《城市軌道交通供電綜合自動化技術(shù)》01城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成02城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述03城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)構(gòu)成04城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)功能05微機保護子系統(tǒng)06人機操作界面07城市軌道交通綜合自動化系統(tǒng)通訊及規(guī)約08城市軌道交通綜合自動化系統(tǒng)維護項目一城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成《城市軌道交通供電綜合自動化技術(shù)》城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成學(xué)習要點

電力系統(tǒng)概述

城市軌道交通供電系統(tǒng)組成

城市軌道交通供電系統(tǒng)功能與特點電力系統(tǒng)概述本節(jié)導(dǎo)讀電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電及用電等環(huán)節(jié)構(gòu)成。城軌供電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的用電負荷(俗稱用戶)，與電力系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系。因此，需要了解并掌握有關(guān)電力系統(tǒng)的一些基本知識，如電能的產(chǎn)生、電能的輸送與分配、電壓等級的設(shè)置、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與接線方式、電能質(zhì)量及有關(guān)的技術(shù)術(shù)語等，為后續(xù)學(xué)習城軌供電系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，這是本節(jié)的主要內(nèi)容。一城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成一、電力系統(tǒng)基本概念現(xiàn)代社會使用最廣泛的能源就是電能。電力系統(tǒng)最根本的任務(wù)就是生產(chǎn)和傳輸電能，即將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能，并將電能提供給各類用戶使用(包括城市軌道交通系統(tǒng))。同時，為提高社會的電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，也是節(jié)能的一個重要途徑。1．電力系統(tǒng)發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換為電能，電能經(jīng)變壓器、電力線路等電力設(shè)備輸送并分配到用戶，用戶的電動機、電爐、電燈等用電設(shè)備又將電能轉(zhuǎn)換為需要的機械能、熱能和光能等。這些發(fā)電、輸電、配電和用電的所有裝置及設(shè)備聯(lián)接在一起組成了電力系統(tǒng)。如圖1.1所示。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成圖1.1電力系統(tǒng)示意圖電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用是同時進行的。不考慮儲能時，發(fā)電廠任何時刻生產(chǎn)的電功率必須等于該時刻用電設(shè)備消耗的電功率和電力網(wǎng)損耗的電功率之和。電力系統(tǒng)中用電設(shè)備主要有電動機、電熱裝置、整流裝置和照明設(shè)備等。所有用電設(shè)備所消耗的電功率總和稱為電力系統(tǒng)綜合用電負荷。綜合用電負荷加上電力網(wǎng)的功率損耗就是發(fā)電廠應(yīng)該供給的功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負荷。供電負荷再加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率，就是各發(fā)電廠應(yīng)該發(fā)出的功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷。隨時間隨機變化是電力系統(tǒng)負荷的一個重要特點。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成2．發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠是產(chǎn)生電能的場所，是將其它形式的能源轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)轉(zhuǎn)換能源的不同，發(fā)電廠分為火電廠、水電廠和核電廠等，此外還有地熱電廠、風力電廠、潮汐海洋電廠等。(1)火電廠如圖1.2所示。目前我國仍以燃煤為主的火電廠居多。這些電廠多建在煤炭基地附近，故稱為“坑口”電廠，其單機容量可達1000MW(兆瓦)。如果把已作過功的乏氣再供給用戶作為熱能，這種電廠又稱為熱電廠。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成圖1.2火電廠夜景

(2)水電廠水電廠又稱水電站或水力發(fā)電廠。它建于江河之上，將水的落差產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電廠。水能發(fā)電不僅效率高，而且水能是在自然界不斷循環(huán)的再生資源，具有用之不竭的特點。為了充分利用水力資源，在水電站的上、下游集中一定的落差，形成發(fā)電的動能。我國水能資源豐富，水能發(fā)電的潛力很大，目前世界最大發(fā)電機的容量為750MW。如圖1.3所示，我國水輪發(fā)電機的單機容量為700MW，例如長江三峽電廠裝設(shè)了32臺700MW的水輪發(fā)電機。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成圖1.3三峽水電站鳥瞰圖

(3)核電廠核電廠又稱核電站。它的發(fā)電原理和火力發(fā)電原理相類似，只是熱能的產(chǎn)生方式不同而已。核電站能源是原子能燃料鈾或釷，它利用原子能燃料裂變產(chǎn)生的大量熱能進行發(fā)電。因為原子能燃料儲藏量大、能量集中，原子能裂變時不需要空氣助燃，故核電站可建在地下、山洞、海底或空氣稀薄的高原，不占農(nóng)田，建造和發(fā)電成本低，事故率低，故其有著廣闊的發(fā)展前景。但核電站的核泄漏會對人類產(chǎn)生極大的危害，在建設(shè)和運營過程中尤其需要注意安全生產(chǎn)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(4)風力發(fā)電廠風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電，是把風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械動能轉(zhuǎn)化為電力動能的過程，如圖1.4所示。因為風力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，而且它取之不盡，用之不竭，是一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。因此，國內(nèi)外都很重視利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的交流電須經(jīng)整流，對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能，然后用有保護電路的逆變電源，把蓄電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，才能保證穩(wěn)定使用。目前，風力發(fā)電作為一種新能源，正處在大力開發(fā)與推廣應(yīng)用階段。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成圖1.4風力發(fā)電廠

3．電力網(wǎng)電力系統(tǒng)中除發(fā)電機和用電設(shè)備外的部分稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)。由各種電壓等級的輸、配電線路和變（配）電站（所）組成。電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力網(wǎng)的任務(wù)是將電能從發(fā)電廠輸送和分配到電能用戶。它對于電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟運行有著重要的意義。電力系統(tǒng)是并網(wǎng)運行的。這指的是在一個電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電機和用戶的用電設(shè)備是通過電力網(wǎng)連接在一起的。目前，我國電網(wǎng)已基本上全國聯(lián)網(wǎng)，形成四個同步運行電網(wǎng)：東北電網(wǎng)、三華電網(wǎng)(華北電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng))、西北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。其中：東北電網(wǎng)與華北電網(wǎng)直流互聯(lián)；西北電網(wǎng)與華中電網(wǎng)、華北電網(wǎng)直流互聯(lián)；華中電網(wǎng)與南方電網(wǎng)直流互聯(lián)。西藏電網(wǎng)將與西北電網(wǎng)直流互聯(lián)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成(1)輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)電力網(wǎng)按其功能常分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大部分。輸電網(wǎng)是由220kV及以上的輸電線路和與其相連接的變電所組成，是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)，其作用是將電能輸送到各個地區(qū)的配電網(wǎng)或直接輸送給大型企業(yè)用戶，如圖1.5所示。配電網(wǎng)是由110kV及以下的配電線路和與其相連接的配電所（或簡單的配電變壓器）組成，其作用是將電能分配并短距離輸送到各類用戶。根據(jù)電壓等級的不同，配電網(wǎng)通常分為高壓配電網(wǎng)(66～110kV)，中壓配電網(wǎng)(1～35kV)和低壓配電網(wǎng)(1kV及以下)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成圖1.5輸電網(wǎng)

