浅谈低压智能化电能管理系统在地铁工程车站的设计与应用

摘要：本文针对地铁工程车站进行了低压变电智能化电能管理系统设计。首先，对地铁工程中的车站低压智能系统做了详细介绍，其次，从硬件与软件两方面进行了电能管理系统整体结构设计，再次，基于频率管理、电能质量控制和报警、谐波管理、节能与设备优化管理等角度深入分析了管理系统功能。通过研究表明，此系统实用性与可靠性良好，能够基于网络集中化管理实现设备用电信息优化管理与控制，从而科学有效管理能源消耗，提高能源利用率，节约车站运营成本，因此值得大力推广与应用。

关键词：地铁车站；低压；变电；智能化；电能管理

 

     地铁工程中车站低压配电变电系统的作用是为地铁除了牵引负荷之外运营所需机电设备提供低压电源电力。就功能可以划分为两大类，即降压变电所与环控电控，其中，降压变电所的任务是针对车站通信与监控提供电源，环控电控的任务是为风机与冷却塔等供电。如果不能确保供电的稳定性与可靠性，那么势必会影响地铁的有序运行。

 

2.1概述

        用户端消耗着整个电网80%的电能，用户端智能化用电管理对用户可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系，全面推广用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案，实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括：先进的表计，智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等课题。

        安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案通过对用户端用电情况进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各分项用电的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约电能，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。

2.2应用场所

        （1）办公建筑（商务办公、大型公共建筑等）；

        （2）商业建筑（商场、金融机构建筑等）；

        （3）旅游建筑（宾馆饭店、娱乐场所等）；

        （4）科教文卫建筑（文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等）；

        （5）通信建筑（邮电、通信、广播、电视、数据中心等）；

        （6）交通运输建筑（机场、车站、码头建筑等）。

2.3系统结构

 

2.4系统功能

2.4.1

      实时监测系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功  率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。

 

2.4.2电能统计报表

       系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯，维护计量体系的正确性。

 

2.4.3详细电参量查询

       在配电一次图中，当鼠标移动到每个回路附近时，鼠标指针变为手形，鼠标单击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，并可以查看24小时相电流趋势曲线及24小时电压趋势曲线。

 

2.4.4运行报表

系统具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够自定义需要查询的参数、时间或选择查询更新的记录数据等，并通过报表方式显示出来。用户可以根据需要定制运行日报、月报，支持导出Excel格式文件，还可以根据用户要求导出PDF格式文件。

 

2.4.5变压器运行监视

        系统对配电系统总进线、主变压器、重要负荷出线的运行状态进行在线实时监视，用曲线显示电流、变压器运行温度、有功需量、有功功率、视在功率、变压器负荷率等运行趋势，分析变压器负荷率及损耗，方便运行维护人员及时掌握运行水平和用电需求，确保供电安全可靠。

 

2.4.6实时报警

       系统具有实时报警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件进行实时监测，并根据事件等级发出告警。系统报警时自动弹出实时报警窗口，并发出声音或语音提醒。

 

2.4.7历史事件查询

        系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

 

2.4.8电能质量监测

        系统可以对整个配电系统范围内的电能质量进行持续性的监测，运行维护人员可以通过谐波分析棒图、报表掌握进线、变压器、重要回路的电压、电流谐波畸变率、谐波含量、电压不平衡度等，及时采取相应的措施，降低谐波损耗，减少因谐波造成的异常和事故(该功能需要选配带谐波监测功能的电力仪表，不需要可删除。

 

2.4.9遥控操作

         系统支持对断路器、隔离开关、接地刀等进行分、合遥控操作。系统具有严格的密码保护和操作权限管理功能，对于每次遥控操作，系统自动生成操作记录，记录内容包含操作人、操作时间、操作类型等。实现该功能需要断路器本身具有电操机构及保护保测控装置具备遥控功能等硬件设备的支持。

 

2.4.10用户权限管理

         系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

 

2.4.11通讯状态图

       系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。从而方便运行维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，及时维护出现异常的设备，保证系统的稳定运行。

 

2.4.12视频监控

       视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。

 

2.4.13用户报告

       用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、报警事件等进行统计分析。

 

2.4.14 APP支持

       电力运维手机支持“监控系统"、“设备档案"、“待办事项"、“巡检记录"和“缺陷记录"五大模块，支持一次图、需量、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询等。

 

3.系统硬件配置清单

 

      综上所述，在我国地铁建设与运营管理中，节能降耗开始备受重视。由于地铁供电无法有效保障，则会导致难以正常稳定运行，直接影响人们的顺利出行。因此，提高地铁供电的可靠性与稳定性具有十分重要的现实意义。而智能化低压变电配电系统可以为地铁提供可靠、稳定、安全供电，应用前景非常广阔。所以，本文针对地铁工程车站进行了低压变电智能化电能管理系统设计。通过研究表明，此系统实用性与可靠性良好，能够基于网络集中化管理实现设备用电信息优化管理与控制，从而科学有效管理能源消耗，提高能源利用率，节约车站运营成本，因此值得大力推广与应用。