地铁低压配电自动化系统的应用与发展研究

许志明

（中铁十一局集团电务工程有限公司　湖北　武汉　430074）

地铁低压配电自动化系统的应用与发展研究

许志明

（中铁十一局集团电务工程有限公司湖北武汉430074）

传统低压配电控制方式主要通过低压开关柜实现对配电的控制与保护，这种配电方式在实际应用过程中存在接线复杂、成本高以及精度低等缺点，加上地铁站的人员非常密集，对供电的可靠性以及控制的有效性等方面要求非常高，近年来随着微处理技术、计算机技术的发展，更多先进的技术开始应用于地铁建设设计中，在这种形势下，低压配电自动化系统得以形成。本文首先对低压配电系统进行了简单的概述，然后将地铁低压配电自动化系统的两种模式作对比，提出了低压配电自动化系统将会在地铁领域中得到广泛应用的前景。

地铁；低压配电；自动化；应用；发展

地铁低压配电系统是保证地铁正常运营的主要动力能源系统，同时也是保证地铁安全运行的一项重要设施。因为低压配电系统具有较高的安全性与稳定性，所以可以对地铁连续不断的供电需求进行保证，地铁低压系统可以对地铁各项设备与环节进行设置与控制[1]。近年来低压配电自动化系统已经在我国多个城市地铁建设中得到了应用，受到了人们的欢迎。

1　低压配电系统概述

1.1低压配电系统的内涵

电源是低压配电系统中的重中之重，同时其低压配电室开关柜、输送线路以及配电箱等共同组成了整个低压配电系统。低压配电系统主要采用0.4kV两路的交流电源配电方式。作为地铁运行系统中的关键所在，低压配电系统的配电方式是地铁得以正常运行的重要基础。

1.2低压配电系统的特点

低压配电系统对设备类型、工艺以及技术等方面的要求比较多，在低压配电系统实际应用的过程中，关注的重点在于配电设备的技术要求和系统的运行模式上，低压配电系统对设备配置的要求比较高，同时维护功能比较强，还存在运行环境不稳定等特点[2]。

1.3低压配电系统的构成及功能

低压配电系统主要由两种模式组成：①按照系统形成的配电箱、低压配电柜的模式；②按照低压配电设备、线路容量对层次模式进行划分，不管是分系统还是分层次，低压配电系统构成要素都是配电电源、系统受电设备、开关装置等。低压配电系统电源主要为了对地铁的正常运行而设置，开关装置对低压配电系统的电压、设备电路等进行控制与监测，系统受电设备及线路可以对地铁低压系统的安装的安全性与准确性进行保证。

2　传统低压配电系统与现代低压配电自动化系统比较

2.1降压变电所低压部分自动化系统的应用

地铁0.4kV配电系统面对的对象是车站、区间的低压用户，按照用电设备负荷分类看来，多数为一、二级负荷，对低压电源可靠性的要求非常高。中压网络、主变电所等输变电环节采取合理措施促进供电系统可靠性的提高，在0.4kV配电系统中，这一环节主要采用分段单母线的方式进行接线，并对母线分段开关、三级负荷分母线进行设置[3]。

2.1.1传统低压配电模式

在传统低压配电模式中，0.4kV降压变电所遥控对象主要包括低压母联断路器、三极负荷低压总开关等内容。因此，严格按照《地铁设计规范》中的相关规定，传统低压配电模式实现了对母联断路器、三级负荷总开关等设备进行遥感与遥测。具体智能低压系统结构图如图1。

图1　0.4kV开关柜传统低压配电系统结构图

从图1中可以看出，母联断路器、进线断路器以及三级负荷总开关的遥信与遥感是通过智能断路器来实现的，将微处理器或者单片机作为核心智能控制器，不仅体现了普通断路器的保护功能，同时还能将各种电气参数实时的显示出来，从而对电路进行自行调节、在线监测以及实验等功能，而遥测主要通过智能化数字仪表进行实现[4]。

2.1.2目前通用的低压配电模式

目前使用的通用电压配电模式，在规范要求的基础上，还增加了对馈出回路断路器的遥感、遥测、遥信，具体低压配电自动化系统结构图如图2。

图1与图2相比，馈出回路主要采用智能断路器和智能化的数字仪表，增加了针对馈出回路的遥控、遥信与遥感等功能。同时增加了PLC装置，分段开关和进线之间的控制逻辑关系得以实现，利用PLC装置可以使各种控制与与联锁功能得到实现，同时还能对通信进行实现。

