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摘 要：地铁低压配电智能化系统是保证地铁安全快捷运行的良好保证。地铁低压配电设计内容繁多，不一一累述，本文只结合在低压配电领域经常设计到的智能化系统为例，介绍一下用到的智能化系统。另外对低压配电系统设计中可以更合理化的地方展开下一笔者的见解。
关键词：地铁；低压配电；智能化系统；合理化见解
中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0261-02
前 言
随着我国地铁建设的多年发展，地铁低压配电系统对控制化、集成化要求越来越高。为了使配电系统更人性化，快捷化，更好的服务于地铁安全和运营管理，智能化系统应运而生。随着智能化设备厂商新技术的不断更新，低压配电系统中的智能控制水平也在不断提高。智能化系统在低压配电系统中扮演着非常重要的作用。
1 地铁低压配电采用的智能化系统
1.1 智能照明系统
随着通信技术的发展，智能照明系统在地铁照明管理中发挥了重要作用，实现了照明的自动化。系统由触摸屏一体化智能照明主机、智能照明开关控制器、照度传感器、可编程现场控制面板、网关接口模块、系统时钟、输入输出模块、通信网络和应用软件等构成。采用智能照明系统来对公共区照明、导向照明、广告照明等进行时间、光控、调光、场景等智能节能型管理。
1.2 智能低压系统
地铁低压配电设计采用智能低压系统，不仅可以提高系统可靠性而且可以提高其智能化和节能化。系统通过采用多功能仪表、PLC、通信管理器、智能I/O、总线等元器件把本站的各用电单元组成网络，上传给综合监控系统，实现远程控制、参数设置、故障诊断，存储打印报表等功能。
智能低压系统相对于原始的配电系统简化了现场接线和控制线路，减少了后期维护工作，对地铁智能化管理创造了良好的基础。
1.3 消防电源监控
消防电源监控系统担负着保证地铁消防设备火灾时正常运行的艱巨任务。系统由系统主机、信号传感器、现场总线及专用软件等部分组成。系统主机设置在车控室，信号传感器设置在与消防设备配电的相关箱、柜内。对被监测的消防设备的电源状况进行实时自动巡检、监测，通过测量记录该电源的工作状态，判断消防设备电源是否存在中断供电、过压、欠压、过流、缺相等故障。
1.4 电气火灾监控
电气火灾监控系统可以提前预判地铁配电线路的漏电电流是否超过额定值，提前预防线路火灾，在地铁安全方面至关重要。系统由安装在每个车站车控室的电气火灾监控主机、安装在检测对象上的剩余电流式电气火灾探测器及现场总线、专用软件等部分组成。地铁设计中一般在变电所和环控电控室的重要回路出线端设置剩余电流火灾报警系统。
1.5 智能疏散系统
智能疏散指示系统近年来在新建地铁线路中开始使用起来。智能疏散系统针是针对静态疏散系统的不足做了改进，根据火灾探测器报警的精确位置，管控疏散指示标志箭头指示的方向，同时可以对疏散指示灯的状态进行巡检。
智能疏散指示系统由疏散指示标志灯具、控制主机、和中继设备等组成，采用集中监控的方式。主机是系统的核心，智能疏散标志灯具采用集中电源集中控制，每盏灯具内置独立地址码，功能可以实现巡检、常亮、闪亮和灭灯等指示。地铁设计中，每站均设一套智能疏散指示系统，其主机与火灾自动报警系统主机相近设置，主要管控车站及相邻的半个区间。智能疏散标志灯具采用总线与主机连接，电源由控制主机蓄电池供电。
2 合理化建议
2.1 车辆段屋顶光伏发电系统建议
太阳能光伏发电通常是利用半导体器件的光生伏打效应进行光电转换，将太阳光能直接转化为电能。
光伏发电系统近年来技术开始成熟并与我国其他工程项目结合相建，如国家体育馆鸟巢、深圳园博会等，京沪高铁天津西站、南京南站、上海虹桥火车站均设置了并网型光伏发电系统。
