论文部分内容阅读
摘 要：地铁交通体系的建设能够有效提升一个城市的综合竞争力以及影响力，例如我国北京、上海等城市铁路交通网絡完备，基本实现了主城区的全覆盖。对地铁变电所的设计工作而言，传统的地铁变电所技术缺少自动化技术的应用，所以整个变配电所方案缺乏完善性，而依托综合自动化技术建立的综合自动化系统，能够切实提高整个地铁变电所的运行效率，切实提高整个地铁网络的运行效率。
关键词：地铁变电所;综合自动化技术;系统结构
引言：
随着电气工程及其自动化技术的发展，以及计算机技术的发展，变配电所综合自动化技术得以实现。由于综合自动化技术能够大幅提升整个地铁变配电所的实际运行效率，所以得到了广泛的应用，而且随着和电气相关的技术不断发展，综合自动化技术也在不断得到完善。通过将综合自动化技术应用在传统的变配电所的设计中，能够切实可靠的提高整个变配电所运行的质量。但是在综合自动化技术被发明出来的初期，由于我国相应的研究工作刚刚起步，还无法应用在实际的地铁变配电所中，所以主要依靠引进国外的技术。但是随着我国相关研究工作的不断深入，以广州白云电器以及上海电器为主所生产产品的质量已经能够满足地铁供电系统的质量要求，中国制造逐渐取代国外引进。
一、综合自动化系统主要结构浅析
综合自动化系统主要的结构形式有三种，即分层分布式系统集中组屏结构，分布分散式与集中相结合的结构，以及全分散式结构形式。分层分布式系统集中组屏结构实际安装的过程中，需要使用大量的控制电缆才能完成，所以就增加了整个系统的成本，性价比不高，在实际地铁供电系统的改造中一般不会得到应用。分布分散式与集中相结合的结构的主要问题和分层分布式系统集中组屏结构是一样的，整个系统建设的成本较大。从投入成本的角度出发，不太适合地铁供电系统的需求。最后，全分散式结构形式的整个机构形式完整，控制范围广，而且对整个系统的检修工作简便快捷，有助于提升地铁供电系统的运行效率[1]。
二、典型地铁变配电所综合自动化系统结构浅析
在详细的讲解典型地铁变配电所综合自动化系统结构前，先对整个综合自动化系统进行一个概述。综合自动化系统的设计以及建设，主要结合电气自动化技术以及计算机技术所开发出的具有较高自动化程度的系统，综合自动化系统能够大幅提升地铁变配电所的运行效率，并且提高整个变配电所实际运行过程中的稳定性。传统地铁供电系统主要包含三个主要的部分，首先是对整个地铁系统供电的主变电所，主要负责将电压等级为220KV的市电降压为35KV或者10KV的电能，供应给整个地铁系统，维持整个地铁系统的正常运行。其次是地铁变配电系统中的牵引供电系统，该供电系统主要负责向整个地铁系统中的电力线路以及机车供电，主要包含牵引变电所以及牵引电网两个部分。最后，变配电系统作为地铁供电系统重要的核心，是整个地铁系统实际运行过程中稳定性的保障。综合自动化技术的应用，主要是将传统供电系统进行改造升级，细化为三个层次——设备层、间隔层，以及变配电所层[2]。
（一）设备层
设备层主要是由智能装置、开关柜以及相应的控制单元所组成的，设备层中所有设备都被并入到变电所层进行集中控制，主要的设备按照功能可以细分为三类：首先，是负责提供直流的动力柜。由于整个地铁系统在实际运行的过程中，照明系统以及安全指引系统都是采用直流供电的，所以整个地铁变配电系统需要配置相应的整流柜。其次，温度监控单元，主要负责监控地铁供电系统各主要电力设备在实际运行过程中的实时温度，并将相应的温度信号反馈到控制信号盘中，从而对整个地铁电力系统实现保护功能。最后是整个综合自动化系统中最核心的智能装置以及交流变电所，其中，交流变电所主要负责为整个地铁系统正常运行提供电能，而智能装置主要负责提高整个地铁供电系统的自动化程度[3]。
设备层结构最突出的特点在于;（1）智能装置的引进，可以切实提高整个综合自动化系统的自动化程度，从而提升整个地铁供电系统的运行效率;（2）整个设备层采用全双工串口的通讯模式和变电所层的控制信号盘实现通信，主要使用的通讯模块是RS485，可以切实提高信号的传输效率，设备层中监控单元通过一个通道将检测到的温度信号传输到控制信号盘，信号盘会使用另外一个通道发出相应的反馈信号，从而大幅提升了整个供电系统信息交互的效率。（3）设备层中所有设备都和变电所层实现实时通讯，有助于提升控制信号盘对所有设备的实时监控，从而提升了整个综合自动化系统的安全系数。
（二）间隔层
