地鐵變電所綜合自動化系統結構分析

馬永剛

摘 要：地鐵交通體系的建設能夠有效提升一個城市的綜合競爭力以及影響力，例如我國北京、上海等城市鐵路交通網絡完備，基本實現了主城區的全覆蓋。對地鐵變電所的設計工作而言，傳統的地鐵變電所技術缺少自動化技術的應用，所以整個變配電所方案缺乏完善性，而依托綜合自動化技術建立的綜合自動化系統，能夠切實提高整個地鐵變電所的運行效率，切實提高整個地鐵網絡的運行效率。

關鍵詞：地鐵變電所;綜合自動化技術;系統結構

引言：

隨著電氣工程及其自動化技術的發展，以及計算機技術的發展，變配電所綜合自動化技術得以實現。由于綜合自動化技術能夠大幅提升整個地鐵變配電所的實際運行效率，所以得到了廣泛的應用，而且隨著和電氣相關的技術不斷發展，綜合自動化技術也在不斷得到完善。通過將綜合自動化技術應用在傳統的變配電所的設計中，能夠切實可靠的提高整個變配電所運行的質量。但是在綜合自動化技術被發明出來的初期，由于我國相應的研究工作剛剛起步，還無法應用在實際的地鐵變配電所中，所以主要依靠引進國外的技術。但是隨著我國相關研究工作的不斷深入，以廣州白云電器以及上海電器為主所生產產品的質量已經能夠滿足地鐵供電系統的質量要求，中國制造逐漸取代國外引進。

一、綜合自動化系統主要結構淺析

綜合自動化系統主要的結構形式有三種，即分層分布式系統集中組屏結構，分布分散式與集中相結合的結構，以及全分散式結構形式。分層分布式系統集中組屏結構實際安裝的過程中，需要使用大量的控制電纜才能完成，所以就增加了整個系統的成本，性價比不高，在實際地鐵供電系統的改造中一般不會得到應用。分布分散式與集中相結合的結構的主要問題和分層分布式系統集中組屏結構是一樣的，整個系統建設的成本較大。從投入成本的角度出發，不太適合地鐵供電系統的需求。最后，全分散式結構形式的整個機構形式完整，控制范圍廣，而且對整個系統的檢修工作簡便快捷，有助于提升地鐵供電系統的運行效率[1]。

二、典型地鐵變配電所綜合自動化系統結構淺析

在詳細的講解典型地鐵變配電所綜合自動化系統結構前，先對整個綜合自動化系統進行一個概述。綜合自動化系統的設計以及建設，主要結合電氣自動化技術以及計算機技術所開發出的具有較高自動化程度的系統，綜合自動化系統能夠大幅提升地鐵變配電所的運行效率，并且提高整個變配電所實際運行過程中的穩定性。傳統地鐵供電系統主要包含三個主要的部分，首先是對整個地鐵系統供電的主變電所，主要負責將電壓等級為220KV的市電降壓為35KV或者10KV的電能，供應給整個地鐵系統，維持整個地鐵系統的正常運行。其次是地鐵變配電系統中的牽引供電系統，該供電系統主要負責向整個地鐵系統中的電力線路以及機車供電，主要包含牽引變電所以及牽引電網兩個部分。最后，變配電系統作為地鐵供電系統重要的核心，是整個地鐵系統實際運行過程中穩定性的保障。綜合自動化技術的應用，主要是將傳統供電系統進行改造升級，細化為三個層次——設備層、間隔層，以及變配電所層[2]。

（一）設備層

設備層主要是由智能裝置、開關柜以及相應的控制單元所組成的，設備層中所有設備都被并入到變電所層進行集中控制，主要的設備按照功能可以細分為三類：首先，是負責提供直流的動力柜。由于整個地鐵系統在實際運行的過程中，照明系統以及安全指引系統都是采用直流供電的，所以整個地鐵變配電系統需要配置相應的整流柜。其次，溫度監控單元，主要負責監控地鐵供電系統各主要電力設備在實際運行過程中的實時溫度，并將相應的溫度信號反饋到控制信號盤中，從而對整個地鐵電力系統實現保護功能。最后是整個綜合自動化系統中最核心的智能裝置以及交流變電所，其中，交流變電所主要負責為整個地鐵系統正常運行提供電能，而智能裝置主要負責提高整個地鐵供電系統的自動化程度[3]。

