時(shí)間：2022-08-06 04:10:44
導(dǎo)語(yǔ)：在城市軌道交通供電設(shè)計(jì)探討的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
摘要：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通也進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期。軌道交通配電作為軌道交通的重要構(gòu)成部分，起著非常重要的作用。
關(guān)鍵詞：電源；電力監(jiān)控；動(dòng)照
城市軌道交通作為城市公共交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，目前有地鐵、輕軌、有軌電車以及懸浮列車等多種類型，號(hào)稱“城市交通的主動(dòng)脈”。 它具有節(jié)能、省地、全天候、運(yùn)量大、安全等特點(diǎn)，屬綠色環(huán)保交通體系，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的原則，特別適應(yīng)于大中城市。
一、外部電源及主變電所
目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通的供電方式主要有兩種類型：集中供電方式和分散供電方式。
當(dāng)采用分散供電方式時(shí)，各牽引變電所、降壓變電所分別由既有電網(wǎng)就近引兩路相互獨(dú)立的35kv或10kv電源供電，軌道交通不設(shè)主變電所。采用集中供電方式時(shí)，設(shè)主變電所，從電網(wǎng)引入的電源少、接入電源的電壓等級(jí)高、一般不涉及城鄉(xiāng)電網(wǎng)變電所改造、由城鄉(xiāng)電網(wǎng)引至城市軌道交通主變電所的電纜徑路數(shù)量少、電源可靠性高、電源工程實(shí)施方便、使軌道交通自成供電系統(tǒng)、由于受電電壓高，受城鄉(xiāng)電網(wǎng)其它用戶故障影響較少、運(yùn)營(yíng)管理方便，產(chǎn)生的高次諧波注入電網(wǎng)影響相對(duì)較少。
二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成及電壓等級(jí)
根據(jù)接線形式的不同，中壓網(wǎng)絡(luò)有兩種基本構(gòu)成形式：一種是把全線的車站變電所劃分成幾個(gè)供電分區(qū)，每個(gè)分區(qū)通過(guò)最靠近主變電所（或電源開(kāi)閉所）的車站從主變電所（或電源開(kāi)閉所）引入兩路電源，分區(qū)內(nèi)的各車站變電所以環(huán)網(wǎng)形式連接；另一種是把兩個(gè)相鄰車站的變電所為一組，兩個(gè)車站各從上級(jí)變電所取得一路主電源，從相鄰站得到另一路電源。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能的不同，為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)可稱為牽引網(wǎng)絡(luò)；為降壓變電所供電的網(wǎng)絡(luò)可稱為動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)。
三、牽引網(wǎng)方式的選擇
我國(guó)目前城市軌道交通的牽引網(wǎng)受流方式分為兩種，一種是接觸軌受流，另一種是架空接觸網(wǎng)受流，接觸軌受流方式又分為dc750v與dc1500v兩種情況。
這兩種相比較接觸軌系統(tǒng)景觀效果好，系統(tǒng)維護(hù)管理方便，但投資較大，且適應(yīng)行車速度較低，在遇緊急情況時(shí)，存在一定的人身安全隱患。架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)成熟，投資小，適應(yīng)行車速度較高，安全可靠性高。
四、牽引變電所分布方案
正線牽引變電所的數(shù)量、位置及容量，需根據(jù)線路平縱斷面資料、行車組織方案、車輛編組及負(fù)荷情況，通過(guò)牽引供電計(jì)算確定，牽引變電所之間采用雙邊供電，以提高供電質(zhì)量和節(jié)省能源。
五、電力監(jiān)控系統(tǒng)
電力監(jiān)控系統(tǒng)是由設(shè)置在控制中心的主站監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)置在各種變電所內(nèi)的綜合自動(dòng)化子系統(tǒng)以及聯(lián)系二者的傳輸通道及供電車間復(fù)示終端構(gòu)成，系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)型監(jiān)控裝置，結(jié)構(gòu)形式為1：n點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式。
（1）主站——設(shè)在控制中心內(nèi)的主站監(jiān)控系統(tǒng)。（2）被控站——設(shè)在主變電所、牽引降壓混合所、牽引變電所、降壓變電所等內(nèi)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。（3）傳輸通道——利用通信專業(yè)提供的數(shù)據(jù)傳輸通道。（4）供電車間復(fù)示終端——通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)信息監(jiān)視全線供電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況。
各線分設(shè)電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)本線的主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所、牽引網(wǎng)等主要供電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)及雜散電流的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)采集及處理，在控制中心集中實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備的自動(dòng)化調(diào)度管理，以確保牽引供電系統(tǒng)和各線的電力變配電系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
六、接觸網(wǎng)系統(tǒng)
接觸網(wǎng)系統(tǒng)是向電動(dòng)車組提供電能且無(wú)備用的供電設(shè)備，接觸網(wǎng)研究和設(shè)計(jì)的原則應(yīng)滿足行車速度、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能、實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全可靠要求。
七、動(dòng)力照明系統(tǒng)
1、降壓變電所
車站可根據(jù)用電負(fù)荷的分布，在負(fù)荷集中的一側(cè)設(shè)降壓變電所，并與牽引變電所合建為混合變電所。車輛段、控制中心根據(jù)用電負(fù)荷的分布，設(shè)置室內(nèi)降壓變電所為用電負(fù)荷供電。
2、動(dòng)力照明
（1）負(fù)荷等級(jí)劃分。1）一級(jí)負(fù)荷。通信、信號(hào)、應(yīng)急照明、消防設(shè)備、事故風(fēng)機(jī)、防災(zāi)報(bào)警設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、重要排水泵、自動(dòng)售檢票設(shè)備、疏散用自動(dòng)扶梯及垂直電梯、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備等。2）二級(jí)負(fù)荷。站臺(tái)站廳公共區(qū)照明、附屬房間照明、普通風(fēng)機(jī)、一般給排水泵、自動(dòng)扶梯、電梯、排污泵等。3）三級(jí)負(fù)荷?？照{(diào)機(jī)、電熱設(shè)備、廣告照明、清掃及維修機(jī)械、鍋爐設(shè)備等。
一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙電源雙回線路供電，在供電系統(tǒng)某些部分發(fā)生故障時(shí)也要保證對(duì)其供電。
