淺談低壓智能化電能管理系統在地鐵工程車站的設計與應用 陳盼

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。首先，詳細介紹了地鐵工程車站的低壓智能系統。其次，從硬件和軟件兩個方面設計了電能管理系統的整體結構。第三，從頻率管理、電能質量控制和報警、諧波管理、節能設備優化管理等角度深入分析了管理系統的功能。研究表明，該系統具有良好的實用性和可靠性，可以基于網絡集中管理實現設備電力信息的優化管理和控制，科學有效地管理能耗，提高能源利用率，節約車站運行成本，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控提供電源，環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

1降壓變電低壓系統

  降壓變電智能系統的控制對象為母聯斷路器、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。智能低壓系統由以太網、智能開關、PLC、數字儀表等。，其中系統控制對象的遙控是在斷路器的幫助下實現的，而遙控和遙信是以數字儀表為載體實現的。降壓變電器低壓智能系統的結構如圖1所示。

圖1降壓變電低壓智能系統結構

2環控電控低壓系統

  環控電控低壓智能系統不僅可以全面保護和監控軟啟動和變頻器的電機電路，還可以全面保護和監控所有饋出電路。環控電控低壓智能系統的結構如圖2所示。

圖2環控電控低壓智能系統結構

  從圖中可以看出，環境控制低壓智能系統的任務是全面保護電機。低壓布局配備單獨的通信控制器，收集通風空調的相關數據信息，調整總結，計算分析，然后實時傳輸到機電設備自動控制系統的PLC，根據PLC的通風模式加強有效控制。特別是發生火災時，地鐵站機電設備自動控制系統接到火災自動報警系統的命令，實施各類環境控制設施和設備的火災運行模式，并向環境控制柜低壓智能系統下達命令。

二變電智能電能管理系統設計

  該系統是基于Transactive軟件平臺開發設計的。Transactive軟件平臺采用C++軟件技術，通過模塊化結構，根據系統功能的需要，將系統功能模塊化，軟件組件化，然后靈活連接和轉移，適應性和可靠性都非常突出。

1硬件結構

  電能管理系統的硬件結構如3所示。一是系統服務器的功能是接收和處理數據信息；二是管理工作站的功能是為系統管理者提供更方便、更完善的環境；第三，網絡設施設備實際上相當于網絡交換機；第四，存儲設備實際上是磁盤陣列，任務是存儲系統的歷史數據信息。此外，電能管理系統基于網絡交換機和局域網以及外部接口系統之間的交互數據信息管理和分析。

圖3電能管理系統硬件結構

2軟件結構

電能管理系統的軟件結構如圖4所示。

圖4電能管理系統的軟件結構

三系統功能模塊設計

電能管理系統的具體功能如圖5所示。

圖5電能管理系統功能

1頻率管理模塊

  對于低壓變電智能電能管理系統，頻率屬于其采集的主要監控電能，可實時跟蹤監控頻率變化，并及時將相關數據信息存儲到歷史數據庫中。通過系統的越限報警功能，還可以設置上下閾值。當出現越限情況時，系統及時發出聲光報警信號，并將報警信息存儲在歷史數據庫中，以便快速查詢和解決故障。在故障情況下，當系統頻率降低時，可以通過系統遙控控制能力，低頻減少負荷，自動消除次要負荷。當系統頻率上升時，為了減少發電機處理，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電能質量監測與報警模塊

  通過檢測系統和站點的電能質量，發現了諧波、電壓偏移、變電系統事故等潛在威脅。同時，還可以挖掘系統的極限和能耗異常情況，及時發出電子郵件、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，節約能源成本，幫助配電系統科學合理規劃，提高生產效率和水平，進一步提供系統完善的能源視圖。

3諧波管理模塊

  諧波分量不是系統采集的基本監測功率，但可以通過低壓變電系統采集諧波。然而，諧波檢測次數約為2-19次，并根據諧波源的特性適當調整諧波測量區域。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，諧波檢測數據量相對較大。

4節能與設備優化模塊模塊

  通過收集能源數據信息，詳細分析設備狀態，獲得大節能空間區域的具體位置，評價節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?；陔娔芄芾硐到y的參數顯示模塊，遠程監控變電配電電路電氣的實際運行狀態，生成電氣參數、能耗、分時計量等運行狀態數據報表。同時，對電能管理系統軟件收集的數據信息進一步探索歷史負荷、能耗、裕度等，提高系統設備的利用率。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80%的電能，用戶端智能用電管理對用戶可靠、安全、節約用電具有重要意義。構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，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括: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、需求側管理等。

  通過對用戶端用電情況的細分和統計，安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案以直觀的數據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，有效節約用電，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支持。

2應用場所

（1）辦公建筑(商務辦公、大型公共建筑等))；

（2）商業建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑(酒店、娛樂場所等)))；

（4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；

（5）通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數據中心等)。)；

（6）交通建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

3系統結構

4系統功能

  電能統計報告、詳細電參查詢、運行報告、變壓器運行監控、實時報警、歷史事件查詢

  電能質量監控；遙控操作；用戶權限管理；通訊狀態圖；視頻監控；用戶報告；APP支持；

5系統硬件配置清單

五結語

  綜上所述，在我國地鐵建設和運營管理中，節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定性具有重要的現實意義。智能低壓變電配電系統可為地鐵提供可靠、穩定、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。研究表明，該系統具有良好的實用性和可靠性，可以基于網絡集中管理實現設備電力信息的優化管理和控制，科學有效地管理能耗，提高能源利用率，節約車站運營成本，值得大力推廣應用。

【參考文獻】

[1]任曉娜，麥衛華，變電站智能地鐵管理系統的應用[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設計            

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊 2022.05版