地鐵低壓智能監控方案范文

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隨著科學技術的不斷進步，計算機技術、電子技術、網絡通信技術和抗干擾技術在迅速發展，基于現場總線技術的低壓智能監控技術也在完善成熟，將在地鐵領域中得到更廣的應用。

1方案研究

1.1地鐵低壓系統構成

1.1.1用電負荷等級劃分。一級負荷：應急照明、變電所自用電、火災自動報警系統設備、消防系統設備、消防電梯、地下站廳站臺公共區照明、地下區間照明、地下出入口照明、防排煙系統風機及電動閥門、通信系統設備、信號系統設備、電力監控系統設備、設備監控系統設備、自動售檢票系統設備、兼作疏散用的自動扶梯、防護門、防淹門、排雨泵、消防泵、車站廢水泵、區間主排水泵等。二級負荷：地面廳照明、車站房屋區照明、非事故通風機及風閥、污水泵、出入口排水泵、非疏散用的自動扶梯、車輛段內與車輛運行直接有關的設備、重要的試驗設備、生產及維修設備、組合車庫的照明、列檢停車庫的照明、排水泵、綜合維修基地復示系統、雨水泵等。三級負荷：風冷機組、冷凍水泵、空調設備、廣告照明、電熱設備和清掃機械等一、二級負荷以外的負荷。

1.1.2系統構成。地鐵低壓系統一般由降壓變電所和環控電控室組成。降壓變電所由地鐵中壓環網接引兩路相互獨立的電源，設置兩臺變壓器為車站以及相鄰區間供電。環控電控室主要負責地鐵環控通風系統的配電與控制，環控電控室電源由降壓變電所接引，詳見圖1所示。

1.2監控系統各回路監控需求低壓智能監控系統主要實現變電所進線、母聯、三級負荷總開關間的互鎖；對進線、母聯和三級負荷總開關運行狀態進行監測、采集上述開關的運行數據并上傳這些數據，以實現遙控、遙測、遙信功能。對其他饋出開關狀態、脫扣狀態和回路電流等數據進行采集并上傳。各回路監控需求如下：

1.2.1進線、母線分段。（1）遙信：斷路器分/合閘狀態、工作位、測試位、斷路器故障報警、保護跳閘報警、欠壓狀態、儲能狀態、當地/遠方狀態、自投投入/撤出狀態；（2）遙控：斷路器分/合閘控制、開關位置（工作位、抽出位）母聯自投功能的開關控制、斷路器復位控制；（3）遙測：進線包括有功電度、無功電度、有功功率、無功功率、三相電壓、三相電流、功率因數、頻率及諧波等；母聯包括三相電壓、三相電流。

1.2.2三級負荷總開關。（1）遙信：斷路器分/合閘狀態、工作位、測試位、斷路器故障報警、保護跳閘報警、儲能狀態、當地/遠方狀態；（2）遙控：斷路器分/合閘控制；（3）遙測：三相電壓、三相電流。

1.2.3變電所內其他回路。（1）遙信：斷路器分/合閘狀態、保護跳閘報警；（2）遙控：無；（3）遙測：照明回路三相電流及電度、其他回路單相電流。

1.2.4電容回路。（1）遙信：開關分/合狀態；（2）遙控：無；（3）遙測：三相電流、三相電壓以及功率因數。

1.3系統管理方案為了優化資源配置，避免重復投資，便于統一調度和管理，低壓智能配電系統不單獨組網和設置控制中心，在車站級納入地鐵綜合監控系統，由綜合監控系統統一管理。地鐵綜合監控系統采用兩級管理（控制中心和車站級）、三級控制（控制中心控制、車站級控制和就地控制）的方式，安全可靠，具有很強的網絡傳輸和數據處理能力，詳見圖2：

1.4監控方案比選

1.4.1集中控制方案。集中對智能控制元件進行配置，采取由控制線進行連接，并將模擬儀表和變送器設在低壓柜單元中。

1.4.2分層分布控制方案。控制系統分為工作站和現場智能模塊兩層設置，采用現場工業總線進行通信。現場智能模塊內置微處理器，是集信息采集、顯示、處理、通信和優化控制為一體的嵌入式智能裝置，分散設于低壓柜和環控電控柜單元內，見圖3：

1.4.3方案比選。兩種方案比選詳見表1。從表中可以看出，相比集中控制方式，分層分布控制方案具有可靠性高、抗干擾能力強、結構簡易、維護性簡單、擴展性好等優點，因此分層分布式控制方案比集中控制方式更適合應用于地鐵降壓所低壓智能監控系統。

1.5方案設置低壓智能監控采用分層分布系統，通常由車站級工作站、現場智能模塊以及現場工作總線這三部分組成，為確保安全性達到相關要求，低壓智能監控采用分層分布系統采用冗余配置，并使用5類雙絞屏蔽線進行傳輸。車站級工作站負責對地鐵車站及相鄰各半個區間內低壓系統實行智能監控和日常管理，而在降壓所低壓室，使用了兩臺相互冗余配置的控制器，從而在一臺控制器發生故障問題的情況下，也不會造成系統癱瘓并依然處于正常工作狀態。車站級工作站內設有一個觸摸屏，用于現場層面的人機對話，觸摸屏具有良好的人機界面，能夠形象地顯示各種配電設備的信息。現場智能模塊設于低壓配電柜和環控電控柜單元內，負責對降壓所低壓系統進行遙控、遙測，并在環控電控室內對環控設備進行監控。采取使用現場冗余總線達到相互連接的目的，并在電控室和環控設備之間進行有效通訊，遇到單點故障問題時，不會破壞數據的正常傳輸，保障在總線上的傳輸能力。冗余控制器通過網絡交換機和通信協議轉換接口與車站級綜合監控系統相連，接收控制指令和上傳各種現場數據，見圖4：

2結語

在正常和事故發生的狀態下，低壓智能監控系統集安全保護、智能控制、數據測量和信號采集等功能于一體，達到對低壓系統進行即時智能監控和管理，有利于故障發現、故障解決和故障恢復，從而使得地鐵供電系統的安全性得到了保證，提高自動化水平和工作效率，降低了日常維修保養工作量和運營成本，必將成為地鐵變電所自動化系統的發展趨勢和方向。

作者：王兆先 王寧 單位：鐵道第三勘察設計院集團有限公司