(2)變電所（站）和配電所(站)變電所(站)由電力變壓器和配電裝置組成，它具有變換電壓、集中電能、分配電能、控制電能以及調(diào)整電壓的作用。將電壓升高的稱為升壓變電所（站）；將電壓降低的稱為降壓變電所（站）。配電所（站）最大的特點是不變換電壓，只承擔分配電能的任務(wù)。一般把變電所(站)分為以下3種：①樞紐變電所(站)。它通常都有兩個及其以上電源匯集，進行電能的分配和交換，從而形成電能的樞紐，如圖1.9所示的S1，S2變電所。此類變電所(站)規(guī)模大，并采用三繞組變壓器獲得不同級別的電壓，送到不同距離的地區(qū)。②地區(qū)變電所(站)。其作用是供給一個地區(qū)用電，如圖1.9中的S3等。通常也采用三繞組變壓器，高壓受電，中壓轉(zhuǎn)供，低壓直配。③用戶變電所(站)。此類變電所屬于電力系統(tǒng)的終端變電所，直接供給用戶電能。通常采用雙繞組變壓器，如圖中的S4，S5等。城市軌道交通供電系統(tǒng)中的主變電所就屬于此類變電所。圖1-6為電力系統(tǒng)構(gòu)成圖城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成圖1.6電力系統(tǒng)構(gòu)成圖二、電力系統(tǒng)電壓等級輸電技術(shù)發(fā)展的特點是努力減少線路損失。減少線損的經(jīng)濟合理的方法是提高輸電電壓。由于電功率是電壓和電流的乘積，電力線路輸電功率一定時，輸電電壓愈高，則電流愈小，線損愈??；另一方面，電流愈小，則導(dǎo)線等載流部分的截面積愈小，投資愈小。但電壓愈高，對絕緣的要求愈高。提高輸電電壓，與線路、變壓器和斷路器等的絕緣技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān)。迄今為止，輸電技術(shù)的發(fā)展史就是持續(xù)不斷地提高電壓等級、提高輸送功率與輸送距離的歷史。1898年，美國研制出33kⅤ電力線針式絕緣子；1910-1914年，美國和前蘇聯(lián)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電暈臨界電壓與導(dǎo)線直徑成正比例，促使了鋁線、鋼芯鋁絞線、擴徑或分裂導(dǎo)線的使用；1906年美國發(fā)明11～500kV電力線懸式絕緣子，并于1908年和1923年分別建成110kV和220kV輸變電工程；1959年前蘇聯(lián)建成500kV輸變電工程；1965年加拿大建成760kⅤ輸變電工程；1985年前蘇聯(lián)建成1150kⅤ輸變電工程；2010年中國建成晉東南-南陽-荊門1000kV輸變電工程。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

電壓越高，對絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器等的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離有一最合理的電壓等級。從設(shè)備制造角度考慮，為保證生產(chǎn)的系列性，應(yīng)規(guī)定標準電壓，用以確定元件、器件或設(shè)備的額定工作條件的電壓。我國國家標準《GB/T156-2007標準電壓》規(guī)定了電力系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的標準電壓。其中，交流(或直流)系統(tǒng)的標準電壓用“標稱電壓”表示；相關(guān)設(shè)備的標準電壓用“額定電壓”表示。該標準給出了三相交流系統(tǒng)的標稱電壓值有1000、750、500、330、220、110、66、35、20、10、6、3、1、0.38、0.22(單位為kV)等電壓等級。其值均為線電壓。同一電力系統(tǒng)中往往有幾種不同電壓等級。最高電壓等級，是指該系統(tǒng)中最高的標稱電壓值。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成同一電壓等級下，電力線路和用電設(shè)備的額定電壓與系統(tǒng)標稱電壓相等。用電設(shè)備都是按照額定電壓來進行設(shè)計和制造的，在額定工況下運行時，具有最好的技術(shù)經(jīng)濟性能。線路輸送電功率時，會產(chǎn)生電壓損失，沿線的電壓分布往往是始端高于末端，沿線路的電壓降落一般為10%。由于實際供電電壓與系統(tǒng)標稱電壓正、負偏差絕對值之和不能超過標稱電壓的10%(35kⅤ及以上)，所以如果線路始端電壓為標稱值的105%，可以使其末端電壓不低于標稱值的95%即可。發(fā)電機往往接在線路始端，所以發(fā)電機的額定電壓通常為標稱電壓的105%。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成變壓器一次側(cè)接電源，相當于用電設(shè)備，二次側(cè)向負荷供電，又相當于發(fā)電機，因此變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于系統(tǒng)標稱電壓(直接和發(fā)電機相連的變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于發(fā)電機額定電壓)。升壓變壓器二次側(cè)額定電壓較系統(tǒng)標稱電壓高10%；降壓變壓器二次側(cè)額定電壓則有兩種，一種是較系統(tǒng)標稱電壓高10%，一種是高5%。設(shè)多種電壓等級主要是為了滿足不同輸送容量、不同輸送距離和不同用戶的需要。各級電壓線路輸送能力(輸送功率和輸送距離)的大致范圍如表1.1所示。從表中可見，線路電壓等級越高，能夠輸送的電功率越大，能夠傳送電功率的距離也越遠。大功率長距離輸電通常采用超高壓或特高壓線路。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成線路電壓(kV)輸送容量(MW)輸送距離(km)線路電壓(kV)輸送容量(MW)輸送距離(km)30.1～11～3220100～500100～30060.1～1.24～15330200～800200～600100.2～2.06～205001000～1500200～850352.0～1020～507502000～2500500以上11010～5050～16010004000～60001000以上表1.1各級電壓的輸送容量與距離三、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與接線方式1．電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)電力網(wǎng)主要是由變壓器和不同電壓等級的電力線路組成。通常一個大的電力網(wǎng)是由許多子電力網(wǎng)互聯(lián)而成。電力網(wǎng)采用分層結(jié)構(gòu)，一般可劃分為輸電網(wǎng)、高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)，如圖1.7所示。一級輸電網(wǎng)一般是由電壓為330kⅤ及以上的主干電力線路組成，它連接大型發(fā)電廠、大容量用戶以及相鄰電力子網(wǎng)。二級輸電網(wǎng)的電壓一般為220kV，它上接一級輸電網(wǎng)，下連高壓配電網(wǎng)，并連接較大型的發(fā)電廠和向較大容量用戶供電。配電網(wǎng)是向中等用戶和小用戶供電的網(wǎng)絡(luò)，高壓配電網(wǎng)通常用于城市和農(nóng)村分片供電，也用于大用戶供電；35kⅤ與10kV配電網(wǎng)是最為常用的中壓配電網(wǎng)，主要用于各類中等用戶的供電，也用于大工業(yè)企業(yè)的內(nèi)部電網(wǎng)；3kⅤ配電網(wǎng)只限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部使用，且正在被6kⅤ配電網(wǎng)所代替。電壓為380/220Ⅴ以下的低壓配電網(wǎng)主要用于各類動力與照明用電系統(tǒng)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2．電力網(wǎng)的接線方式電力網(wǎng)的接線方式大致可分為無備用和有備用兩類。無備用接線包括單回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡(luò)。有備用接線包括雙回路放射式、干線式、鏈式以及環(huán)式和兩端供電網(wǎng)絡(luò)。無備用接線電力網(wǎng)又稱為開式電力網(wǎng)，其接線簡單、經(jīng)濟、運行方便，但供電可靠性差，通常在中低壓配電網(wǎng)中使用較多。有備用接線電力網(wǎng)又稱為閉式電力網(wǎng)，其供電可靠性高，一條線路的故障或檢修一般不會影響對用戶的供電，但投資大，且操作較復(fù)雜。其中，環(huán)式供電和兩端供電方式較為常用，通常在高壓配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)中運用。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