二級(jí)負(fù)荷平時(shí)由變電所任意一段一、二級(jí)負(fù)荷母線供電。
三級(jí)負(fù)荷平時(shí)由一路電源供電，當(dāng)只有一路電源時(shí)，應(yīng)及時(shí)從電網(wǎng)中切除。
（2）動(dòng)力照明配電及控制方式。1）動(dòng)力設(shè)備配電及控制方式。動(dòng)力設(shè)備主要采用放射式配電，部分容量較小、相對(duì)集中的二、三級(jí)負(fù)荷可采用樹(shù)干式供電。重要一級(jí)負(fù)荷如信號(hào)、通信、車站綜控室設(shè)備、變電所自用電、自動(dòng)售檢票、消防泵等直接由降壓所采用雙電源供電至設(shè)備末端。
動(dòng)力設(shè)備控制方式：消防設(shè)備采用就地控制、車站控制室控制、控制中心遠(yuǎn)程控制三級(jí)控制方式；其它動(dòng)力設(shè)備根據(jù)具體工藝流程的需要采用就地控制、車站控制室控制、自動(dòng)控制等三種方式。2）照明設(shè)備配電及控制方式。車站照明按功能分為一般照明、應(yīng)急照明(兼值班照明)、廣告照明、標(biāo)示照明、設(shè)備管理用房照明、安全照明等，其配電方式采用放射式與樹(shù)干式相結(jié)合的方式。
應(yīng)急照明及疏散誘導(dǎo)指示照明采用eps集中供電，容量滿足90分鐘供電的需要；車站一般照明光源以日光燈為主，公共場(chǎng)所的燈具選擇應(yīng)以建筑形式相配合；車輛段、停車場(chǎng)等室外場(chǎng)所采用彎燈及投光燈鐵塔照明。
照明控制方式：附屬房屋照明燈具采用就地控制方式；公共區(qū)一般照明采用智能照明控制系統(tǒng)控制；應(yīng)急照明由防災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制。
（3）綜合接地系統(tǒng)。各車站均設(shè)置綜合接地網(wǎng)，以滿足牽引變供電設(shè)備、車站機(jī)電設(shè)備、通信信號(hào)等信息設(shè)備、給排水管及其它接地的要求，接地電阻一般情況下不大于1ω。對(duì)于地上車站綜合接地網(wǎng)盡量利用建筑基礎(chǔ)內(nèi)的自然接地體，若不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)敷設(shè)人工接地體。
為保證供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠，必須有一個(gè)合理的供電方案，使性能價(jià)格比合理，操作方便，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)適中，機(jī)電設(shè)備等大部分采用國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟的產(chǎn)品，有效地控制了投資，國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益顯著。
摘要:隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的迅猛增長(zhǎng)，城市交通建設(shè)也隨之快速發(fā)展起來(lái)。城市軌道交通作為新型便捷的交通工具，已日益發(fā)展成為城市交通的重要組成部分。軌道交通供電系統(tǒng)作為維持軌道交通運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，理應(yīng)受到更多的重視與關(guān)注。在各個(gè)城市的交通系統(tǒng)中，軌道交通的快速、便捷、投資省等多方面優(yōu)勢(shì)使得其發(fā)展迅速，對(duì)于提高人們的生活水平發(fā)揮了重要的作用。對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討與研究，為優(yōu)化軌道交通的建設(shè)與發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;供電系統(tǒng);設(shè)計(jì)方法
引言
在經(jīng)濟(jì)科技水平迅速發(fā)展與進(jìn)步的今天，人們的生活水平也在不斷提高，對(duì)交通的需求越來(lái)越大，城市軌道交通的出現(xiàn)和發(fā)展無(wú)疑是緩解城市交通緊張狀況的關(guān)鍵。城市軌道交通對(duì)于人們的生活有著重要的意義與作用，需要相關(guān)人員重視它的建設(shè)與發(fā)展。本文對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析與探討，通過(guò)對(duì)以往軌道交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以及對(duì)設(shè)計(jì)要求與規(guī)范的理解，進(jìn)一步探討軌道交通設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容以及相關(guān)條件和要求。
1城市軌道交通發(fā)展以及供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況
1．1城市軌道交通發(fā)展的現(xiàn)狀
隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)交通的需求越來(lái)越大，為了更好地解決交通不便的問(wèn)題，一些城市正在大力發(fā)展城市軌道交通建設(shè)。城市軌道交通是緩解城市公共交通壓力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其其自身的獨(dú)有優(yōu)勢(shì)，不僅具有節(jié)能、便捷、環(huán)保、安全以及運(yùn)輸能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且符合環(huán)保出行和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，因此十分適用于現(xiàn)今城市的發(fā)展需求。我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)已迎來(lái)了發(fā)展的黃金時(shí)期，目前有大約30多個(gè)城市正在規(guī)劃或者已經(jīng)實(shí)施了軌道交通的建設(shè)工作。尤其是北京、上海等發(fā)展比較快的城市，都在大力發(fā)展城市軌道交通建設(shè)。城市軌道交通具有較多的種類，按其用途的差異可分為多種類別。我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的特點(diǎn)是多城市同步展開(kāi)，發(fā)展勢(shì)頭較猛，且軌道交通更加多元化，如上海、大連、天津等多個(gè)城市已經(jīng)構(gòu)建了輕軌交通系統(tǒng)。截至2014年，中國(guó)大陸已經(jīng)建成并通車運(yùn)行的城市軌道交通線路合計(jì)超過(guò)1700km。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，全國(guó)將有近50個(gè)大中城市擁有城市軌道交通，總里程超過(guò)7000km，更多的現(xiàn)代化大都市將不斷地加入到城市軌道建設(shè)中來(lái)。
1．2城市軌道交通供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
供電系統(tǒng)是城市軌道交通的基礎(chǔ)，同時(shí)也是較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此在軌道交通建設(shè)的前期要給予足夠的重視。隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的繁榮與發(fā)展，相關(guān)的設(shè)計(jì)水平與施工技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與理論以及相關(guān)的處理軟件工具也更加科學(xué)合理，在軌道交通設(shè)計(jì)過(guò)程中起到了較好的促進(jìn)作用。然而目前的許多方法大多只適合軌道交通供電系統(tǒng)的初始規(guī)劃設(shè)計(jì)以及方案設(shè)計(jì)過(guò)程中。通過(guò)對(duì)城市軌道交通工程建設(shè)前期準(zhǔn)備的探索以及相關(guān)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容的深入研究，并結(jié)合軌道交通供電系統(tǒng)的分析，對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有了更多的了解與深入的歸納，從而構(gòu)建了一套科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，能夠較好地完成現(xiàn)今軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備以及相關(guān)設(shè)計(jì)工作。
