地鐵車站低壓配電監控系統方案的設置

姜亞楠

摘要：地鐵車站低壓配電系統是保障地鐵正常安全運行的重要組成部分，同時承擔著在發生故障及火災等緊急情況時施以救援、疏散和消防的責任。本文結合工程實例，闡述了地鐵車站低壓配電監控系統方案的設置，可為地鐵車站運行安全提供保證。

關鍵詞：地鐵車站；低壓配電；監控系統；方案；分析

引言

地鐵車站是直接面向公眾服務的軌道交通的窗口。車站的低壓配電監控系統不僅保證了地鐵的正常運營和安全運行，更擔負著故障及火災情況時的緊急救援、疏散、消防等重任。但由于目前車站低壓配電系統內部的弱電監控系統越來越多，且各系統都是單獨組建，導致設備重復設置、各數據網絡縱橫交錯、設置于控制室中的系統后臺設備擁擠不堪、工作人員面對眾多系統工作壓力大、資源浪費也相當嚴重；同時各系統與外部的接口繁雜，調試維護復雜，使用也十分不便。基于此，本文秉著資源共享、節約投資的理念，研究出一種低壓配電監控綜合集成系統，以實現配電系統配套的各監控系統的資源共享，簡化接口。

1工程概況

某地鐵一期工程，線路全長34.17km，共設23個站，根據本線電力專業的設計原則，將在車站變電所內設置能源管理系統、低壓配電監控系統、電氣火災監控系統，在車站區間設置集中型智能消防疏散系統，公共區設置智能照明控制系統，環控電控柜設置電氣火災監控系統，低壓消防配電系統設置消防設備電源監控系統。

2地鐵的低壓供配電系統的組成

在地鐵供電系統中，我們按照各個組成部分的功能分為了主變電所、牽引供電系統、外部電源、動力照明系統、電力監控系統和雜散電流腐蝕防護系統。在地鐵內低壓配電中又由動力配電和照明配電兩部分組成，地鐵的地下車站耗電量是巨大的，其中總負荷的一半約為環控動力負荷，所以我們又按照動力、照明的用電負荷的不同用途和重要性分為了一級負荷、二級負荷和三級負荷。在一級負荷中，我們主要采用放射式配電方式，主要為應急照明、變電所操作電源、火災自動報警系統和信號系統等提高特別重要的負荷；二級負荷中我們主要采用樹干式配電和放射式配電方式混合使用，在這其中依靠二級負荷的設備主要有設備區和管理區的照明、出入口的通道照明和電梯、區間維修電源等，在這之中由于空調和通風的設備容量又較大，所以我們在設備聚集處建立環控電控室進行集中配電；三級負荷中，我們一般采用單電源供電方式，主要為公共區及管理用房的空調系統、廣告照明和電采暖、電茶爐等提供負荷。

3低壓配電監控系統方案的設置

3.1單獨分散組網方案

相比一般的車站，低壓配電監控系統包括若干個電力數據采集器，該電力數據采集器包括：電流互感器、電壓互感器、諧波采集器和開關狀態采集器，用于采集電力監控數據。能源管理系統由多個分布在車站內的能耗數據采集器組成，用于采集能耗數據。電氣火災監測系統包括若干個分布在低壓柜或配電箱內的探測器，探測器包括剩余電流式電氣火災探測器、高低壓藍牙溫度探測器和線型光纖感溫火災探測器，用于探測電氣火災的狀況，圖1為電氣火災監測系統組網方案。低壓配電監控系統和能源管理系統的監控組網方案與之類似。

這樣的監控系統單獨分散組網方案特點是：（1）各系統單獨組網，數據傳輸網絡和后臺主機都獨立設置，總投資高；（2）后臺主機設置于控制室內，每個系統都是獨立的主機，占地面積大；（3）各系統為多個廠商的設備，控制室日常需關注多套系統終端，很不方便；（4）各系統獨立運行，總體的可靠性較高；（5）由于測控終端重復設置，造成成套配電設備內部元器件擁擠，散熱不良，相互干擾，配線復雜，易造成故障。