3．電力系統(tǒng)中性點接地方式電力系統(tǒng)中性點接地方式是指電力系統(tǒng)中的變壓器和發(fā)電機的中性點與大地之間的連接方式。中性點接地方式有:不接地(絕緣)、經(jīng)電阻接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)消弧線圈接地(諧振接地)、直接接地等。就主要運行特征而言，可將它們歸納為兩大類：①中性點直接接地或經(jīng)小阻抗接地，采用這種中性點接地方式的電力系統(tǒng)稱為有效接地系統(tǒng)或大接地電流系統(tǒng)；②中性點不接地或者經(jīng)消弧線圈接地，或者中性點經(jīng)高阻抗接地，從而使接地電流被控制到較小數(shù)值的中性點接地方式，采用這種中性點接地方式的電力系統(tǒng)稱為非有效接地系統(tǒng)或小接地電流系統(tǒng)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成現(xiàn)代電力系統(tǒng)中采用得較多的中性點接地方式是:直接接地、不接地和經(jīng)消弧線圈接地。在對絕緣水平的考慮占首要地位的110kⅤ及以上的高壓電力系統(tǒng)中，均采用直接接地方式。在絕緣投資所占比重不太大的35kV及以下中低壓系統(tǒng)中，出于供電可靠性等方面的考慮，大都采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。不過，當城市配電系統(tǒng)中電纜線路的總長度增大到一定程度時，它會給消弧線圈的滅弧帶來困難，系統(tǒng)單相接地易引發(fā)多相短路。所以，近幾年來，有些大城市的配電系統(tǒng)改用中性點經(jīng)低值(不大于10Ω)或中值(11～100Ω)電阻接地，它們也屬于有效接地系統(tǒng)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)構(gòu)成城市軌道交通供電系統(tǒng)(以下簡稱“城軌供電系統(tǒng)”)的構(gòu)成可以按照系統(tǒng)功能、設(shè)計任務(wù)和采購單元的不同來進行劃分。一、按系統(tǒng)功能劃分按功能的不同，城軌供電系統(tǒng)一般劃分成以下幾個部分：外部電源、主變電所或電源開閉所、牽引供電系統(tǒng)、動力照明供電系統(tǒng)、雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)等。1．外部電源顧名思義，城軌交通的外部電源就是為城軌供電系統(tǒng)的主變電所或電源開閉所供電的外部城市電網(wǎng)電源。外部電源方案的形式，有集中式供電、分散式供電和混合式供電等幾種。二城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成2．主變電所或電源開閉所主變電所的功能是接受城市電網(wǎng)高壓電源，經(jīng)過降壓后再為牽引變電所與降壓變電所提供中壓電源；主變電所適用于集中式供電。電源開閉所的功能是接受城市中壓電源，為牽引變電所、降壓變電所轉(zhuǎn)供中壓電源，電源開閉所一般與車站牽引(或降壓)變電所合建；電源開閉所適用于分散式供電。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

3．牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)的功能是將交流中壓電壓經(jīng)降壓整流變成直流1500V或直流750V電壓，為電動列車提供牽引供電。它包括牽引變電所與牽引網(wǎng)。牽引變電所可以分成正線牽引變電所、車輛段或停車場牽引變電所，正線牽引變電所又分為車站牽引變電所和區(qū)間牽引變電所。牽引變電所―般采用設(shè)備安裝在建筑物內(nèi)的形式，另外也有少量的箱式牽引變電所。作為試點，上海軌道交通5號線工程采用了箱式牽引變電所。牽引網(wǎng)包括接觸網(wǎng)與回流網(wǎng)。接觸網(wǎng)有架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種懸掛方式。大多數(shù)工程利用走行軌兼作回流網(wǎng)，少數(shù)工程單獨設(shè)置回流軌。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成4．動力照明供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)的功能是將交流中壓電壓降壓變成交流220V/380V電壓，為運營需要的各種機電設(shè)備提供低壓電源。它包括降壓變電所和動力照明配電系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)置的位置不同，降壓變電所可以分為車站降壓變電所、車輛段或停車場降壓變電所、控制中心降壓變電所；根據(jù)主接線的形式不同，降壓變電所又可以分為一般降壓變電所、跟隨式降壓變電所；當降壓變電所與牽引變電所合建時，將形成牽引降壓混合變電所；另外，有的地面線路采用了箱式降壓變電所。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

5．雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)的功能是減少因直流牽引供電引起的雜散電流并防止其對外擴散，盡量避免雜散電流對城市軌道交通本身及其附近結(jié)構(gòu)鋼筋、金屬管線的電腐蝕，并對雜散電流及其腐蝕防護情況進行監(jiān)測。盡管雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)涉及多個專業(yè)，由于直流牽引供電系統(tǒng)是產(chǎn)生雜散電流的根源，因而通常將雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)歸由供電系統(tǒng)設(shè)計。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成6．電力監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能是實時對城市軌道交通各變電所、接觸網(wǎng)設(shè)備進行遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在城市軌道交通控制中心，通過調(diào)度端、通信通道和執(zhí)行端(變電所綜合自動化系統(tǒng))，對主要電氣設(shè)備進行遙控(含遙調(diào))、遙信、遙測，實現(xiàn)對整個供電系統(tǒng)的運營調(diào)度和管理。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成二、按設(shè)計任務(wù)劃分為便于設(shè)計任務(wù)的分割及設(shè)計界面的清晰，城軌供電系統(tǒng)可以劃分成以下設(shè)計單元：主變電所、全線系統(tǒng)、牽引變電所、降壓變電所、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)。動力照明設(shè)備則列入車站等建筑物附屬設(shè)備，一般劃歸土建工點單位連同建筑結(jié)構(gòu)一起進行設(shè)計，而不由供電系統(tǒng)設(shè)計單位進行設(shè)計。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

1．主變電所主變電所設(shè)計內(nèi)容包括：主接線、二次接線、設(shè)備選擇、設(shè)備布置、土建設(shè)計等。主變電所與城市電網(wǎng)的設(shè)計界面為城市電網(wǎng)變電所110kV(或66kV)高壓出線間隔，電源外線一般由主變電所設(shè)計單位同時設(shè)計；主變電所與全線系統(tǒng)的設(shè)計界面為主變電所中壓饋線開關(guān)的電纜接線端，主變電所饋出電纜一般由全線系統(tǒng)設(shè)計單位設(shè)計。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2．全線系統(tǒng)全線系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容包括：供電系統(tǒng)方案、中壓網(wǎng)絡(luò)、牽引變電所布點、系統(tǒng)運行方式、潮流分析、諧波計算、綜合接地系統(tǒng)、再生能量吸收裝置、UPS電源整合等。全線系統(tǒng)與牽引變電所和降壓變電所的設(shè)計界面為中壓進線開關(guān)的引入端。3．牽引變電所牽引變電所設(shè)計內(nèi)容包括：主接線、二次接線、自用電設(shè)備平面布置、電纜敷設(shè)等。牽引變電所與接觸網(wǎng)的設(shè)計界面為接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的電源端、回流箱的電源端。上網(wǎng)電纜及回流電纜由牽引變電所負責設(shè)計。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

4．降壓變電所降壓變電所設(shè)計內(nèi)容包括：主接線、二次接線、自用電、低壓無功補償、設(shè)備平面布置、電纜敷設(shè)等。降壓變電所與動力照明的設(shè)計界面為降壓變電所低壓開關(guān)柜的饋出端子，低壓饋出電纜由動力照明負責設(shè)計。5．接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)設(shè)計內(nèi)容包括：接觸懸掛、支持結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、附加導(dǎo)線、防雷與接地及平面布置等。接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、回流箱及尾線由接觸網(wǎng)設(shè)計。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