2城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作
2．1軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)
軌道交通設(shè)計(jì)的前期，也就是軌道交通建議書(shū)編制以及工程可行性研究報(bào)告編制的過(guò)程中，最主要的目標(biāo)是項(xiàng)目立項(xiàng)的實(shí)施可行性與必要性的研究。在軌道交通設(shè)計(jì)以及建設(shè)期間，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施是整個(gè)軌道交通建設(shè)的一部分，供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最初目標(biāo)是針對(duì)整體軌道交通的電負(fù)荷需求進(jìn)行估計(jì)預(yù)算工作，然后結(jié)合具體技術(shù)方法以及經(jīng)濟(jì)這兩個(gè)方面找到科學(xué)合理且切實(shí)可行的電源方案以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，使其作為供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本依據(jù)，并能夠?qū)⒐╇娤到y(tǒng)中的子項(xiàng)目工程預(yù)算大致推算出來(lái)。在軌道交通建設(shè)的前期階段，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案可以大致分為以下幾種類型:一是外部電源與變電站的設(shè)計(jì)方案;二是中壓網(wǎng)站的電壓等級(jí)以及主線方案;三是牽引供電制式和牽引網(wǎng)的根本形式;四是全線降壓變電所以及牽引變電所的設(shè)置方案。從目前的軌道交通發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，根據(jù)供電系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)估和預(yù)算，在整個(gè)工程可行性研究階段，不需要將全部的工程量清單都列出來(lái)，主要任務(wù)是將變電工程、電纜工程以及牽引變電所工程相應(yīng)的工程量清單列出即可。
2．2軌道交通供電系統(tǒng)涉及的前期設(shè)計(jì)條件
在城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始階段，供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要收集和具備大量的資料與資源，例如交通線路資料以及城市車輛資料等，這些資料能夠更好地幫助供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)，為接下來(lái)的設(shè)計(jì)工作提供科學(xué)合理的依據(jù)。如果出現(xiàn)一些較為特殊的狀況，例如某些重要的專業(yè)資料不能夠獲取到，供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以將與之相似的工程資料作為參照。在驗(yàn)算過(guò)程中，參與這個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)人員借助用電負(fù)荷以及電壓水平進(jìn)行驗(yàn)算。
2．3估算用電負(fù)荷
城市軌道交通用電負(fù)荷大致的構(gòu)成內(nèi)容包括車輛牽引負(fù)荷、系統(tǒng)負(fù)荷以及控制中心等。其中的列車牽引負(fù)荷在很大程度上與列車型號(hào)以及供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的承載運(yùn)輸量有關(guān)。結(jié)合相關(guān)情況來(lái)看，商業(yè)通信、BAS、AFC以及信號(hào)綜合監(jiān)控等方面均是對(duì)用電負(fù)荷造成一定影響的因素。從現(xiàn)有的城市軌道交通設(shè)計(jì)方案研究與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來(lái)看，軌道交通的兩個(gè)車站之間的距離大多在1～2km的范圍內(nèi)，部分區(qū)域較大的郊區(qū)站與站之間的間隔可擴(kuò)大到2～3km，從總體上來(lái)講，軌道交通對(duì)電力的要求較為平穩(wěn)。
3城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法研究
3．1供電系統(tǒng)中外部電源以及主變電所的設(shè)計(jì)
城市軌道交通的運(yùn)行需要較為強(qiáng)大的電源作為支撐，在正常情況下用電負(fù)荷大多是一級(jí)負(fù)荷。一般運(yùn)量較大的軌道交通所需的電功率以及與之對(duì)應(yīng)的用電負(fù)荷需求很少被我們關(guān)注，因此大多沒(méi)有被劃分到城市用電的整體計(jì)劃中。現(xiàn)今供電系統(tǒng)所遇到的最大難題，便是怎樣借助技術(shù)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃好電源設(shè)計(jì)方案，然后從集中供電或者分散供電兩種方式中選擇一個(gè)較為科學(xué)合理的方式，或者將兩種方式相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)。城市軌道交通在進(jìn)行主變電站設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要依據(jù)兩方面的內(nèi)容:首先，要把城市軌道的中心點(diǎn)當(dāng)作基點(diǎn)，再沿線路進(jìn)行延伸，使得軌道交通線網(wǎng)電源資源能夠得到一定的共享。其次，是主變電站的供電范圍，每個(gè)主變電站之間的距離在大運(yùn)量的線路要＜15km，中運(yùn)量應(yīng)該＜20km，小運(yùn)量應(yīng)該在25km以內(nèi)。
3．2直流牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
在軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要能夠?qū)╇娤到y(tǒng)有全面的把握，如牽引供電制式設(shè)置方案以及牽引變電所設(shè)置方案等。根據(jù)GB50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T3317—2006《電力機(jī)車通用技術(shù)條件》等的有關(guān)規(guī)定，直流牽引供電變電式分為DC750V以及DC1500V兩種，其中后者在經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)方面都占有較大的優(yōu)勢(shì)。因此，在城市軌道交通建設(shè)中提倡選擇DC1500V供電制式。結(jié)合我國(guó)的現(xiàn)狀來(lái)看，直流牽引供電系統(tǒng)大致包括了牽引網(wǎng)供電以及走行軌回流方式，而牽引網(wǎng)又分為架空接觸網(wǎng)和接觸網(wǎng)兩種。地面和高架線路方面主要分為柔性架空接觸網(wǎng)和接觸網(wǎng)兩種。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)行車專業(yè)所提供的最大運(yùn)輸能力來(lái)確定牽引變電所的設(shè)置方案和整流機(jī)組容量。供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員要能夠按照軌道交通所負(fù)擔(dān)的運(yùn)輸量，來(lái)具體設(shè)計(jì)牽引變電所方案與整流機(jī)組容量。