3.2綜合集成組網方案

3.2.1末端測控層共享分析

能源管理系統、低壓配電監控系統、電氣火災監控系統這3個系統所需采集的數據及末端測控設備配置如表1所示。

根據表1進行分析，可以得出能源管理系統、低壓配電監控系統的測控層采集的數據和測控設備為重復設置，是可以進行合并共享的；而電氣火災監控系統由于采集數據及測控設備與其他兩個系統都不一致，需單獨設置。

3.2.2數據傳輸層共享分析

地鐵車站的降壓變電所一般有150個進出線回路，根據對進線、饋線不同的監控要求，低壓配電監控系統共計采集約1225點，能源管理系統共計采集約600點（可以與低壓配電監控系統點數共享），電氣火災監控系統共計采集約450點，共計需采集約1675點。

一個車站變電所組建一個低壓配電集成監控系統，系統中的幾個子系統通過一個局域以太網連接起來。在實際運營過程中，局域網的帶寬主要考慮極限情況下，一個變電所故障，變電所范圍內所有監控點每0.5s與系統交換1次數據的能力。地鐵車站變電所的總點數約為1675點，在極限情況下，1675點均在0.5s內同時發生變化，每個點均是在一個獨立的以太網幀中傳輸，故此時每秒的數據量為1675×2=3350包。由于工程的數據基本為設備狀態和模擬量，占用字節數不大，故暫按經驗值每幀100個字節計算，則變電所故障時的網絡通道開銷為8×100×3350=2680000包=2.68Mb。此時局域網實際數據占用的帶寬約為2.68Mbps，考慮局域網負荷率最大按30%，因此局域網最大所需帶寬約為8.93Mbps。考慮后期業務拓展，建議局域網的帶寬為100Mbps。

3.2.3后臺管理層共享分析

根據以上對末端測控層和數據傳輸層的分析，能源管理系統、低壓配電監控系統、電氣火災監控系統這3個系統總共的信息采集點數的量級為不足2000個，局域網為百兆帶寬以太網，以數據處理量和網絡狀態來看，后臺管理層的工作站和服務器按不小于CPU主頻2.4GHz，內存2GB，硬盤500G配置即可滿足多系統集成的數據存貯、檢索分析等功能要求和任務。以目前網絡和數據處理軟硬件的運算水平來說，集成系統是一個數據體量及任務不大的系統，一般的監控軟件能夠勝任。

3.3電氣火災監控設備要求

（1）電氣火災監控設備應具有直接連接剩余電流探測器、測溫式電氣火災探測器的功能，應能同時處理上述探測器探測信號的能力。

（2）監控設備應對所轄范圍內的各類探測器的報警信號進行聲、光報警，并在顯示器上顯示報警位置及探測器實測值。

（3）不同類型探測器故障信息應有明顯區別。監控設備能夠按用戶級和管理級權限靈活設置，用戶級權限具有靈活分配模塊操作權限功能。

（4）監控設備應具有以太網接口（RJ45），可直接與綜合監控系統聯網。綜合監控系統通過RJ45接口（TCP/IP協議）在訪問和獲取多功能火災探測系統主機信息時，系統主機能夠提供以自定義的報警分區為單位的即時光纖溫度信息，包括最大溫度、平均溫度、最小溫度、預報警信息、報警信息等，提供測溫式電氣火災探測器、剩余電流式電氣火災探測器即時信息；接收來自綜合監控系統的時鐘同步信號，并校正自身時鐘信號。

（5）監控設備系統主機采用網絡接口直接與火災報警系統專業聯網，火災報警系統可通過該接口訪問和獲取系統主機信息，包括饋電回路剩余電流、饋電回路三相溫度。

4結語

綜上所述，地鐵車站低壓配電監控綜合集成系統對保證地鐵的安全可靠運行具有不可忽視的作用。本文通過對各低壓配電監控子系統的分析，本著資源共享、節約投資的理念，提出了車站低壓配電監控綜合集成系統的概念及具體的系統設置方法。經比較分析證明此綜合集成方案優化了單獨分散的監控組網方案，可以減少設備投資、簡化車站低壓配電各監控子系統與外界接口，提高安裝調試時的便利性及運營后期維護的可操作性，為車站運行安全提供保證。