6．電力監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)與變電所的設(shè)計界面在變電所綜合自動化屏的通信端口；變電所綜合自動化由變電所設(shè)計。電力監(jiān)控系統(tǒng)所需要的通信通道由通信專業(yè)設(shè)計。如果采用綜合監(jiān)控系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)將被集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一部分而進行統(tǒng)一設(shè)計。7．雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容包括：排流柜設(shè)置、排流鋼筋設(shè)置和監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置等。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成三、采購單元劃分為便于設(shè)備采購招標，城軌供電系統(tǒng)可以劃分成以下采購單元或以下采購單元的組合：1．主變電所設(shè)備，包括接地變壓器、消弧裝置。2．牽引變壓器及整流器。3．配電變壓器。4．中壓開關(guān)設(shè)備。5．低壓開關(guān)設(shè)備，包括低壓開關(guān)柜、電容補償裝置，而低壓配電箱、照明燈具等屬于車站機電設(shè)備，一般由土建承建商進行招標采購。6．直流開關(guān)設(shè)備，包括直流快速開關(guān)、負極柜、直流隔離開關(guān)、鋼軌電位限制裝置等。7．接觸網(wǎng)設(shè)備。8．電纜，包括中壓電纜、低壓電纜、控制電纜、直流電纜。9．電力監(jiān)控系統(tǒng)。10．其他設(shè)備，包括變電所自用電裝置、控制屏、雜散電流腐蝕防護監(jiān)測設(shè)備及排流柜、列車再生能量吸收裝置等。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成四、變電所的設(shè)備構(gòu)成、一次接線圖1.典型牽引降壓混合變電所的設(shè)備構(gòu)成、一次接線圖地鐵正線一般情況下間隔1到2個站設(shè)置一個牽引降壓變電所，牽引降壓混合變電所兼具牽引和降壓兩方面功能，一方面將主變電所供給的35kV交流電經(jīng)整流變壓器、整流器轉(zhuǎn)換為1500V直流電，給接觸網(wǎng)/接觸軌供電；另一方面則是將主變電所供給的35kV交流電經(jīng)動力變壓器降為400V交流電，提供車站范圍內(nèi)的動力和照明電源，同時也是跟隨變電所的進線電源。如圖1.8所示城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成牽引降壓混合變電所35kV母線采用單母分段的接線形式，母聯(lián)常開，Ⅰ、Ⅱ段分別引一路交流進線。每座牽引降壓混合變電所設(shè)置2臺整流變壓器，設(shè)在同一段母線上，采用三繞組干式變壓器，容量多為2500kVA或3300kVA，接線組別為Dy5d0、Dy7d2，采用中性點直接接地。根據(jù)用電負荷需求設(shè)置數(shù)量不等的站用變，站用變平均分布在Ⅰ、Ⅱ段母線上，采用雙繞組干式變壓器，接線組別為Dyn11，中性點直接接地，容量有包括500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1600kVA等。所用電電壓為380/220V，所用電采用單母線接線，兩段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成（二）典型110kV主變電所的設(shè)備構(gòu)成、一次接線圖主變電所是將供電局供給110kV三相交流電降壓為牽引供電系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)所需要的電壓35kV三相交流電，通過35kV的環(huán)網(wǎng)向牽引供電系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)供電。110kV主變電所110kV側(cè)有兩種接線方式：一種為主所采用線路變壓器組帶外跨條接線方式，跨條上的隔離開關(guān)常開；第二種為主所采用線路變壓器組接線方式。每座110kV主變電所設(shè)置2臺主變壓器，采用有載調(diào)壓分接開關(guān)的油變壓器，容量為40MVA或31.5MVA，接線組別為YNd11。35kV側(cè)均采用單母線分段接線方式，母聯(lián)常開。35kV系統(tǒng)接地方式采用中性點經(jīng)電阻接地。每臺主變的35kV母線分別接1臺干式站用兼接地變壓器或接地變壓器。所用電電壓為380/220V，所用采用單母線接線，兩段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用。如圖1.9所示。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)功能與特點城軌供電系統(tǒng)是為城市軌道交通運營提供所需電能的系統(tǒng)，不僅為城市軌道交通電動列車提供牽引用電，而且還為城市軌道交通運營服務(wù)的其他設(shè)施提供電能。如照明、通風、空調(diào)、給排水、通信、信號、防災(zāi)報警、自動扶梯等。在城市軌道交通的運營中，供電一旦中斷，不僅會造成城市軌道交通運輸系統(tǒng)的癱瘓，而且還會危及乘客生命與財產(chǎn)安全。因此，高度安全可靠而又經(jīng)濟合理的電力供給是城市軌道交通正常運營的重要保證和前提。三城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成一、供電系統(tǒng)的功能城軌供電系統(tǒng)是城市軌道交通運營的動力源泉，負責電能的供應(yīng)與傳輸，為電動列車提供牽引供電，為車站、區(qū)間、車輛段、控制中心等其他建筑物提供所需要的各種動力與照明用電，應(yīng)具備安全可靠、技術(shù)先進、功能齊全、調(diào)度方便和經(jīng)濟合理等特點，其總體功能如下：1．供電服務(wù)功能城軌供電系統(tǒng)的服務(wù)對象除運送旅客的電動車輛外，還有保證旅客在旅行中有良好衛(wèi)生環(huán)境和秩序的通風換氣、空調(diào)設(shè)施、自動扶梯、自動售檢票、屏蔽門、排水泵、排污泵、通信信號、消防設(shè)施和各種照明設(shè)備等。在這個龐大的用電群體中，用電設(shè)備有不同的電壓等級、不同的電壓制式，既有固定的，也有時刻在變化著的，供電系統(tǒng)就是要滿足這些不同用途的用電設(shè)備對電源的不同要求，使城軌供電系統(tǒng)的每種用電設(shè)備都能發(fā)揮各自的功能和作用，保證城軌系統(tǒng)能夠安全、可靠地運營。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2．故障自救功能系統(tǒng)的安全性、可靠性是供電系統(tǒng)的首要因素，無論供電系統(tǒng)如何構(gòu)成，采用什么樣的設(shè)備，安全、可靠的供電總是第一位的。在系統(tǒng)中，發(fā)生任何一種故障，系統(tǒng)本身都應(yīng)有備用措施(接觸網(wǎng)除外)，以保證城市軌道交通的正常運行不受影響。雙電源是構(gòu)成供電系統(tǒng)的主要原則，當一路電源故障時，另一路電源應(yīng)能保證正常供電。主變電所、牽引變電所和降壓變電所為雙電源、雙機組；動力、照明的一級負荷采用雙電源、雙回路供電；牽引網(wǎng)同一饋電區(qū)采用雙邊供電方式。這些都是系統(tǒng)故障自救功能的體現(xiàn)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

3．自我保護功能系統(tǒng)應(yīng)有完整、協(xié)調(diào)的保護措施，供電系統(tǒng)的各級繼電保護應(yīng)相互配合和協(xié)調(diào)，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)當只切除故障設(shè)備，從而使故障范圍縮小。系統(tǒng)的各級保護應(yīng)當滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求。分散式供電系統(tǒng)的中壓交流側(cè)保護，應(yīng)和城市電網(wǎng)的保護相配合和協(xié)調(diào)，因此其保護選擇性會受到一定制約。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