太阳能光伏发电具有以下优势：节约能源、节省输电设备、保护节约土地资源、运营维护简单等优势。
地铁车辆段、停车场主要建筑是列检库、运用库、物资库、综合办公楼等等，其中列检库、运用库等建筑面积大、屋顶开阔，非常适合设置太阳能电池板。据统计，一座车辆段或停车场的占地面积在15万～25万m2左右，能有效利用太阳能发电的建筑屋顶面积在3万～8万m2左右。如此大的有效面积完全可参照铁路火车站的模式设置成有逆流型并网发电系统。不仅可向车辆段、停车场内用电负荷供电，还可将富裕能量完全输入本工程中压网络，向其他车站负荷提供光伏电源。
2.2 适当利用车站配线的上层空间设置牵引降压混合变电所
地下车站一般采用明挖方式，带配线的明挖站的上层空间面积很大，该面积除部分用于通风和排水设备房外，其他面积往往难以找到合适的用途（车站的许多功能用房和设备用房服务于车站，必须设在站台和站厅附近）。有些地段的商业开发价值又不高，如果将配线上层多余的面积用于商业开发，有时并不经济。在某些城市，以往一般将其填实，现在一般将其封闭不用，留待将来有合适的用途时再启用。由于带配线的车站多设有跟随所，将车站一端的牵引降压混合变电所设置在配线的上层，低压配电的距离也能保证，而它能够节约车站主体部分350～400m2的面积，可大大减少车站主体部分的规模，节约工程投资。
2.3 防火门监控系统设置建议
《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）已经发布并实施，规范中明确说明：“防火门监控器应设置在消防控制室内，未设置消防控制室时，应设置在有人值班的场所”，条文解释中明确：“防火门的启闭在人员疏散中起到至关重要的作用，因此防火门监控器应设置在消防控制室内，没有消防控制室时，应设置在有人值班的场所。”但是在已颁布的《地铁设计规范》（GB50157-2013）中未提及该部分内容，考虑到（GB50116-2013）颁布时间相对较晚，建议在地铁低压配电设计中执行该规范，即设置防火门监控系统。 2.4 低压有源滤波器补偿中压无功
轨道交通车站变电所0.4kV侧功率因数为感性，目前低压有源电力滤波器补偿谐波后再产生容性无功以补偿感性无功。由于整个轨道交通35kV环网电缆产生的容性无功比重大，特别是运营低峰时整个系统的无功呈容性，低压有源电力滤波器产生容性无功加重了这种趋势。
0.4kV有源滤波装置既能滤除谐波，同时还能补偿无功的双重功能。运营期间，地铁主变电所功率因数在0.9以上，0.4kV有源滤波装置重点滤除低压系统谐波，多余的容量可用于补偿35kV电缆充电容性无功；停运期间，低压负荷小，0.4kV有源滤波装置重点进行无功补偿，补偿35kV环网产生的容性无功（该无功量相对固定），少量用于补偿低压系统谐波。由于大部分无功已经在各个车站变电所就地进行了补偿，在主变电所仅需设小容量的SVG甚至取消SVG装置即可满足功率因数要求。这样解决了集中设置大容量SVG装置发热量大、噪音大的特点，并且节省了工程投资。
2.5 节能环保建议
随着科技的进步和社会的发展，地铁应探讨如何有效减少运营用电量，减少能源损耗，同时改善城市轨道交通公共场所的环境以消除其对城市环境的影响的途径。
（1）车站建议采用非晶合金变压器。
針对地铁动力变压器非运营时间低负载运行时间长的运行特点，降低动力变压器空载损耗对地铁节能降耗具有重要意义。而非晶合金变压器的最大优点就是空载损耗低。
（2）合理选择变压器容量，降低设备损耗；
目前，国内城市轨道交通车站配电变压器容量选择普遍偏大，而且在部分城市有越来越大的趋势，但是，实际运行过程中变压器负载率偏低，导致设备损耗偏大，增加了运营成本。