间隔层之间的通信结构主要采用串联式环网结构形式，这种通信结构的稳定性较好，而且整个通信的结构非常简单，只采用两条通信线路。通信介质可以采用屏蔽双绞线和光纤，目前使用最为频繁的通信介质是ZR-JYPV3R 300/500。
（三）变电所层
变电所层主要是由两种设备组成的，即负责接收、发出信号的控制信号盘，以及维护整个系统正常运行的维护计算机。作为整个变电所层的核心设备，直接影响到整个地铁供电系统的稳定性，以及供电系统在实际运行过程中的效率。变电所采用综合自动化系统，主要是为了支撑整个变配电所内部信号的通信，实现数据交互，从而使整个系统实现自动化控制。但是由于整个信号传输的覆盖范围十分有效，所以造成整个综合自动化系统的运行质量不高[4]。
采用分散式安装的原则，可以切实扩大整个综合自动化系统的通信范围，实现中心控制室和相应设备良好的通信，从而使整个供电系统的数据交互更加快捷，最终提升整个供电系统的运行效率。在实际安装综合自动化系统的过程中，要注意传输信号的质量，充分考虑传输距离和信号质量之间的关系，不要只考虑整个信号传输的举例而忽视了对信号质量的把控。分散安装的综合自动化系统可以有效的提高中心控制室传输信号的覆盖面，从而提升控制室对整个地铁系统中供电系统的自动化控制程度。
三、结束语
综合自动化技术作为地铁供电系统中能够切实提高整个系统运行质量的技术手段之一，在实际应用的过程中，要充分结合整个地铁系统的实际需求，以及整个系统相应的额定载荷，设计出最符合地铁系统实际需求的方案。典型的地铁变配电所综合自动化系统结构主要分为三个部分：主变电所、牵引供电系统，以及变配电系统。其中变配电系统由降压变电所和配电负荷网两个部分组成，而牵引供电系统主要由牵引变电所以及牵引网两个部分组成。
参考文献：
[1]王亚妮. 地铁变电所综合自动化系统结构分析[J]. 广东电力， 2006， 19（10）：35-38.
[2]许红杰. 论谈地铁变电所综合自动化系统结构分析[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2015（20）.
[3]王军， 汪文功， 吴多胜. 轨道交通变电所综合自动化系统接口协议分析[J]. 城市轨道交通研究， 2008， 11（9）：25-27.
[4]陈洪茹， 傅强. 地铁变电所综合自动化系统冗余机制研究[J]. 都市快轨交通， 2012， 25（4）：55-58.
作者简介：
（1986-），男，汉族，陕西省西安市，大学本科，助理工程师，从事变电设备检修技术管理等工作;
关键词：地铁变电所;综合自动化技术;系统结构
引言：
随着电气工程及其自动化技术的发展，以及计算机技术的发展，变配电所综合自动化技术得以实现。由于综合自动化技术能够大幅提升整个地铁变配电所的实际运行效率，所以得到了广泛的应用，而且随着和电气相关的技术不断发展，综合自动化技术也在不断得到完善。通过将综合自动化技术应用在传统的变配电所的设计中，能够切实可靠的提高整个变配电所运行的质量。但是在综合自动化技术被发明出来的初期，由于我国相应的研究工作刚刚起步，还无法应用在实际的地铁变配电所中，所以主要依靠引进国外的技术。但是随着我国相关研究工作的不断深入，以广州白云电器以及上海电器为主所生产产品的质量已经能够满足地铁供电系统的质量要求，中国制造逐渐取代国外引进。
一、综合自动化系统主要结构浅析
综合自动化系统主要的结构形式有三种，即分层分布式系统集中组屏结构，分布分散式与集中相结合的结构，以及全分散式结构形式。分层分布式系统集中组屏结构实际安装的过程中，需要使用大量的控制电缆才能完成，所以就增加了整个系统的成本，性价比不高，在实际地铁供电系统的改造中一般不会得到应用。分布分散式与集中相结合的结构的主要问题和分层分布式系统集中组屏结构是一样的，整个系统建设的成本较大。从投入成本的角度出发，不太适合地铁供电系统的需求。最后，全分散式结构形式的整个机构形式完整，控制范围广，而且对整个系统的检修工作简便快捷，有助于提升地铁供电系统的运行效率[1]。
二、典型地铁变配电所综合自动化系统结构浅析