4．防誤操作功能系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)的操作都應(yīng)有相應(yīng)的聯(lián)鎖條件，不允許因誤操作而發(fā)生故障。防止誤操作的聯(lián)鎖條件可以是機械的，也可以是電氣的，還可以是電氣設(shè)備本身所具備的或在操作規(guī)程上所規(guī)定的。防止誤操作，是保證系統(tǒng)安全、可靠地運行所不可缺少的環(huán)節(jié)。5．便于調(diào)度功能供電系統(tǒng)應(yīng)能在控制中心進行遠程控制、監(jiān)視和測量，并應(yīng)能根據(jù)運行需要，方便靈活地進行調(diào)度，變更運行方式，分配負荷潮流，使系統(tǒng)的運行更加經(jīng)濟合理。6．控制、顯示和計量功能系統(tǒng)應(yīng)能進行就地和距離控制，并可以方便地進行操作轉(zhuǎn)換，同時系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)應(yīng)有明確的顯示，使運行人員一目了然。各種電量的測量和電能的計量應(yīng)準確，并便于運行人員查證和分析，牽引用電和動力照明用電應(yīng)分別計量，以利于對用電指標進行考核與分析。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

7．電磁兼容功能城市軌道交通處于強電與弱電多個系統(tǒng)共存的電磁環(huán)境等，為了使各種設(shè)備或系統(tǒng)在這個環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中其他設(shè)備、裝置或系統(tǒng)構(gòu)成不能承受的電磁干擾，各種電氣和電子設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部以及和其他系統(tǒng)之間的電磁兼容顯得尤為重要。供電系統(tǒng)及其設(shè)備在城市軌道交通這個電磁環(huán)境中，首先是作為電磁干擾源存在，同時也是敏感設(shè)備。在城市軌道交通電磁環(huán)境中，供電系統(tǒng)與其他設(shè)備、裝置或系統(tǒng)應(yīng)是電磁兼容的。這要在技術(shù)上采取措施，抑制干擾源，消除或減弱電磁耦合，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成二、系統(tǒng)的基本要求城軌供電系統(tǒng)應(yīng)滿足安全性、可靠性、適用性、經(jīng)濟性、先進性的基本要求。1．安全性城軌供電系統(tǒng)的安全性，是指在城市軌道交通工程運營過程中的安全程度。供電系統(tǒng)的安全性，關(guān)系著乘客安全、運營人員安全、行車安全和設(shè)備安全等多個方面，而且各種安全性是相互聯(lián)系、不可分割的。供電系統(tǒng)設(shè)計時，一般從系統(tǒng)安全性和設(shè)備安全性兩個方面進行分析研究。系統(tǒng)安全性分析，一般包括聯(lián)鎖關(guān)系、繼電保護、牽引網(wǎng)、直流牽引系統(tǒng)、綜合接地系統(tǒng)、應(yīng)急照明電源等方面；設(shè)備安全性分析，一般包括變壓器、牽引整流器、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電纜等方面。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2．可靠性城軌供電系統(tǒng)的可靠性，是指城市軌道交通供電系統(tǒng)對列車及各種動力照明負荷的持續(xù)供電能力。供電系統(tǒng)的可靠性，是正常運營、事故處理、災(zāi)害救援等方面的前提條件。供電系統(tǒng)可靠性涉及規(guī)劃、設(shè)計、運行管理等各個方面，并滲透到供電、變電、配電等不同環(huán)節(jié)。每一個環(huán)節(jié)的可靠性既包括電氣原理的可靠性又包括電氣設(shè)備的可靠性。例如構(gòu)成變電所的可靠性包括變電所主接線可靠性及組成主接線的斷路器、變壓器、母線等設(shè)備的可靠性。供電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)從各個環(huán)節(jié)著手，分析系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，研究定性或定量的評定指標，提出提高可靠性的措施。雙電源供電方式是供電系統(tǒng)可靠性實施的重要手段。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成根據(jù)城市軌道交通可靠性要求，供電系統(tǒng)應(yīng)滿足“N-1準則”，又稱單一故障安全準則。按照這一準則，供電系統(tǒng)的N個元件中的任一獨立元件(發(fā)電機、輸電線路、變壓器等)發(fā)生故障而被切除后，其他元件不過負荷，電壓和頻率均在允許范圍內(nèi)，供電系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運行和正常供電。對于城市軌道交通電源網(wǎng)絡(luò)來說，當一個電源退出時，另一個電源應(yīng)能保證系統(tǒng)的正常供電，保證列車正常運行；當一個電源點(主變電所或電源開閉所)的兩個電源都退出時，應(yīng)從相鄰電源點引入兩路應(yīng)急電源，提供一定的運輸能力和必要的動力照明，維持城市軌道交通繼續(xù)運行。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

3．適用性城軌供電系統(tǒng)的適用性，是指城軌供電系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足業(yè)主建設(shè)目的與性能要求。設(shè)計是實現(xiàn)業(yè)主建設(shè)需求的首要環(huán)節(jié)。供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)業(yè)主需求進行，供電系統(tǒng)的建設(shè)標準、技術(shù)水平、設(shè)備檔次、工期要求、投資控制等，應(yīng)與城市特點、本線功能定位及特殊要求相適應(yīng)。4．經(jīng)濟性城軌供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性，這里是指從項目全生命周期的角度實現(xiàn)供電系統(tǒng)費用的經(jīng)濟合理。在滿足供電系統(tǒng)的安全性、可靠性、適用性的前提下，要重視供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性。經(jīng)濟性不但要求節(jié)省工程投資，同時還要求降低運營成本，爭取得到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)優(yōu)化電源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外部電源資源共享；另外應(yīng)盡可能地采用成熟設(shè)備、新型材料，做到經(jīng)濟合理與簡便實用。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