3．3中壓網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
在進(jìn)行城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)電壓水平的計(jì)算，設(shè)計(jì)人員要能夠根據(jù)列車運(yùn)行圖展開(kāi)合理的運(yùn)算，從而構(gòu)建出等效線路模型，該環(huán)節(jié)需要專業(yè)間的配合才能更好地進(jìn)行。在開(kāi)始的分析過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要通過(guò)基礎(chǔ)的公式展開(kāi)驗(yàn)算工作，對(duì)牽引網(wǎng)的電壓水平以及鋼軌電位進(jìn)行估測(cè)預(yù)算，以便于對(duì)接下來(lái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行判斷，并滿足相關(guān)規(guī)范要求。在最初的分析研究過(guò)程中，供電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要能夠充分地將中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)以及主接線兩者進(jìn)行劃分。
4結(jié)語(yǔ)
城市軌道交通對(duì)于城市的發(fā)展和建設(shè)有著重要的意義，也是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步發(fā)展，提高人們生活水平的重要內(nèi)容。軌道交通供電系統(tǒng)作為城市軌道交通建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要有完整的、系統(tǒng)的、科學(xué)合理且能夠滿足建設(shè)需求的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案作為支撐。因此，需要對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法給予更多的重視與研究，為優(yōu)化城市的交通系統(tǒng)做好準(zhǔn)備，以更好地推動(dòng)城市軌道交通的建設(shè)與發(fā)展。
作者：吳凡 單位：廈門(mén)軌道交通集團(tuán)有限公司
摘 要：對(duì)于城市軌道交通的供電系統(tǒng)，在前期階段的研究相當(dāng)重要，本著設(shè)計(jì)和理論實(shí)踐相結(jié)合的原則，研究適用于城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，能夠滿足城市軌道交通的供電系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)也是有利于日后城市軌道交通設(shè)計(jì)的科學(xué)設(shè)計(jì)理念。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通；供電系統(tǒng)；中壓電壓
我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，帶動(dòng)了城市軌道交通建設(shè)也獲得了快速的發(fā)展渠道。當(dāng)前，各大城市都在部署或者已經(jīng)開(kāi)建各類城市軌道交通，特大城市的城市軌道交通已經(jīng)進(jìn)入了智能化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展時(shí)代。因此做好供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，是發(fā)展城市軌道交通建設(shè)的動(dòng)力和源泉。供電系統(tǒng)為城市軌道交通提供了源源不斷的運(yùn)營(yíng)動(dòng)力，電能是設(shè)備運(yùn)行的唯一的能源，因此要保證城市軌道交通的安全運(yùn)行，必須在服務(wù)水平、科學(xué)性和安全可靠性上下功夫，經(jīng)過(guò)前期關(guān)于城市軌道交通的供電系統(tǒng)的研究，已經(jīng)形成了適用于城市軌道交通供電系統(tǒng)的較為有效的設(shè)計(jì)理念和方法[1]。
1 城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)
（1）現(xiàn)代項(xiàng)目管理理論中關(guān)于城市軌道交通的前期建設(shè)的程序設(shè)計(jì)、規(guī)劃運(yùn)營(yíng)等，包含了項(xiàng)目的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可行性研究，城市軌道交通供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需要的資金支持以及籌措的方案等。具體的內(nèi)容包括：對(duì)城市電網(wǎng)以及電源引入進(jìn)行初步的調(diào)查，對(duì)供電系統(tǒng)方案進(jìn)行初步的確定，對(duì)供電制式進(jìn)行方案的初步設(shè)計(jì)，對(duì)車輛選型、供電牽引等進(jìn)行去頂，估算供電系統(tǒng)的工程建設(shè)的投資，將分部分項(xiàng)的工程投資的估算精度加以控制。最終形成的供電系統(tǒng)的可行性研究報(bào)告中，關(guān)于供電系統(tǒng)的任務(wù)的描述是：確定城市軌道交通供電系統(tǒng)、外部電源、牽引供電方案、PSCADA等關(guān)系；電流腐蝕防護(hù)、接地計(jì)劃等。關(guān)于工程的，是施工范圍包含了電纜工程、變電所、牽引變電所、降壓變電所、接觸網(wǎng)等，關(guān)于供電系統(tǒng)的項(xiàng)目投資共算的誤差率不能超過(guò)10%[2]。
（2）供電系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)階段，根據(jù)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本資料，對(duì)線路、行車、車輛等基本條件加以籌劃。例如控制中心、車站、區(qū)間等關(guān)于城市軌道交通的建筑物，以及動(dòng)力照明負(fù)荷等的估算。
2 城市軌道交通供電系統(tǒng)用電負(fù)荷估算
（1）對(duì)壘車的車輛的牽引負(fù)荷以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力進(jìn)行估算，得到的牽引的負(fù)荷的年用電量的計(jì)算公式為：
G為單列機(jī)車的總重，N為日發(fā)車對(duì)數(shù)，T為年運(yùn)行365天。L為機(jī)車運(yùn)行里程。
不同的列車的運(yùn)行線路包含了列車的牽引用電和輔助設(shè)備的用電，參考了既有線路運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試和積累，得到了關(guān)于列車的牽引設(shè)備用電設(shè)備的取值[3]。
（2）對(duì)動(dòng)力照明符合的年用電量的計(jì)算，關(guān)于車站的動(dòng)力負(fù)荷和照明負(fù)荷的低壓電力的負(fù)荷，包含了通信、信號(hào)、監(jiān)控等動(dòng)力負(fù)荷數(shù)值，包括通風(fēng)、排水、扶梯、AFC等。車站的公共其余的照明和附屬的用房的照明在設(shè)計(jì)上根據(jù)運(yùn)營(yíng)的高峰和非高峰的實(shí)踐，將燈具的數(shù)量進(jìn)行了選擇，開(kāi)啟后，辦公管理房建的照明基本全部進(jìn)入工作狀態(tài)，設(shè)備房建中的照明沒(méi)有開(kāi)啟。專業(yè)的電源以最大運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)入了運(yùn)行的前期階段，達(dá)到了滿載，設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行錯(cuò)開(kāi)后，設(shè)備的工況模式進(jìn)入了一個(gè)合理的系數(shù)狀態(tài)，能夠?qū)⑷€的年需要用電量的合理系數(shù)進(jìn)行估算，從而能夠?qū)⑴潆娮儔浩鞯娜萘考右赃x擇。