（3）采用环保型设备，降低对周边环境的污染。
变电所设备选用质量可靠、技术先进、经济、环保成套设备和定型产品，并尽量采用小型化、无油化、自动化、免维护或少维护产品。在地下使用的电气设备及材料，选用防潮、低烟、无卤、阻燃或耐火的定型产品。
（4）按照《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB17167-2006）的要求合理配置能源计量器具，在能源计量器具配备齐全的基础上做好能源统计工作，制定轨道交通能源消耗定额制度并严格执行，定期分析实际执行情况和总结推广节能经验。
（5）列车车厢在条件允许的情况下，也可考虑设置弱冷车厢，可以节省车辆空调耗电的电能。
（6）建议车站公共区的灯箱广告用幕门广告代替，可节约用电。
（7）随着广告灯箱数量的不断增加，其对照明区域照度的贡献不可忽视，可以在设置广告灯箱的区域相应的减少照明灯具数量、降低照明灯具照度，从而达到节能的目的。
3 结 论
智能化系统在地铁低压配电设计中扮演着重要角色，不但可以优化低压配电系统的智能控制水平，促进地铁低压配电系统集成化的快速发展，而且还能够为地铁安全和管理带来巨大的保障和便捷。虽然地铁低压配电设计已开展多年，但肯定还存在着这样那样需要改进的地方，没有最优，只有更优，希望各地铁设计师们能够在设计前不断思考，设计中不断完善，多学习多借鉴国外等优秀的设计方案，为我国地铁低压配电设计领域贡献自己的力量。
参考文献
[1]《地铁设计规范》（GB50517-2013）《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）.
[2]李 妮.地铁低压配电系统中的节能问题分析[J].中国新技术新产品，2015（10）.
[3]袁建红.智能低压配电系统在地铁中的应用[J].低压电器，2010（01）.
[4]王 蕾.浅析智能疏散系统在城市轨道交通中的应用[J].铁道勘测与设计，2014（03）.
收稿日期：2018-3-21
关键词：地铁；低压配电；智能化系统；合理化见解
中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0261-02
前 言
随着我国地铁建设的多年发展，地铁低压配电系统对控制化、集成化要求越来越高。为了使配电系统更人性化，快捷化，更好的服务于地铁安全和运营管理，智能化系统应运而生。随着智能化设备厂商新技术的不断更新，低压配电系统中的智能控制水平也在不断提高。智能化系统在低压配电系统中扮演着非常重要的作用。
1 地铁低压配电采用的智能化系统
1.1 智能照明系统
随着通信技术的发展，智能照明系统在地铁照明管理中发挥了重要作用，实现了照明的自动化。系统由触摸屏一体化智能照明主机、智能照明开关控制器、照度传感器、可编程现场控制面板、网关接口模块、系统时钟、输入输出模块、通信网络和应用软件等构成。采用智能照明系统来对公共区照明、导向照明、广告照明等进行时间、光控、调光、场景等智能节能型管理。
1.2 智能低压系统
地铁低压配电设计采用智能低压系统，不仅可以提高系统可靠性而且可以提高其智能化和节能化。系统通过采用多功能仪表、PLC、通信管理器、智能I/O、总线等元器件把本站的各用电单元组成网络，上传给综合监控系统，实现远程控制、参数设置、故障诊断，存储打印报表等功能。
智能低压系统相对于原始的配电系统简化了现场接线和控制线路，减少了后期维护工作，对地铁智能化管理创造了良好的基础。
1.3 消防电源监控