5．先進性城軌供電系統(tǒng)的先進性，體現(xiàn)在先進的設(shè)計理念、先進的系統(tǒng)方案、先進的設(shè)備及工藝、先進的管理手段等方面。供電系統(tǒng)應(yīng)具有一定的先進性，但要兼顧系統(tǒng)基本功能、投資規(guī)模、運營成本、環(huán)保要求、操作靈活性以及技術(shù)發(fā)展等因素，合理選擇。供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)采用先進的理念。要充分認識到環(huán)境保護與節(jié)約能源的重要性，采取必要措施進行環(huán)境保護與降低能耗。要解決好電磁輻射、噪音、溫室氣體和不易分解廢料等問題。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成三、城軌供電技術(shù)的發(fā)展隨著時代的發(fā)展、科技的進步，城軌供電技術(shù)發(fā)展非常迅速。下面從牽引網(wǎng)供電制式、中壓網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)備、控制保護與自動化等幾個方面進行介紹。1．牽引網(wǎng)供電制式牽引網(wǎng)供電制式主要指電流制、電壓等級和饋電方式等。(1)牽引網(wǎng)系統(tǒng)的電流制直流電相對交流饋電而言，其電動車輛具有調(diào)速范圍大、調(diào)速方便、易于控制、啟動制動平穩(wěn)、接觸網(wǎng)簡單、投資省、電壓質(zhì)量高等優(yōu)點，它不但適合于電阻啟動控制方式，而且適用于斬波調(diào)壓和變頻調(diào)壓等電子控制方式。目前，車輛無論采用直流牽引電動機或交流牽引電動機還是線性電動機驅(qū)動方式，牽引網(wǎng)系統(tǒng)基本上都采用了直流制。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(2)牽引網(wǎng)系統(tǒng)的電壓等級世界上城市軌道交通中的直流牽引電壓等級繁多，如570V、600V、625V、650V、700V、750V、780V、825V、900V、1000V、1100V、1200V、1500V和3000V等，其發(fā)展趨勢是采用IEC標準中的600V、750Ⅴ和1500V。中國國家標準規(guī)定為750V和1500V兩種，其電壓允許波動范圍分別為500～900V、1000～1800V。具體選用哪種電壓等級，要結(jié)合饋電方式，根據(jù)車輛、線路等工程特點綜合比較確定。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(3)牽引網(wǎng)系統(tǒng)饋電方式及與電壓等級的關(guān)系牽引網(wǎng)系統(tǒng)的饋電方式有架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種方式。電壓等級與饋電方式是牽引網(wǎng)供電制式中的關(guān)鍵點，兩者密切相關(guān)。對于一個具體的城市，電壓等級與饋電方式的選擇，應(yīng)該結(jié)合起來，統(tǒng)一考慮。我國牽引網(wǎng)供電制式可以選擇以下四種方式：直流1500V架空接觸網(wǎng)、直流1500V接觸軌、直流750V架空接觸網(wǎng)和直流750V接觸軌。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成(4)我國城市軌道交通接觸網(wǎng)發(fā)展應(yīng)用情況簡介北京地鐵1號線一期工程、天津地鐵首期工程，采用的是直流750V上部授流低碳鋼接觸軌系統(tǒng)；其后建成的北京地鐵復(fù)八線、八通線、13號線，采用的也是這一系統(tǒng)。1995年投入試運營的上海地鐵1號線，采用了引進德國的直流1500V柔性架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)；其后上海地鐵2號線等采用了這一形式。1999年通車的廣州地鐵1號線、2004年底通車的深圳地鐵一期工程、2005年通車的南京地鐵1號線，也采用了1500V柔性架空接觸網(wǎng)這一形式。2002年建成通車的長春輕軌采用了直流750V柔性架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)；大連快軌3號線采用了直流1500V柔性架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2003年6月28日，開通運營的廣州地鐵2號線，國內(nèi)首次采用了直流1500V剛性架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)；其后廣州地鐵3號線、南京地鐵2號線、上海地鐵多條線路也采用了直流1500V剛性架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)。2005年6月28日，建成通車的武漢軌道交通1號線一期工程，國內(nèi)首次采用直流750V下部授流鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)。2005年12月28日，建成通車的廣州地鐵4號線大學(xué)城段，國內(nèi)首次在正線采用直流1500V下部授流鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)；深圳軌道交通3號線，其正線與車輛段都將采用直流1500V下部授流鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2007年9月建成運營的北京地鐵5號線工程，采用了直流750V上部授流鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)。隨著2008年投運的10號線一期與奧運支線、建設(shè)中的4號線以及后續(xù)多條線路，都將采用直流750V上部授流鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)?？傊佑|軌電壓等級已由750V發(fā)展成為1500V，接觸軌懸掛方式由上部接觸向著下部接觸發(fā)展過渡，導(dǎo)電軌材料由低碳鋼發(fā)展成為鋼鋁復(fù)合軌，同時在柔性架空接觸網(wǎng)的基礎(chǔ)上，剛性架空接觸網(wǎng)在國內(nèi)也得到了更加廣泛的應(yīng)用。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

2．中壓網(wǎng)絡(luò)(1)電壓等級北京地鐵1號線一期工程建設(shè)時，因35kV設(shè)備絕緣要求高、設(shè)備體積大、價格高等，中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級采用的是10kV。20世紀90年代建設(shè)上海地鐵1號線、廣州地鐵1號線與2號線，因設(shè)備引進原因，牽引變電所的中壓開關(guān)柜采用了國外的33kV設(shè)備。20世紀90年代末，隨著35kV中壓開關(guān)柜設(shè)備小型化的發(fā)展及價格的下降，35kV中壓開關(guān)柜應(yīng)用得愈加廣泛。廣州、深圳、南京及上海的后續(xù)建設(shè)線路，都采用了35kV中壓網(wǎng)絡(luò)。另外，在國外廣泛應(yīng)用的20kV中壓網(wǎng)絡(luò)，目前在我國也已經(jīng)成為城市軌道交通可以使用的電壓等級。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(2)系統(tǒng)接線隨著環(huán)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)城軌供電系統(tǒng)多采用環(huán)網(wǎng)接線形式。以負荷開關(guān)代替斷路器作為車站變電所電源進線控制，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)接線系統(tǒng)，保護簡單、運行靈活，這種接線系統(tǒng)已經(jīng)在伊朗德黑蘭城市軌道交通中成功應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

3．控制、保護、自動化裝置隨著基礎(chǔ)設(shè)備智能化的發(fā)展，以及控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，控制、保護、自動化裝置已由分立元器件發(fā)展成微機綜合保護裝置，這為變電所綜合自動化創(chuàng)造了條件。同時，整個供電系統(tǒng)從以調(diào)度電話下達調(diào)度命令、人工操作，已發(fā)展為由電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遙控、遙信、遙測等遠動系統(tǒng)控制。20紀末21世紀初，隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，各種分立的自動化系統(tǒng)走向綜合集成，各種自動化系統(tǒng)采用統(tǒng)一的計算機網(wǎng)絡(luò)平臺和軟件體系，構(gòu)成了綜合監(jiān)控系統(tǒng)。目前電力監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)被集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)之中，這有利于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互通、軟硬件資源共享和運營管理水平的提高。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

4．基礎(chǔ)設(shè)備(1)GIS高壓開關(guān)柜城市軌道交通工程使用的110kV和66kV電壓級的GIS高壓開關(guān)柜，已由敞開式室外設(shè)備，發(fā)展為室內(nèi)安裝的高壓GIS設(shè)備，并且由三相分箱發(fā)展為三相共箱，設(shè)備體積大大減小。(2)變壓器變壓器從油浸式逐步發(fā)展為體積小、重量輕、性能優(yōu)的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，并由絕緣紙干式變壓器向環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器發(fā)展。目前牽引變壓器、配電變壓器已全部采用環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器；主變壓器因電壓等級高、容量大，仍多采用油浸式，但已有采用干式變壓器的工程實例。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(3)牽引整流機組隨著大功率電子元器件的發(fā)展，牽引整流機組已由雙機組等效12脈波整流，發(fā)展成為單機組12脈波整流和雙機組等效24脈波整流。(4)中壓開關(guān)柜20世紀80年代后我國開始引進國外中壓斷路器生產(chǎn)技術(shù)，有真空斷路器也有SF6斷路器。其中中壓真空斷路器的技術(shù)性能如額定電流、分斷能力及使用壽命已得到了很大提高?；谡婵諗嗦菲鞯娘@著特點，目前城市軌道交通工程使用的中壓斷路器基本為真空斷路器。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(5)直流快速開關(guān)柜國內(nèi)直流快速開關(guān)的發(fā)展歷程大致如下：從20世紀60年代上海整流器廠的DS1、70年代上海立新電器廠的DS12開始，上海立新廠、西安電力整流器廠、西安電器設(shè)備制造廠、上海新聯(lián)電器有限公司等進行了大量工作，最近幾年江蘇長江電氣股份有限公司，通過引進瑞士SECHERON技術(shù)，又將直流快速開關(guān)的國產(chǎn)化工作向前推動了一步。(6)低壓開關(guān)柜由最早只有一種固定式，已發(fā)展成固定式、插拔式、抽屜式并存，并各具特點，適用國內(nèi)低壓開關(guān)柜不同要求。低壓空氣斷路器已發(fā)展成智能化產(chǎn)品；塑殼開關(guān)的分斷能力與保護性能也日益提高。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

