摘要：本文設計了地鐵工程車站的低壓變電智能電能管理系統(tǒng)。首先，詳細介紹了地鐵工程車站的低壓智能系統(tǒng)。其次，從硬件和軟件兩個方面設計了電能管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。第三，從頻率管理、電能質(zhì)量控制和報警、諧波管理、節(jié)能設備優(yōu)化管理等角度深入分析了管理系統(tǒng)的功能。研究表明，該系統(tǒng)具有良好的實用性和可靠性，可以基于網(wǎng)絡集中管理實現(xiàn)設備電力信息的優(yōu)化管理和控制，科學有效地管理能耗，提高能源利用率，節(jié)約車站運行成本，值得大力推廣應用。

關鍵詞：地鐵站；低壓；變電；智能化；電能管理；

引言

  車站低壓配電變電系統(tǒng)在地鐵工程中的作用是為地鐵除牽引負荷外運行所需的機電設備提供低壓電源。功能可分為降壓變電站和環(huán)境控制電控兩類。其中，降壓變電站的任務是為車站的通信和監(jiān)控提供電源，環(huán)境控制電控的任務是為風扇和冷卻塔供電。如果不能保證供電的穩(wěn)定性和可靠性，必然會影響地鐵的有序運行。

一地鐵工程中車站低壓智能系統(tǒng)

1降壓變電低壓系統(tǒng)

  降壓變電智能系統(tǒng)的控制對象為母聯(lián)斷路器、進線短路器和三級負載低壓總開關。目前，我國地鐵站降壓變電智能系統(tǒng)的形式是基于控制對象的遙控和遙控，增加所有饋出電路的遙控。智能低壓系統(tǒng)由以太網(wǎng)、智能開關、PLC、數(shù)字儀表等。，其中系統(tǒng)控制對象的遙控是在斷路器的幫助下實現(xiàn)的，而遙控和遙信是以數(shù)字儀表為載體實現(xiàn)的。降壓變電器低壓智能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1降壓變電低壓智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2環(huán)控電控低壓系統(tǒng)

  環(huán)控電控低壓智能系統(tǒng)不僅可以全面保護和監(jiān)控軟啟動和變頻器的電機電路，還可以全面保護和監(jiān)控所有饋出電路。環(huán)控電控低壓智能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2環(huán)控電控低壓智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  從圖中可以看出，環(huán)境控制低壓智能系統(tǒng)的任務是全面保護電機。低壓布局配備單獨的通信控制器，收集通風空調(diào)的相關數(shù)據(jù)信息，調(diào)整總結(jié)，計算分析，然后實時傳輸?shù)綑C電設備自動控制系統(tǒng)的PLC，根據(jù)PLC的通風模式加強有效控制。特別是發(fā)生火災時，地鐵站機電設備自動控制系統(tǒng)接到火災自動報警系統(tǒng)的命令，實施各類環(huán)境控制設施和設備的火災運行模式，并向環(huán)境控制柜低壓智能系統(tǒng)下達命令。

二變電智能電能管理系統(tǒng)設計

  該系統(tǒng)是基于Transactive軟件平臺開發(fā)設計的。Transactive軟件平臺采用C++軟件技術(shù)，通過模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)功能的需要，將系統(tǒng)功能模塊化，軟件組件化，然后靈活連接和轉(zhuǎn)移，適應性和可靠性都非常突出。

1硬件結(jié)構(gòu)

  電能管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如3所示。一是系統(tǒng)服務器的功能是接收和處理數(shù)據(jù)信息；二是管理工作站的功能是為系統(tǒng)管理者提供更方便、更完善的環(huán)境；第三，網(wǎng)絡設施設備實際上相當于網(wǎng)絡交換機；第四，存儲設備實際上是磁盤陣列，任務是存儲系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)信息。此外，電能管理系統(tǒng)基于網(wǎng)絡交換機和局域網(wǎng)以及外部接口系統(tǒng)之間的交互數(shù)據(jù)信息管理和分析。

圖3電能管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2軟件結(jié)構(gòu)

電能管理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4電能管理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

三系統(tǒng)功能模塊設計

電能管理系統(tǒng)的具體功能如圖5所示。

圖5電能管理系統(tǒng)功能

1頻率管理模塊

  對于低壓變電智能電能管理系統(tǒng)，頻率屬于其采集的主要監(jiān)控電能，可實時跟蹤監(jiān)控頻率變化，并及時將相關數(shù)據(jù)信息存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中。通過系統(tǒng)的越限報警功能，還可以設置上下閾值。當出現(xiàn)越限情況時，系統(tǒng)及時發(fā)出聲光報警信號，并將報警信息存儲在歷史數(shù)據(jù)庫中，以便快速查詢和解決故障。在故障情況下，當系統(tǒng)頻率降低時，可以通過系統(tǒng)遙控控制能力，低頻減少負荷，自動消除次要負荷。當系統(tǒng)頻率上升時，為了減少發(fā)電機處理，仍然可以通過遙控控制能力和高頻切割，促進系統(tǒng)頻率快速恢復到額定值閾值，從而進一步滿足頻率管理的具體需要。