消防电源监控系统担负着保证地铁消防设备火灾时正常运行的艱巨任务。系统由系统主机、信号传感器、现场总线及专用软件等部分组成。系统主机设置在车控室，信号传感器设置在与消防设备配电的相关箱、柜内。对被监测的消防设备的电源状况进行实时自动巡检、监测，通过测量记录该电源的工作状态，判断消防设备电源是否存在中断供电、过压、欠压、过流、缺相等故障。
1.4 电气火灾监控
电气火灾监控系统可以提前预判地铁配电线路的漏电电流是否超过额定值，提前预防线路火灾，在地铁安全方面至关重要。系统由安装在每个车站车控室的电气火灾监控主机、安装在检测对象上的剩余电流式电气火灾探测器及现场总线、专用软件等部分组成。地铁设计中一般在变电所和环控电控室的重要回路出线端设置剩余电流火灾报警系统。
1.5 智能疏散系统
智能疏散指示系统近年来在新建地铁线路中开始使用起来。智能疏散系统针是针对静态疏散系统的不足做了改进，根据火灾探测器报警的精确位置，管控疏散指示标志箭头指示的方向，同时可以对疏散指示灯的状态进行巡检。
智能疏散指示系统由疏散指示标志灯具、控制主机、和中继设备等组成，采用集中监控的方式。主机是系统的核心，智能疏散标志灯具采用集中电源集中控制，每盏灯具内置独立地址码，功能可以实现巡检、常亮、闪亮和灭灯等指示。地铁设计中，每站均设一套智能疏散指示系统，其主机与火灾自动报警系统主机相近设置，主要管控车站及相邻的半个区间。智能疏散标志灯具采用总线与主机连接，电源由控制主机蓄电池供电。
2 合理化建议
2.1 车辆段屋顶光伏发电系统建议
太阳能光伏发电通常是利用半导体器件的光生伏打效应进行光电转换，将太阳光能直接转化为电能。
光伏发电系统近年来技术开始成熟并与我国其他工程项目结合相建，如国家体育馆鸟巢、深圳园博会等，京沪高铁天津西站、南京南站、上海虹桥火车站均设置了并网型光伏发电系统。
太阳能光伏发电具有以下优势：节约能源、节省输电设备、保护节约土地资源、运营维护简单等优势。
地铁车辆段、停车场主要建筑是列检库、运用库、物资库、综合办公楼等等，其中列检库、运用库等建筑面积大、屋顶开阔，非常适合设置太阳能电池板。据统计，一座车辆段或停车场的占地面积在15万～25万m2左右，能有效利用太阳能发电的建筑屋顶面积在3万～8万m2左右。如此大的有效面积完全可参照铁路火车站的模式设置成有逆流型并网发电系统。不仅可向车辆段、停车场内用电负荷供电，还可将富裕能量完全输入本工程中压网络，向其他车站负荷提供光伏电源。
2.2 适当利用车站配线的上层空间设置牵引降压混合变电所
地下车站一般采用明挖方式，带配线的明挖站的上层空间面积很大，该面积除部分用于通风和排水设备房外，其他面积往往难以找到合适的用途（车站的许多功能用房和设备用房服务于车站，必须设在站台和站厅附近）。有些地段的商业开发价值又不高，如果将配线上层多余的面积用于商业开发，有时并不经济。在某些城市，以往一般将其填实，现在一般将其封闭不用，留待将来有合适的用途时再启用。由于带配线的车站多设有跟随所，将车站一端的牵引降压混合变电所设置在配线的上层，低压配电的距离也能保证，而它能够节约车站主体部分350～400m2的面积，可大大减少车站主体部分的规模，节约工程投资。
2.3 防火门监控系统设置建议
《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）已经发布并实施，规范中明确说明：“防火门监控器应设置在消防控制室内，未设置消防控制室时，应设置在有人值班的场所”，条文解释中明确：“防火门的启闭在人员疏散中起到至关重要的作用，因此防火门监控器应设置在消防控制室内，没有消防控制室时，应设置在有人值班的场所。”但是在已颁布的《地铁设计规范》（GB50157-2013）中未提及该部分内容，考虑到（GB50116-2013）颁布时间相对较晚，建议在地铁低压配电设计中执行该规范，即设置防火门监控系统。 2.4 低压有源滤波器补偿中压无功