3 供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
（1）經(jīng)過(guò)對(duì)外部電源方案的規(guī)劃，根據(jù)城市軌道交通的特殊用戶的城網(wǎng)建設(shè)，估算出一條線路的用電范圍在10～40公里之內(nèi)，需要的功率呈現(xiàn)了線狀的分布，采用外部電源方案進(jìn)行了具體的工程的計(jì)算，得到了該城市軌道交通線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的實(shí)際用電負(fù)荷，構(gòu)成城市網(wǎng)中實(shí)際工程的電源方案，具體根據(jù)實(shí)際的工程情況進(jìn)行集中供電和分散供電方式的選擇[4]。
（2）經(jīng)過(guò)對(duì)外部電源的方案的技術(shù)選擇，采用集中或者分散的觀點(diǎn)方式，主要要對(duì)外部主變電所的電源進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)置，供電分區(qū)的劃分包含了前期供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)后期的設(shè)計(jì)進(jìn)行了基礎(chǔ)的開(kāi)拓，這一項(xiàng)工作是與市規(guī)劃部門(mén)進(jìn)行了充分的溝通和協(xié)調(diào)后，達(dá)到的共識(shí)。
（3）中壓電纜的網(wǎng)絡(luò)部署方案，是將主變電所和降壓變電所加以橫向和縱向的連接，形成全線的變電所的牽引和聯(lián)系，起到了電能的分配和傳輸?shù)淖饔谩ｋ妷旱燃?jí)構(gòu)成的形式和屬性包含了多種電壓等級(jí)，如10、20、33、35kV的電壓等級(jí)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較的內(nèi)容包括了系統(tǒng)的走向，線路的方案，站點(diǎn)的電力供應(yīng)等。以此為來(lái)選擇適合的電壓等級(jí)。
（4）根據(jù)研究，牽引供電的制式、牽引網(wǎng)的設(shè)置方案等，根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于供電制式的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，形成了集中軌道建設(shè)的方式和架空接觸網(wǎng)方式的應(yīng)用。DV1500V電壓等級(jí)多用于架空接觸網(wǎng)上，如廣州、天津等城市軌道交通中常用到的施工技術(shù)。DC750V電壓等級(jí)較多用于接觸軌，在一些城市道交通建設(shè)中也較為常用。技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到了采用鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌道技術(shù)的階段。
（5）牽引變電所的設(shè)置根據(jù)牽引網(wǎng)的等級(jí)、電壓損失而定，還要考慮雜散電流腐蝕的防護(hù)、線路的能耗、電纜的鋪設(shè)以及運(yùn)營(yíng)管理等方面，通過(guò)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，在故障和正常運(yùn)行的模式下，按照城市軌道交通直流供電系統(tǒng)的牽引標(biāo)準(zhǔn)，要將牽引電壓損失考慮在最大電壓損失中，同時(shí)要將牽引變電所的設(shè)置的數(shù)量作為電壓損失值的關(guān)鍵因素加以考慮。
上述公式可以計(jì)算出單邊饋電時(shí)的最大瞬時(shí)電壓損失。經(jīng)過(guò)對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)的電壓水平的估算，得到了等效電路的模型的仿真計(jì)算，最大的電壓損失往往發(fā)生在機(jī)動(dòng)車的啟動(dòng)的瞬間，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，可以將牽引網(wǎng)的電壓水平和鋼軌電位進(jìn)行初步的計(jì)算，得到了變電所的設(shè)置方案是可行的。
4 結(jié)語(yǔ)
城市軌道交通項(xiàng)目的供電項(xiàng)目進(jìn)行如前期研究后，對(duì)基本任務(wù)要進(jìn)行理解和分析，結(jié)合以往的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出適用于當(dāng)前城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和方法。經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明，這一方法能夠滿足供電系統(tǒng)的前期研究中的工程設(shè)計(jì)需要，而且具有簡(jiǎn)單有效的特點(diǎn)[5]。
摘要：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通也進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期。軌道交通配電作為軌道交通的重要構(gòu)成部分，起著非常重要的作用。
關(guān)鍵詞：電源；電力監(jiān)控；動(dòng)照
城市軌道交通作為城市公共交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，目前有地鐵、輕軌、有軌電車以及懸浮列車等多種類型，號(hào)稱“城市交通的主動(dòng)脈”。 它具有節(jié)能、省地、全天候、運(yùn)量大、安全等特點(diǎn)，屬綠色環(huán)保交通體系，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的原則，特別適應(yīng)于大中城市。
一、外部電源及主變電所
目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通的供電方式主要有兩種類型：集中供電方式和分散供電方式。
當(dāng)采用分散供電方式時(shí)，各牽引變電所、降壓變電所分別由既有電網(wǎng)就近引兩路相互獨(dú)立的35kV或10kV電源供電，軌道交通不設(shè)主變電所。采用集中供電方式時(shí)，設(shè)主變電所，從電網(wǎng)引入的電源少、接入電源的電壓等級(jí)高、一般不涉及城鄉(xiāng)電網(wǎng)變電所改造、由城鄉(xiāng)電網(wǎng)引至城市軌道交通主變電所的電纜徑路數(shù)量少、電源可靠性高、電源工程實(shí)施方便、使軌道交通自成供電系統(tǒng)、由于受電電壓高，受城鄉(xiāng)電網(wǎng)其它用戶故障影響較少、運(yùn)營(yíng)管理方便，產(chǎn)生的高次諧波注入電網(wǎng)影響相對(duì)較少。
二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成及電壓等級(jí)
根據(jù)接線形式的不同，中壓網(wǎng)絡(luò)有兩種基本構(gòu)成形式：一種是把全線的車站變電所劃分成幾個(gè)供電分區(qū)，每個(gè)分區(qū)通過(guò)最靠近主變電所（或電源開(kāi)閉所）的車站從主變電所（或電源開(kāi)閉所）引入兩路電源，分區(qū)內(nèi)的各車站變電所以環(huán)網(wǎng)形式連接；另一種是把兩個(gè)相鄰車站的變電所為一組，兩個(gè)車站各從上級(jí)變電所取得一路主電源，從相鄰站得到另一路電源。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能的不同，為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)可稱為牽引網(wǎng)絡(luò)；為降壓變電所供電的網(wǎng)絡(luò)可稱為動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)。
三、牽引網(wǎng)方式的選擇