2.2环控电控低压部分智能系统的应用

环控电控室与环控负荷中心设置在一起，环控电控室集中对环控设备进行配电，一些地铁车站环控配电采用单母线分段的方式进行主接线，还有一些地铁环控配电主要采用双电源切换的接线方式，环控电控柜在现场与环控设备直接连接，实现对环控设备的供电与控制。近年来随着科学技术的不断发展，环控电控柜已经不再局限于供电，逐步将控制器引入进来。传统环控配电系统利用变频器、软启动器等实现对大功率电动机的遥测、遥感、遥控，环控电控低压为小功率设备提供电源，并实现对功率电动机的保护。而目前使用的通用模式，与传统模式相比，可以实现对通风空调等设备的测量与控制，还能实现对进线电源的监视，每个通风空调电控柜中的智能电机保护器，可以对电动机短路等危害进行保护，对系统控制与数据传输的实时性进行保证。

图2　0.4kV开关柜目前通用低压配电系统结构图

3　低压配电自动化系统的应用比较

从上文的分析中可以看出，目前在地铁设计建设过程中所使用的低压配电自动化系统与传统配电模式相比，其特点主要体现在以下方面：

3.1自动化

在低压配电自动化系统中在低压开关上对具有通信功能的智能测控保护性装置进行了装设，例如智能仪表装置、微机电动机保护等，通过计算机系统网络和数字通信等连接，有效防止出现传统模式不能对0.4kV降压变电所馈线回路展开远程监视等弊端[5]，从最大程度上降低了传统低压系统维护的实际工作量，同时运营维护人员在现场巡检工作的难度也得到了极大的降低，在此基础上低压配电设备运行管理工作的自动化得到了真正的实现。

3.2多功能化

低压配电自动化系统中对智能测量保护装置进行装置以后，系统的可靠性得到了极大的增强，传统电气元件存在的功能单一等缺点得到了弥补，将保护、测量以及控制等多方面的功能集于一身，传统指针式电量表、继电器、信号灯等电气元件得以取代下来，同时配电柜中二次结线也得到了大量的减少，以前传统模式中以点对点方式的连接得到了降低，大量控制电缆引入其中，现场电缆在敷设过程中存在的接线复杂、工程量大一级系统调试难度大等缺点均得到了摆脱。

3.3网络化

低压配电自动化系统在地铁中的应用一般都有数字通信接口，并通过微机处理系统、网络相互联通，这样一来实时的数据采集、存储一级通信等项功能得到了实现。

4　结语

综上所述，低压配电自动化系统各项性能的体现可以从以下几方面进行分析：①低压配电自动化系统可以使远程测量得到实现，同时对各回路与控制单元的电量参数进行查看；②可以对远程距离各种特性曲线、保护设定值的上传与下载得到实现；③可以针对控制单元的远程启动、停车等操作进行实现；④可以对系统的各种信息资源进行查询等。以不同城市地铁设计要求的不同，现阶段我国地铁中低压配电自动化系统的应用存在一定的差别，但是从地铁供电的自动化与安全性等方面进行考虑，低压配电自动化系统在不久的将来必将得到更加广泛的应用。

[1]罗春凌，江唐.现场总线技术在泸天化低压配电自动化系统中的应用[J].泸天化科技，2008（1）：67～70.

[2]苑智伟，胡予滨，吴东波，赵伟.新型冗余双网通信管理机在化工行业低压配电监控系统中的应用[J].低压电器，2012（9）：35～40.

[3]潘利武，孙军威，罗浩，史涛涛，李婷.基于Web方式的电气综合信息系统解决方案[J].现代建筑电气，2013（2）：65～70.

[4]丁心志，李慧杰，杨慧霞，张喜玲，刘柱揆.基于IEC/TC57国际标准体系现状分析研究与展望[J].电力系统保护与控制，2014（21）：145.

[5]郭建成，钱静，陈光，张伟，杜鹏，崔立忠，尚学伟.智能配电网调度控制系统技术方案[J].电力系统自动化，2015（1）：206～212.

TM76

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1673-0038（2015）22-0252-02

2015-5-12

许志明（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事地铁风水电项目工作。