(7)無功補償裝置無功補償裝置由三相共補向分相補償發(fā)展，同時向著多功能、智能化方向發(fā)展。無功功率補償技術(shù)改進和新技術(shù)應(yīng)用歸納起來主要有以下幾方面：①由三相共補到分相補償，以求達到更理想的補償效果。②由單一的無功補償?shù)酵瑫r具有濾波及抑制諧波功能的補償裝置，采用電抗器/電容器模塊，有效防止供配電網(wǎng)的諧振和諧波分量。③選用晶閘管開關(guān)電路投切，以及發(fā)展為等電壓投、零電流切的最佳投切模式。④智能型自動補償控制器和配電變壓器的運行記錄儀相結(jié)合，設(shè)有通信口，在軟件的支持下可進行遙控、遙測、遙信。⑤采用先進的DSP(數(shù)字信號處理器)，補償過程全智能化。⑥內(nèi)設(shè)故障檢測和自診斷程序，一旦有故障，自動顯示故障信息，供操作人員在排除故障時參考。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成

5．供電設(shè)備國產(chǎn)化改革開放以來，我國供電設(shè)備技術(shù)水平有了長足發(fā)展，總體水平已達到或接近當代國際水平，個別產(chǎn)品達到國際先進水平。城市軌道交通工程供電設(shè)備基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但個別產(chǎn)品還需要自主研發(fā)，如35kV的GIS開關(guān)柜、20kV的GIS開關(guān)柜，直流開關(guān)柜內(nèi)的直流快速斷路器、微機保護監(jiān)控單元，再生制動能量吸收裝置等。城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成本節(jié)課程結(jié)束項目二城市軌道交通綜合自動化系統(tǒng)概述主講人：XXX學(xué)校：XXX《城市軌道交通供電綜合自動化技術(shù)》城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述學(xué)習要點城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)基本概念及發(fā)展變電所綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和配置變電所綜合自動化系統(tǒng)研究的內(nèi)容和特點變電所綜合自動化系統(tǒng)的功能典型城市軌道交通自動化監(jiān)控系統(tǒng)城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)基本概念及發(fā)展本節(jié)導(dǎo)讀城市軌道交通供電系統(tǒng)復(fù)雜而特殊，其綜合自動化系統(tǒng)為保證一次供電設(shè)備可靠工作提供了有效的監(jiān)視、控制、保護等功能，同時提高了電氣綜合自動化水平，大大減少了電氣專業(yè)維護和檢修人員，有效提高了勞動生產(chǎn)率。本節(jié)內(nèi)容從基礎(chǔ)知識出發(fā)，簡要介紹城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展歷程。一城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述一、城市軌道交通供電綜合自動化的基本概念城市軌道交通供電（以下簡稱城軌供電）綜合自動化是將城軌供電系統(tǒng)的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全線路的主要設(shè)備和主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所等的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，改變常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷，簡化了二次接線。綜合自動化是提高城軌供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向城市軌道交通車輛及車站等用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

二、發(fā)展城軌供電綜合自動化的必要性城軌供電系統(tǒng)作為整個城市軌道交通系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，擔負著電能轉(zhuǎn)換、分配、監(jiān)測、控制和管理的任務(wù)。城軌供電系統(tǒng)繼電保護、監(jiān)控自動化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在城市軌道交通線網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，城軌供電的綜合自動化系統(tǒng)具體實施和保障城市軌道交通全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行。因此，城軌供電綜合自動化是城市軌道交通控制中心的一個重要組成部分。它應(yīng)確保實現(xiàn)以下要求：城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

（1）檢測供電系統(tǒng)故障，盡快隔離故障部分。（2）采集城軌供電系統(tǒng)運行實時信息，對城軌供電系統(tǒng)運行進行監(jiān)視、計量和控制。（3）采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，供維護一次設(shè)備參考。（4）實現(xiàn)當?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。（5）確保通信要求。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述因此，要求城軌供電綜合自動化系統(tǒng)運行高效、實時、可靠，對變電所內(nèi)設(shè)備進行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時，又必須與控制中心進行實時、有效的信息交換、共享，提高控制中心安全穩(wěn)定運行水平，提高經(jīng)濟效益，并為控制中心自動化的進一步發(fā)展留下空間。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之問協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難以適應(yīng)城市軌道交通快速發(fā)展的控制要求。另外需要對設(shè)備進行定期的試驗和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障(異常運行)不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述發(fā)展城軌供電綜合自動化的必要性還體現(xiàn)以下幾個方面：一是隨著城市軌道交通規(guī)模不斷擴大，新增大量的城市軌道交通變配電所，使得供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這就要求控制中心調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長，城軌供電故障處理和恢復(fù)卻要求更為迅速和準確；二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用，對城市軌道交通系統(tǒng)的可靠供電提出了更高的要求；三是市場經(jīng)濟的發(fā)展，使得整個社會對環(huán)保要求更高，這樣也對城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)、運行和管理提出許多的要求，如，要求城市軌道交通企業(yè)，降低成本，提高經(jīng)濟效益；要求城市軌道交通的各級變配電所減少占地面積。要解決上述問題，顯然僅依靠各級調(diào)度運行值班人員是難以解決的。現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子技術(shù)的進步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了城軌供電綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

三、變電所綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程

1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段20世紀70年代以前，由研究單位和制造廠家生產(chǎn)出的各種功能的自動裝置，（如自動重合閘裝置、低頻自動減負荷裝置、備用電源自動投入、直流電源和各種繼電保護裝置等），主要采用模擬電路，由晶體管等分立元件組成，對提高變電所的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運行，發(fā)揮了一定的作用。但這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至會影響供電系統(tǒng)安全。同時，分立元件的裝置可靠性不高，維護工作量大，裝置本身體積大，不經(jīng)濟。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述2．以微處理器為核心的智能化自動裝置階段隨著我國改革開放的發(fā)展，微處理器技術(shù)開始引入我國，并逐步應(yīng)用于各行各業(yè)。在變電所自動化方面，用大規(guī)模集成電路或微處理器代替了原來的繼電器晶體管等分立元件組成的自動裝置，利用微處理器的智能和計算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，提高了測量的準確度和可靠性；能夠擴充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對提高自動裝置自身的可靠性和縮短維修時間是很有意義的；此外，由于采用了數(shù)字式，統(tǒng)一數(shù)字信號電平，縮小了體積等，其優(yōu)越性是明顯的。由于這些微機型的自動裝置，只是硬件結(jié)構(gòu)由微處理器及其接口電路代替，并擴展了一些簡單的功能，雖然提高了變電所自動控制的能力和可靠性，但基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨立運行，不能互相通信，不能共享資源，變電所設(shè)計和運行中存在的問題沒有得到根本的解決。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