我國(guó)目前城市軌道交通的牽引網(wǎng)受流方式分為兩種，一種是接觸軌受流，另一種是架空接觸網(wǎng)受流，接觸軌受流方式又分為DC750V與DC1500V兩種情況。
這兩種相比較接觸軌系統(tǒng)景觀效果好，系統(tǒng)維護(hù)管理方便，但投資較大，且適應(yīng)行車速度較低，在遇緊急情況時(shí)，存在一定的人身安全隱患。架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)成熟，投資小，適應(yīng)行車速度較高，安全可靠性高。
四、牽引變電所分布方案
正線牽引變電所的數(shù)量、位置及容量，需根據(jù)線路平縱斷面資料、行車組織方案、車輛編組及負(fù)荷情況，通過(guò)牽引供電計(jì)算確定，牽引變電所之間采用雙邊供電，以提高供電質(zhì)量和節(jié)省能源。
五、電力監(jiān)控系統(tǒng)
電力監(jiān)控系統(tǒng)是由設(shè)置在控制中心的主站監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)置在各種變電所內(nèi)的綜合自動(dòng)化子系統(tǒng)以及聯(lián)系二者的傳輸通道及供電車間復(fù)示終端構(gòu)成，系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)型監(jiān)控裝置，結(jié)構(gòu)形式為1：N點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式。
（1）主站――設(shè)在控制中心內(nèi)的主站監(jiān)控系統(tǒng)。（2）被控站――設(shè)在主變電所、牽引降壓混合所、牽引變電所、降壓變電所等內(nèi)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。（3）傳輸通道――利用通信專業(yè)提供的數(shù)據(jù)傳輸通道。（4）供電車間復(fù)示終端――通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)信息監(jiān)視全線供電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況。
各線分設(shè)電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)本線的主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所、牽引網(wǎng)等主要供電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)及雜散電流的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)采集及處理，在控制中心集中實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備的自動(dòng)化調(diào)度管理，以確保牽引供電系統(tǒng)和各線的電力變配電系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
六、接觸網(wǎng)系統(tǒng)
接觸網(wǎng)系統(tǒng)是向電動(dòng)車組提供電能且無(wú)備用的供電設(shè)備，接觸網(wǎng)研究和設(shè)計(jì)的原則應(yīng)滿足行車速度、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能、實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全可靠要求。
七、動(dòng)力照明系統(tǒng)
1、降壓變電所
車站可根據(jù)用電負(fù)荷的分布，在負(fù)荷集中的一側(cè)設(shè)降壓變電所，并與牽引變電所合建為混合變電所。車輛段、控制中心根據(jù)用電負(fù)荷的分布，設(shè)置室內(nèi)降壓變電所為用電負(fù)荷供電。
2、動(dòng)力照明
（1）負(fù)荷等級(jí)劃分。1）一級(jí)負(fù)荷。通信、信號(hào)、應(yīng)急照明、消防設(shè)備、事故風(fēng)機(jī)、防災(zāi)報(bào)警設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、重要排水泵、自動(dòng)售檢票設(shè)備、疏散用自動(dòng)扶梯及垂直電梯、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備等。2）二級(jí)負(fù)荷。站臺(tái)站廳公共區(qū)照明、附屬房間照明、普通風(fēng)機(jī)、一般給排水泵、自動(dòng)扶梯、電梯、排污泵等。3）三級(jí)負(fù)荷?？照{(diào)機(jī)、電熱設(shè)備、廣告照明、清掃及維修機(jī)械、鍋爐設(shè)備等。
一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙電源雙回線路供電，在供電系統(tǒng)某些部分發(fā)生故障時(shí)也要保證對(duì)其供電。
二級(jí)負(fù)荷平時(shí)由變電所任意一段一、二級(jí)負(fù)荷母線供電。
三級(jí)負(fù)荷平時(shí)由一路電源供電，當(dāng)只有一路電源時(shí)，應(yīng)及時(shí)從電網(wǎng)中切除。
（2）動(dòng)力照明配電及控制方式。1）動(dòng)力設(shè)備配電及控制方式。動(dòng)力設(shè)備主要采用放射式配電，部分容量較小、相對(duì)集中的二、三級(jí)負(fù)荷可采用樹(shù)干式供電。重要一級(jí)負(fù)荷如信號(hào)、通信、車站綜控室設(shè)備、變電所自用電、自動(dòng)售檢票、消防泵等直接由降壓所采用雙電源供電至設(shè)備末端。
動(dòng)力設(shè)備控制方式：消防設(shè)備采用就地控制、車站控制室控制、控制中心遠(yuǎn)程控制三級(jí)控制方式；其它動(dòng)力設(shè)備根據(jù)具體工藝流程的需要采用就地控制、車站控制室控制、自動(dòng)控制等三種方式。2）照明設(shè)備配電及控制方式。車站照明按功能分為一般照明、應(yīng)急照明(兼值班照明)、廣告照明、標(biāo)示照明、設(shè)備管理用房照明、安全照明等，其配電方式采用放射式與樹(shù)干式相結(jié)合的方式。
應(yīng)急照明及疏散誘導(dǎo)指示照明采用EPS集中供電，容量滿足90分鐘供電的需要；車站一般照明光源以日光燈為主，公共場(chǎng)所的燈具選擇應(yīng)以建筑形式相配合；車輛段、停車場(chǎng)等室外場(chǎng)所采用彎燈及投光燈鐵塔照明。
照明控制方式：附屬房屋照明燈具采用就地控制方式；公共區(qū)一般照明采用智能照明控制系統(tǒng)控制；應(yīng)急照明由防災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制。
（3）綜合接地系統(tǒng)。各車站均設(shè)置綜合接地網(wǎng)，以滿足牽引變供電設(shè)備、車站機(jī)電設(shè)備、通信信號(hào)等信息設(shè)備、給排水管及其它接地的要求，接地電阻一般情況下不大于1Ω。對(duì)于地上車站綜合接地網(wǎng)盡量利用建筑基礎(chǔ)內(nèi)的自然接地體，若不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)敷設(shè)人工接地體。
為保證供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠，必須有一個(gè)合理的供電方案，使性能價(jià)格比合理，操作方便，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)適中，機(jī)電設(shè)備等大部分采用國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟的產(chǎn)品，有效地控制了投資，國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益顯著。
摘 要 SCADA是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方電力運(yùn)行設(shè)備的控制和監(jiān)控，進(jìn)而促進(jìn)電力安全運(yùn)行水平的提高。文章主要介紹了城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成以及SCADA系統(tǒng)的功能。