轨道交通车站变电所0.4kV侧功率因数为感性，目前低压有源电力滤波器补偿谐波后再产生容性无功以补偿感性无功。由于整个轨道交通35kV环网电缆产生的容性无功比重大，特别是运营低峰时整个系统的无功呈容性，低压有源电力滤波器产生容性无功加重了这种趋势。
0.4kV有源滤波装置既能滤除谐波，同时还能补偿无功的双重功能。运营期间，地铁主变电所功率因数在0.9以上，0.4kV有源滤波装置重点滤除低压系统谐波，多余的容量可用于补偿35kV电缆充电容性无功；停运期间，低压负荷小，0.4kV有源滤波装置重点进行无功补偿，补偿35kV环网产生的容性无功（该无功量相对固定），少量用于补偿低压系统谐波。由于大部分无功已经在各个车站变电所就地进行了补偿，在主变电所仅需设小容量的SVG甚至取消SVG装置即可满足功率因数要求。这样解决了集中设置大容量SVG装置发热量大、噪音大的特点，并且节省了工程投资。
2.5 节能环保建议
随着科技的进步和社会的发展，地铁应探讨如何有效减少运营用电量，减少能源损耗，同时改善城市轨道交通公共场所的环境以消除其对城市环境的影响的途径。
（1）车站建议采用非晶合金变压器。
針对地铁动力变压器非运营时间低负载运行时间长的运行特点，降低动力变压器空载损耗对地铁节能降耗具有重要意义。而非晶合金变压器的最大优点就是空载损耗低。
（2）合理选择变压器容量，降低设备损耗；
目前，国内城市轨道交通车站配电变压器容量选择普遍偏大，而且在部分城市有越来越大的趋势，但是，实际运行过程中变压器负载率偏低，导致设备损耗偏大，增加了运营成本。
（3）采用环保型设备，降低对周边环境的污染。
变电所设备选用质量可靠、技术先进、经济、环保成套设备和定型产品，并尽量采用小型化、无油化、自动化、免维护或少维护产品。在地下使用的电气设备及材料，选用防潮、低烟、无卤、阻燃或耐火的定型产品。
（4）按照《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB17167-2006）的要求合理配置能源计量器具，在能源计量器具配备齐全的基础上做好能源统计工作，制定轨道交通能源消耗定额制度并严格执行，定期分析实际执行情况和总结推广节能经验。
（5）列车车厢在条件允许的情况下，也可考虑设置弱冷车厢，可以节省车辆空调耗电的电能。
（6）建议车站公共区的灯箱广告用幕门广告代替，可节约用电。
（7）随着广告灯箱数量的不断增加，其对照明区域照度的贡献不可忽视，可以在设置广告灯箱的区域相应的减少照明灯具数量、降低照明灯具照度，从而达到节能的目的。
3 结 论
智能化系统在地铁低压配电设计中扮演着重要角色，不但可以优化低压配电系统的智能控制水平，促进地铁低压配电系统集成化的快速发展，而且还能够为地铁安全和管理带来巨大的保障和便捷。虽然地铁低压配电设计已开展多年，但肯定还存在着这样那样需要改进的地方，没有最优，只有更优，希望各地铁设计师们能够在设计前不断思考，设计中不断完善，多学习多借鉴国外等优秀的设计方案，为我国地铁低压配电设计领域贡献自己的力量。
参考文献
[1]《地铁设计规范》（GB50517-2013）《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）.
[2]李 妮.地铁低压配电系统中的节能问题分析[J].中国新技术新产品，2015（10）.
[3]袁建红.智能低压配电系统在地铁中的应用[J].低压电器，2010（01）.
[4]王 蕾.浅析智能疏散系统在城市轨道交通中的应用[J].铁道勘测与设计，2014（03）.
收稿日期：2018-3-21