2電能質(zhì)量監(jiān)測與報警模塊

  通過檢測系統(tǒng)和站點的電能質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)了諧波、電壓偏移、變電系統(tǒng)事故等潛在威脅。同時，還可以挖掘系統(tǒng)的極限和能耗異常情況，及時發(fā)出電子郵件、短信、報警信號PDA、工作站等多種方式快速通知操作人員，有效降低設備誤操作概率，節(jié)約能源成本，幫助配電系統(tǒng)科學合理規(guī)劃，提高生產(chǎn)效率和水平，進一步提供系統(tǒng)完善的能源視圖。

3諧波管理模塊

  諧波分量不是系統(tǒng)采集的基本監(jiān)測功率，但可以通過低壓變電系統(tǒng)采集諧波。然而，諧波檢測次數(shù)約為2-19次，并根據(jù)諧波源的特性適當調(diào)整諧波測量區(qū)域。就負荷變化較快的諧波源而言，一般控制在31次以上，部分電路明確指出進行63次諧波分量檢測。因此，諧波檢測數(shù)據(jù)量相對較大。

4節(jié)能與設備優(yōu)化模塊模塊

  通過收集能源數(shù)據(jù)信息，詳細分析設備狀態(tài)，獲得大節(jié)能空間區(qū)域的具體位置，評價節(jié)能措施和設備的具體效果，即再生制動能源利用、諧波處理、照明控制等。基于電能管理系統(tǒng)的參數(shù)顯示模塊，遠程監(jiān)控變電配電電路電氣的實際運行狀態(tài)，生成電氣參數(shù)、能耗、分時計量等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)報表。同時，對電能管理系統(tǒng)軟件收集的數(shù)據(jù)信息進一步探索歷史負荷、能耗、裕度等，提高系統(tǒng)設備的利用率。此外，從時間、季度、部門等角度對年度具體能耗進行統(tǒng)計分析，以Microsoftexcel文件格式生成報表，自動生成曲線圖，方便用戶快速生成詳細報告。

四安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

1概述

  用戶端消耗整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能用電管理對用戶可靠、安全、節(jié)約用電具有重要意義。構(gòu)建智能用電服務體系，全面推進用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括:先進的計算機、智能建筑、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等。

  通過對用戶端用電情況的細分和統(tǒng)計，安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各種用電消耗情況，便于找出高能耗點或不合理的能耗習慣，有效節(jié)約用電，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支持。

2應用場所

（1）辦公建筑(商務辦公、大型公共建筑等))；

（2）商業(yè)建筑（商場、金融機構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑(酒店、娛樂場所等)))；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等)。)；

（6）交通建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

  電能統(tǒng)計報告、詳細電參查詢、運行報告、變壓器運行監(jiān)控、實時報警、歷史事件查詢

  電能質(zhì)量監(jiān)控；遙控操作；用戶權(quán)限管理；通訊狀態(tài)圖；視頻監(jiān)控；用戶報告；APP支持；

5系統(tǒng)硬件配置清單

五結(jié)語

  綜上所述，在我國地鐵建設和運營管理中，節(jié)能降耗開始受到高度重視。由于地鐵供電不能得到有效保障，將難以正常穩(wěn)定運行，直接影響人們的順利出行。因此，提高地鐵供電的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的現(xiàn)實意義。智能低壓變電配電系統(tǒng)可為地鐵提供可靠、穩(wěn)定、安全的供電，具有廣闊的應用前景。因此，本文設計了地鐵工程站的低壓變電智能電能管理系統(tǒng)。研究表明，該系統(tǒng)具有良好的實用性和可靠性，可以基于網(wǎng)絡集中管理實現(xiàn)設備電力信息的優(yōu)化管理和控制，科學有效地管理能耗，提高能源利用率，節(jié)約車站運營成本，值得大力推廣應用。

【參考文獻】

[1]任曉娜，麥衛(wèi)華，變電站智能地鐵管理系統(tǒng)的應用[J],電子世界，2018,557（23）；181-182

[2]李浩森，地鐵工程中車站低壓變電智能化電能管理系統(tǒng)設計            

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊 2022.05版