關(guān)鍵詞 SCADA；軌道交通；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控
電力監(jiān)控系統(tǒng)SCADA也被稱作遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控行業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其作用主要是對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行的電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，從而保證電力運(yùn)行的安全。SCADA系統(tǒng)主要有變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、通信通道及調(diào)度站主站系統(tǒng)三個(gè)大的部分構(gòu)成。
1系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)
SCADA系統(tǒng)的控制中心選為自動(dòng)化系統(tǒng)，其中主要設(shè)備包括web服務(wù)器、系統(tǒng)服務(wù)器、以太網(wǎng)交換機(jī)、打印服務(wù)器、系統(tǒng)維護(hù)工作站、操作員工作站，以及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接附件等等。
1.1控制中心調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)于城市軌道交通供電系統(tǒng)而言，調(diào)度系統(tǒng)與控制中心主要采取分層、分布式開(kāi)放局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。其中，中心調(diào)度系統(tǒng)主要包含的設(shè)備有：兩臺(tái)三層以太網(wǎng)交換機(jī)；打印機(jī)服務(wù)器、操作員工作站、系統(tǒng)服務(wù)器各兩套；web服務(wù)器、系統(tǒng)維護(hù)工作站各一套；四套網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)及網(wǎng)絡(luò)連接的其他附件工程；在該控制中心調(diào)度系統(tǒng)中，還可以實(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備系統(tǒng)連接的需要。
1.2變電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
隨著國(guó)電南自生產(chǎn)NDT650變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)為分層分布式。系統(tǒng)由站級(jí)管理層、間隔設(shè)備層以及網(wǎng)絡(luò)通信層三部分組成。
其中站級(jí)管理層是在綜控屏內(nèi)設(shè)置的便攜式維護(hù)計(jì)算機(jī)、SCADA操作員站，以及冗余熱備的通信管理裝置。網(wǎng)絡(luò)通信層則是變電所內(nèi)的通信接口和網(wǎng)絡(luò)，間隔單元的數(shù)據(jù)交換工作則由變電所內(nèi)的站級(jí)管理和通信網(wǎng)絡(luò)層完成。間隔層設(shè)備包括供電一次設(shè)備中分散安裝的各類微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元、硬節(jié)點(diǎn)輸出的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、信息采集設(shè)備等。在變電所自動(dòng)化系統(tǒng)中，通過(guò)間隔層設(shè)備完成了所內(nèi)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的接口，而且實(shí)現(xiàn)了控制接觸軌道隔離開(kāi)關(guān)的功能。
在整個(gè)系統(tǒng)中，以遠(yuǎn)動(dòng)控制方式控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行；在檢修系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，則通過(guò)變電所內(nèi)的設(shè)備本體控制或者所內(nèi)集中控制。將遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)剡x擇開(kāi)關(guān)設(shè)置在開(kāi)關(guān)柜上。三級(jí)控制方式的使用，形成了相互閉鎖的作用，確保了安全的系統(tǒng)控制性能。
1.3車輛段供電檢修車間復(fù)示系統(tǒng)
在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，對(duì)全線雜散電流以及觸網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)采用復(fù)示系統(tǒng)，也能對(duì)全線的變電所設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)視，從而將現(xiàn)場(chǎng)的事故信息及時(shí)的提供給供電維修人員，提高了事故的處理效率，也最大程度的縮短了斷電的時(shí)間，控制中心通過(guò)遠(yuǎn)程通信，對(duì)維修調(diào)度作業(yè)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)接送，及時(shí)的將第一手資料傳送至檢修人員。
1.4通信通道和設(shè)備
控制中心和主變電站、牽引降壓混合變電所、降壓變電所等站所之間的通信系統(tǒng)，以兩路100M光纖建立同心通道，提供RJ45物理通信結(jié)構(gòu)。通過(guò)地鐵內(nèi)部數(shù)字光纖網(wǎng)及路由器將控制中心與車輛段復(fù)示系統(tǒng)相連，從而實(shí)現(xiàn)了與監(jiān)控中心系統(tǒng)之間的通信。
2 SDCDA系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
2.1通信功能
控制中心監(jiān)控系統(tǒng)是由系統(tǒng)服務(wù)器完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集功能，通過(guò)以太網(wǎng)通道采集全線變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將變電所內(nèi)電氣涉筆信息予以采集。其中通信專業(yè)采取了主備工作方式，有兩個(gè)以太網(wǎng)通道。系統(tǒng)在正常運(yùn)行的情況下，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和中心監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信通過(guò)一個(gè)信道完成；如果信道出現(xiàn)故障，中心系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)切換到備用信道，以此來(lái)保證通信功能。在通信過(guò)程中，通常以文本的形式將通信報(bào)文保存在系統(tǒng)內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)四個(gè)大小固定的文件保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)，作為變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信報(bào)文的記錄，方便系統(tǒng)維護(hù)人員的使用。
2.2采樣數(shù)據(jù)的顯示和查詢