設備層結構最突出的特點在于;（1）智能裝置的引進，可以切實提高整個綜合自動化系統的自動化程度，從而提升整個地鐵供電系統的運行效率;（2）整個設備層采用全雙工串口的通訊模式和變電所層的控制信號盤實現通信，主要使用的通訊模塊是RS485，可以切實提高信號的傳輸效率，設備層中監控單元通過一個通道將檢測到的溫度信號傳輸到控制信號盤，信號盤會使用另外一個通道發出相應的反饋信號，從而大幅提升了整個供電系統信息交互的效率。（3）設備層中所有設備都和變電所層實現實時通訊，有助于提升控制信號盤對所有設備的實時監控，從而提升了整個綜合自動化系統的安全系數。

（二）間隔層

間隔層之間的通信結構主要采用串聯式環網結構形式，這種通信結構的穩定性較好，而且整個通信的結構非常簡單，只采用兩條通信線路。通信介質可以采用屏蔽雙絞線和光纖，目前使用最為頻繁的通信介質是ZR-JYPV3R 300/500。

（三）變電所層

變電所層主要是由兩種設備組成的，即負責接收、發出信號的控制信號盤，以及維護整個系統正常運行的維護計算機。作為整個變電所層的核心設備，直接影響到整個地鐵供電系統的穩定性，以及供電系統在實際運行過程中的效率。變電所采用綜合自動化系統，主要是為了支撐整個變配電所內部信號的通信，實現數據交互，從而使整個系統實現自動化控制。但是由于整個信號傳輸的覆蓋范圍十分有效，所以造成整個綜合自動化系統的運行質量不高[4]。

采用分散式安裝的原則，可以切實擴大整個綜合自動化系統的通信范圍，實現中心控制室和相應設備良好的通信，從而使整個供電系統的數據交互更加快捷，最終提升整個供電系統的運行效率。在實際安裝綜合自動化系統的過程中，要注意傳輸信號的質量，充分考慮傳輸距離和信號質量之間的關系，不要只考慮整個信號傳輸的舉例而忽視了對信號質量的把控。分散安裝的綜合自動化系統可以有效的提高中心控制室傳輸信號的覆蓋面，從而提升控制室對整個地鐵系統中供電系統的自動化控制程度。

三、結束語

綜合自動化技術作為地鐵供電系統中能夠切實提高整個系統運行質量的技術手段之一，在實際應用的過程中，要充分結合整個地鐵系統的實際需求，以及整個系統相應的額定載荷，設計出最符合地鐵系統實際需求的方案。典型的地鐵變配電所綜合自動化系統結構主要分為三個部分：主變電所、牽引供電系統，以及變配電系統。其中變配電系統由降壓變電所和配電負荷網兩個部分組成，而牽引供電系統主要由牽引變電所以及牽引網兩個部分組成。

參考文獻：

[1]王亞妮. 地鐵變電所綜合自動化系統結構分析[J]. 廣東電力， 2006， 19（10）：35-38.

[2]許紅杰. 論談地鐵變電所綜合自動化系統結構分析[J]. 城市建設理論研究：電子版， 2015（20）.

[3]王軍， 汪文功， 吳多勝. 軌道交通變電所綜合自動化系統接口協議分析[J]. 城市軌道交通研究， 2008， 11（9）：25-27.

[4]陳洪茹， 傅強. 地鐵變電所綜合自動化系統冗余機制研究[J]. 都市快軌交通， 2012， 25（4）：55-58.

作者簡介：

（1986-），男，漢族，陜西省西安市，大學本科，助理工程師，從事變電設備檢修技術管理等工作;