在详细的讲解典型地铁变配电所综合自动化系统结构前，先对整个综合自动化系统进行一个概述。综合自动化系统的设计以及建设，主要结合电气自动化技术以及计算机技术所开发出的具有较高自动化程度的系统，综合自动化系统能够大幅提升地铁变配电所的运行效率，并且提高整个变配电所实际运行过程中的稳定性。传统地铁供电系统主要包含三个主要的部分，首先是对整个地铁系统供电的主变电所，主要负责将电压等级为220KV的市电降压为35KV或者10KV的电能，供应给整个地铁系统，维持整个地铁系统的正常运行。其次是地铁变配电系统中的牵引供电系统，该供电系统主要负责向整个地铁系统中的电力线路以及机车供电，主要包含牵引变电所以及牵引电网两个部分。最后，变配电系统作为地铁供电系统重要的核心，是整个地铁系统实际运行过程中稳定性的保障。综合自动化技术的应用，主要是将传统供电系统进行改造升级，细化为三个层次——设备层、间隔层，以及变配电所层[2]。
（一）设备层
设备层主要是由智能装置、开关柜以及相应的控制单元所组成的，设备层中所有设备都被并入到变电所层进行集中控制，主要的设备按照功能可以细分为三类：首先，是负责提供直流的动力柜。由于整个地铁系统在实际运行的过程中，照明系统以及安全指引系统都是采用直流供电的，所以整个地铁变配电系统需要配置相应的整流柜。其次，温度监控单元，主要负责监控地铁供电系统各主要电力设备在实际运行过程中的实时温度，并将相应的温度信号反馈到控制信号盘中，从而对整个地铁电力系统实现保护功能。最后是整个综合自动化系统中最核心的智能装置以及交流变电所，其中，交流变电所主要负责为整个地铁系统正常运行提供电能，而智能装置主要负责提高整个地铁供电系统的自动化程度[3]。
设备层结构最突出的特点在于;（1）智能装置的引进，可以切实提高整个综合自动化系统的自动化程度，从而提升整个地铁供电系统的运行效率;（2）整个设备层采用全双工串口的通讯模式和变电所层的控制信号盘实现通信，主要使用的通讯模块是RS485，可以切实提高信号的传输效率，设备层中监控单元通过一个通道将检测到的温度信号传输到控制信号盘，信号盘会使用另外一个通道发出相应的反馈信号，从而大幅提升了整个供电系统信息交互的效率。（3）设备层中所有设备都和变电所层实现实时通讯，有助于提升控制信号盘对所有设备的实时监控，从而提升了整个综合自动化系统的安全系数。
（二）间隔层
间隔层之间的通信结构主要采用串联式环网结构形式，这种通信结构的稳定性较好，而且整个通信的结构非常简单，只采用两条通信线路。通信介质可以采用屏蔽双绞线和光纤，目前使用最为频繁的通信介质是ZR-JYPV3R 300/500。
（三）变电所层
变电所层主要是由两种设备组成的，即负责接收、发出信号的控制信号盘，以及维护整个系统正常运行的维护计算机。作为整个变电所层的核心设备，直接影响到整个地铁供电系统的稳定性，以及供电系统在实际运行过程中的效率。变电所采用综合自动化系统，主要是为了支撑整个变配电所内部信号的通信，实现数据交互，从而使整个系统实现自动化控制。但是由于整个信号传输的覆盖范围十分有效，所以造成整个综合自动化系统的运行质量不高[4]。
采用分散式安装的原则，可以切实扩大整个综合自动化系统的通信范围，实现中心控制室和相应设备良好的通信，从而使整个供电系统的数据交互更加快捷，最终提升整个供电系统的运行效率。在实际安装综合自动化系统的过程中，要注意传输信号的质量，充分考虑传输距离和信号质量之间的关系，不要只考虑整个信号传输的举例而忽视了对信号质量的把控。分散安装的综合自动化系统可以有效的提高中心控制室传输信号的覆盖面，从而提升控制室对整个地铁系统中供电系统的自动化控制程度。
三、结束语
综合自动化技术作为地铁供电系统中能够切实提高整个系统运行质量的技术手段之一，在实际应用的过程中，要充分结合整个地铁系统的实际需求，以及整个系统相应的额定载荷，设计出最符合地铁系统实际需求的方案。典型的地铁变配电所综合自动化系统结构主要分为三个部分：主变电所、牵引供电系统，以及变配电系统。其中变配电系统由降压变电所和配电负荷网两个部分组成，而牵引供电系统主要由牵引变电所以及牵引网两个部分组成。
参考文献：
[1]王亚妮. 地铁变电所综合自动化系统结构分析[J]. 广东电力， 2006， 19（10）：35-38.
[2]许红杰. 论谈地铁变电所综合自动化系统结构分析[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2015（20）.
[3]王军， 汪文功， 吴多胜. 轨道交通变电所综合自动化系统接口协议分析[J]. 城市轨道交通研究， 2008， 11（9）：25-27.
[4]陈洪茹， 傅强. 地铁变电所综合自动化系统冗余机制研究[J]. 都市快轨交通， 2012， 25（4）：55-58.
作者简介：
（1986-），男，汉族，陕西省西安市，大学本科，助理工程师，从事变电设备检修技术管理等工作;