系統(tǒng)控制和維修人員可以在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上及時(shí)的查詢實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)的顯示形式有兩種形式：表格顯示和圖形顯示。對(duì)于控制中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常將歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與系統(tǒng)服務(wù)器中，包含測(cè)量量、事件等數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)。通過(guò)歷史曲線、事件預(yù)覽表、歷史報(bào)表的調(diào)出可以將先前存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)顯示。還可以設(shè)定報(bào)表顯示和曲線顯示的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期，從而方便用戶通過(guò)報(bào)表或畫(huà)面的形式將歷史存檔數(shù)據(jù)顯示。在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄了事件信息，歷史時(shí)間的查詢顯示可通過(guò)事件一覽表實(shí)現(xiàn)。
2.3控制操作
系統(tǒng)的控制功能采用了遠(yuǎn)程控制、設(shè)備本體控制、變電所內(nèi)集中控制三級(jí)控制方式。在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，控制中心具有操作權(quán)限，由其完成監(jiān)控功能，而站內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制功能則閉鎖，如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，變電所計(jì)算機(jī)會(huì)接收到控制中心下放的控制權(quán)限，此時(shí)控制功能有站內(nèi)監(jiān)視計(jì)算機(jī)完成，控制中心的控制權(quán)限失去，控制中心在下發(fā)和收回權(quán)限時(shí)，需經(jīng)變電所監(jiān)控值班人員確認(rèn)方可進(jìn)行。
2.4報(bào)警功能
在出現(xiàn)以下情況時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警：事故報(bào)警，廠站出現(xiàn)事故跳閘信息，形成事故后，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)形成強(qiáng)烈的告警。變位報(bào)警，系統(tǒng)在正常變位時(shí)，窗口中的變位點(diǎn)會(huì)發(fā)生變色并閃爍，推出文字信息，根據(jù)需求啟動(dòng)聲音報(bào)警。越限告警，對(duì)報(bào)警模擬量的上限和下限值進(jìn)行設(shè)定，在越限狀態(tài)改變時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)告警，在窗口顯示相關(guān)的文字與數(shù)據(jù)。預(yù)告報(bào)警，在和接口設(shè)備通信時(shí)，如果通訊中斷，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出告警信息，提示相關(guān)工作人員對(duì)故障進(jìn)行處理。如果發(fā)生各種告警信息，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將各種信息進(jìn)行明確分類，歸檔，并根據(jù)類型和時(shí)間采取分別檢索和處理。其中，調(diào)度員必須要對(duì)事故變位和操作變位進(jìn)行確認(rèn)更新，避免將變位狀態(tài)和事故狀態(tài)永久保留。
2.5其他功能
全線的權(quán)限管理一致性的實(shí)現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)的集中管理完成。任何位置的工作站登錄系統(tǒng)均有著相同操作過(guò)程，在操作時(shí)使用的用戶名、用戶類型以及密碼信息需要一致。
3 SCADA通訊
在上海地鐵八號(hào)線中，SCADA系統(tǒng)主站此采用了4臺(tái)SUN-V440服務(wù)器，交換機(jī)則是采用思科2950，在一期從站用的是研華工控一體機(jī)，型號(hào)為AWS-8259TP-XA，通信環(huán)網(wǎng)交換機(jī)用的是HIRSCHMAN--RS2-4R。在城市軌道系統(tǒng)中，變電站的地理位置分布較為廣泛，分散。為了確保控制中心系統(tǒng)與站點(diǎn)，以及各個(gè)站間的相互聯(lián)系，進(jìn)行工作協(xié)調(diào)，則是采取了專用的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)完成不同類型信息的相互交換，如數(shù)據(jù)信息、語(yǔ)音和圖像信息等。將這些交換系統(tǒng)根據(jù)功能可劃分為數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、專用于列車運(yùn)行調(diào)度的通信系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等等，此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)屬于廣域網(wǎng)范疇，是由通信專業(yè)完成其建設(shè)維護(hù)。就目前而言，城市交通軌道中通信主干網(wǎng)主要有兩種形式：同步數(shù)字體系（SDH）和異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）。其中SDH是以時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)的傳輸技術(shù)，支持固定接入速率；采取了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線線路模式，可對(duì)線路進(jìn)行1：1的保護(hù)。ATM技術(shù)則是以統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)的傳輸技術(shù)，能夠靈活分配虛電路帶寬，有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，對(duì)于圖像信息的傳輸中有著較大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)SCADA系統(tǒng)設(shè)備連接主干網(wǎng)和數(shù)據(jù)信息子系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)軌道交通供電系統(tǒng)內(nèi)的信息傳輸。
4 接口
只有通過(guò)通信專業(yè)通道，同時(shí)將信息發(fā)送至系統(tǒng)中，才能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)功能完成。通信專業(yè)提供的接口形式為的信號(hào)至城市軌道交通供電系統(tǒng)服務(wù)器屏柜的接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制的對(duì)時(shí)功能。通信專業(yè)提供的雙以太網(wǎng)完成了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信?？刂浦行耐ㄐ藕统鞘熊壍缹Ｓ脭?shù)字光纖網(wǎng)完成了復(fù)示系統(tǒng)接口。
5結(jié)論
SCADA系統(tǒng)在城市軌道交通供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，確保了軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，為城市軌道的正常運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障，為城市軌道交通運(yùn)輸?shù)陌踩⒖煽堪l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。