电能质量管理系统在地铁变电所的应用

电能质量管理系统在地铁变电所的应用

 ,裴旭东

西安中铁轨道交通有限公司

摘要：随着地铁在现代都市中的迅速发展，地铁的主要供电系统也越来越丰富，而且各种不同的设施层出不穷，本篇系统分析了在地铁变电所中对电力质量系统管理方面的需求，并探讨了标准的组成方法，以及各种系统的设施配复方式与功能等，为实际施工中提供了相关依据。

关键词：电能质量管理；地铁；变电所；应用

引言：城市轨道交通的系统设计随着地铁的高速发展而变得越来越复杂，尽管引入了先进的科学技术，与此同时，也造成了大量问题的产生。电能质量产生的问题，会对供电系统形成程度不一的危险，甚至引发严重火灾事故，所造成损失巨大。而地铁变电站所使用的电能质量控制系统，通过对电能质量问题的预警、诊断和核验，就可以更及时地避免风险，从而促进了地铁变电站的工作环境更为安全。

1、电能质量管理系统概述

 地铁变电所对电力的监测区域包含：有功及其电量、无功及其功率表、入线路和出线电压、母联输出电压值、零序电流密度、母线直流电压；配电变压器一次性电流、整流变压器机组一次性电压值、有功和电能表、有功功率；正回流电流、馈路输出电压值；正负极对地返回电压值；整流器温度数值、变电所交直流电、正侧母接通电压值、入线路输出电流、变压器系统内部设备温度；钢轨对地点位等数值实施勘察，以往的观点为：电力监测体系可以满足电力质量的基本要求，但近年来，人们也越来越意识到电力质量异常对供电产生的影响。为了对电力质量数据进行精准、有效、及时地收集，需要进一步分析数据，进而提出优化电力质量的有效措施，目前，国内外新建成的地铁站大多都通过单独电力质量管理系统，对故障录波、高低压网络、地下铁路大电流系统、计算机网络等的电力质量信息实行收集和数据分析，并统筹管理地铁站内非用电设备，如电昼消耗较大的冷水机、中央空调等，以充分发挥管理优势，进一步提升电力的利用效益。

电能品质管理系统既能够做到对电力质量畳进行监控，同时，还可以使地铁经营管理部门精确、有效地了解变电站内各个主要负荷设备运转过程中的电力质量信息，从而对地下铁路用电系统输变电运营中出现的薄弱环节做出合理的纠正和处置，从而更好地进行智能化技术与电力质量监控分析管理的工作。

2、地铁变电所中电能质量管理系统的组成

2.1电能质量管理系统的线路和系统

此网络系统通常设置于商业大厦内，并使用了以太网路，所采用的网络形式为TCP/IP，而且采用了物理星型的网络形态，且因其具有双网转换应用形态，因此可以实现双方网络的随意转换。通过多余网络服务器可以实现全线数据处理。对关键的装置涉及计算机网络基础设施、UPS、工程师站、印刷机、计量机，以及数据库系统中的服务器进行测试。

2.2电能质量管理系统车站

不论是在站场、车场的变电站还是主要变电所都通过一套控制系统，完成了对监测区域内所有数据信号的监测工作。其设备采取集中式、分层分布式或是离散组合的模式，内部通讯采取以太网、现代工业总线网络。以太网是从服务器设备直接联系电力能源采集器设备的重要沟通桥梁，并且电力采集器一般的设置都是单机类型，即当采集器设备发生问题时.产生的异常信息.综合控制中心与电力质量管理系统在接受到信息后，及时指派了专人进行维护。

2.3网络通信层

通信层是系统和各站点之间形成关联的主要媒介，选择最佳的通信系统，实现各站点与控制中心建立畅通的沟通，可以进一步提升网络通道的数据传输效果，不但能够传输电力信息，同时还能够进行其他设备维护的传输，主要内容包含：ups监测数据分析、每个变电站的故障状态数据分析、每个变压器所的电压信息等
   3、地铁变电所电能品质管理的问题应用

3.1能源消耗管理

地铁的能源消耗管理主要包括了对能耗的管理、分析与监控，从而合理降低沿线地区和站点的能源消耗，同时把能耗数据转为有价值的数据信息，这样就可以分析电能的效率。

3.2主要能耗分布及负荷特性

电力监测仪器用来对电力能源消耗情况进行检测与记录，将采集到的信息整理并保存在数据库内。应用可设定负荷的系数和控制装置的功率，包括灯具、线路、扶梯、空调通风设备、变压器设备等控制装置。

3.3成本分配

把能源成本合理地分摊到所有的设施、道路和站点，并且还能够生成资费的报表。

3.4电能质量控制和报警

通过网络系统及站点中的电力质量进行检测，发现出现的电力质量问题，如电力偏移和谐波等。同时，它还能够对异常能源消耗情况以及控制系统运行越线状况及时发布预警，并通过手机消息、工作站、Email.PDA等多种形式及时通知控制系统运行人员，从而节约电能成本、提高生产效率、减小设备的错误动作、合理规划供电系统，并且还能建立管理系统的能耗视图。

3.5节能举措与优化设施

通过对能源数据采集和分析装置的工作状态，确定节约空间最大的部分和设备实际效果并评价各种节电措施，如空调控制与冷却、照明管理、再生能源使用、通风、总谐波处理等。借助管理系统所收集的信息，对设备电力损耗情况、负载曲线趋势和系统裕最等信息做出数据分析.以便提高设备的利用效益。通过分部门、季度和时间段，统计分析全年的电力损耗状况.生成报告.通过Excel形式进行存储，并制作相关的柱形图和曲线图，以便分析数据处理。

3.6效益分析

电能质量管理技术运用于轨道交通变电所，可取得的经济效益具体表现如下：在经济效益方面。由于一个城市轨道交通的线路，电力质量与戮管理的总成本费用大约为500万～700万左右，而根据以往的运营经验，如果除去电力质量原因，对设备损失无所计算，而由于设备功率因数不符所需要支付的罚金达数十万元乃至是上百万元左右。但是，由于电能质量管理的应用年限一般为二十年以上。因而，从科技水平与经济效益方面考虑，电能质量管理技术还是需要重新设置的。社会效益方面：能源品质管理能通过计量架构中的分析，完成对轨道交通能源的定量分析，并利用信息系统中能源报表统计分析、电力能源与质量统计分析、历史能源变化趋势查询、实时能源变化趋势分析、设备状态报警、现场监察显示界面等功能，完成对轨道交通变电所能源品质的高效监督管理，为轨道交通节能工作打下好的物质基础。

结束语

综上所述，轨道交通安全与电能质量密切相关，从目前地铁产业的发展状况而言，要通过进一步提高政府对其供电监督管理力量，并强化供电监管意识和对电能质量的关注程度，有效运用电能质量管理制度，以及时发现和处理轨道交通内部供电设施中所出现的质量问题，从而使用户供电要求得以更良好地实现。

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