3．變電所綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段我國是從20世紀60年代開始研制變電所自動化技術(shù)。到70年代初，便先后研制出電氣集中控制裝置和集保護、控制、信號為一體的裝置。在80年代中期，由清華大學(xué)研制的35kV變電站微機保護、監(jiān)測自動化系統(tǒng)在威海望島變電站投入運行。與此同時南京自動化研究院也開發(fā)出了220kV梅河口變電站綜合自動化系統(tǒng)。此外，國內(nèi)許多高等校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動化系統(tǒng)。為國內(nèi)的變電所自動化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。進入90年代，變電所綜合自動化已成為熱門話題，研究單位和產(chǎn)品如雨后春筍般的發(fā)展，具有代表性的公司和產(chǎn)品有：北京四方公司的CSC2000系列綜合自動化系統(tǒng)，南京南瑞集團公司的BSJ2200計算機監(jiān)控系統(tǒng)，南京南瑞繼電保護電氣有限公司的RCS一9000系列綜合自動化系統(tǒng)，上?；莅睵owercomm2000變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，國電南自PS6000系列綜合自動化系統(tǒng)，許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動化系統(tǒng)等。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述變電所綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和配置本節(jié)導(dǎo)讀通過本節(jié)介紹，可以從自動化系統(tǒng)的功能優(yōu)勢、體系結(jié)構(gòu)、配置等角度對城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)的構(gòu)成有一個初步的了解。二城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述一、變電所綜合自動化的功能優(yōu)勢變電所綜合自動化采用自動控制和計算機技術(shù)實現(xiàn)變電所二次系統(tǒng)的部分或全部功能。為達到這一目的，滿足城市軌道交通系統(tǒng)運行對變電所的要求，變電所綜合自動化系統(tǒng)體系由“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構(gòu)成變電所自動化基礎(chǔ)?！巴ㄐ趴刂乒芾怼笔菢蛄?，聯(lián)系變電所內(nèi)部各部分之間、變電所與控制中心之間使其相互交換數(shù)據(jù)。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述與變電所傳統(tǒng)電磁式二次系統(tǒng)相比，在體系結(jié)構(gòu)上，變電所綜合自動化系統(tǒng)增添了“變電所主計算機系統(tǒng)”和“通信控制管理”兩部分；在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實現(xiàn)上，計算機化的二次設(shè)備代替和簡化了非計算機設(shè)備，數(shù)字化的處理和邏輯運算代替了模擬運算和繼電器邏輯；在信號傳遞上，數(shù)字化信號傳遞代替了電壓、電流模擬信號傳遞。數(shù)字化使變電所自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電所二次系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)采集更精確、傳遞更方便、處理更靈活、運行維護更可靠、擴展更容易。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系較為典型的是：1.在低壓無人值班變電所里，取消變電所主計算機系統(tǒng)或者簡化變電所主計算機系統(tǒng)。2.在實際的系統(tǒng)中，更為常見的是將部分變電所自動化設(shè)備，如微機保護、RTU與變電所二次系統(tǒng)中電磁式設(shè)備（如模擬式指針儀表、中央信號系統(tǒng)）揉和在一起，組成一個系統(tǒng)運行。這樣，既提高了變電所二次系統(tǒng)的自動化水平，改進了常規(guī)系統(tǒng)的性能，又需投入更多的物力和財力。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述二、變電所綜合自動化的結(jié)構(gòu)模式變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有集中式、分布式和分散分布式三種。1.集中式結(jié)構(gòu)集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電所的模擬量和數(shù)字量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機保護、微機監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務(wù)多些。例如監(jiān)控機要擔負數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機聯(lián)系等多項任務(wù)；擔負微機保護的計算，可能一臺微機要負責多回低壓線路的保護等。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述集中式系統(tǒng)的主要特點有：（1）能實時采集變電所各種模擬量、開關(guān)量，完成對變電所的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。（2）完成對變電所主要設(shè)備和進、出線的保護任務(wù)。（3）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積。（4）造價低，尤其是對35kV或規(guī)模較小的變電所更為有利。（5）實用性好。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述集中式的主要缺點有：（1）每臺計算機的功能較集中，若一臺計算機出現(xiàn)故障，影響面大，因此，必須采用雙機并聯(lián)運行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。（2）軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。（3）組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電所，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大。（4）集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運行和維護人員的習慣，調(diào)試和維護不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

2.分布式結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電所自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電所。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

3.分布分散（層）式結(jié)構(gòu)分布分散式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從邏輯上將變電所自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電所層（所級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電所管理層、通信層和間隔層。該系統(tǒng)的主要特點是按照變電所的元件，斷路器間隔進行設(shè)計。將變電所一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電所自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設(shè)備制造廠家完成。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述變電所綜合自動化系統(tǒng)研究的內(nèi)容和特點本節(jié)導(dǎo)讀本節(jié)通過對不同電壓等級的變電所實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)情況的介紹，初步熟悉變電所綜合自動化系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能作用；了解變電所綜合自動化系統(tǒng)的特點、優(yōu)點。三城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述一、變電所綜合自動化研究的主要內(nèi)容1.變電所綜合自動化要實現(xiàn)的功能：（1）隨時在線監(jiān)視供電系統(tǒng)運行參數(shù)、設(shè)備運行狀態(tài)；自檢、自診斷設(shè)備本身的異常運行，發(fā)現(xiàn)變電所設(shè)備異常變化或裝置內(nèi)部異常時，立即自動報警并閉鎖相應(yīng)的出口，以防止事態(tài)擴大。（2）供電系統(tǒng)出現(xiàn)事故時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。（3）完成變電所運行參數(shù)在線計算、存儲、統(tǒng)計、分析報表和遠傳，保證自動和遙控調(diào)整電能質(zhì)量。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

2.變電所綜合自動化應(yīng)包括兩個方面：（1）橫向綜合：利用計算機手段將不同廠家的設(shè)備連在一起，替代或升級老設(shè)備。（2）縱向綜合：在變電所層這一級，提供信息、優(yōu)化、綜合處理分析信息和增加新的功能，增加變電所內(nèi)部和各控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心實現(xiàn)對變電所控制和保護系統(tǒng)進行在線診斷和事件分析。變電所綜合自動化與一般自動化區(qū)別在于：自動化系統(tǒng)是否作為一個整體執(zhí)行保護、檢測和控制功能。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述二、變電所綜合自動化系統(tǒng)的特點變電所綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機化、測量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統(tǒng)變電所二次系統(tǒng)不同的是：各個保護、測控單元既保持相對獨立，（如繼電保護裝置不依賴于通信或其他設(shè)備，可自主、可靠地完成保護控制功能，迅速切除和隔離故障），又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合工作，減少了電纜和設(shè)備配置，增加了新的功能，提高了變電所整體運行控制的安全性和可靠性。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述

6.變電站綜合自動化的優(yōu)點有：（1）控制和調(diào)節(jié)由計算機完成，減少了勞動強度，避免了誤操作。（2）簡化了二次接線，整體布局緊湊，減少了占地面積，降低變電所建設(shè)投資。（3）通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷，延長了設(shè)備檢修周期，提高了運行可靠性。（4）變電所綜合自動化以計算機技術(shù)為核心，具有發(fā)展、擴充的余地。（5）減少了人的干預(yù)，使人為事故大大減少。（6）提高經(jīng)濟效益。減少占地面積，降低了二次建設(shè)投資和變電所運行維護成本；設(shè)備可靠性增加，維護方便；減輕和替代了值班人員的大量勞動；延長了供電時問，減少了供電故障。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述變電所綜合自動化系統(tǒng)的功能一、監(jiān)控子系統(tǒng)的功能監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報警、中央信號、光字牌等；取代常規(guī)的遠動裝置等等。監(jiān)控子系統(tǒng)功能有：1.數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集有兩種。一種是變電所原始數(shù)據(jù)采集。原始數(shù)據(jù)直接來自一次設(shè)備，如：電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號、變壓器溫度以及斷路器輔助觸點、一次設(shè)備狀態(tài)信號。變電站的原始數(shù)據(jù)包括模擬量和開關(guān)量。另一種是變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換或采集。典型的如：電能量數(shù)據(jù)、直流母線電壓信號、保護動作信號等。變電所的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。四城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述2.數(shù)據(jù)庫的建立與維護監(jiān)控子系統(tǒng)建立實時數(shù)據(jù)庫，存儲并不斷更新來自I／O單元及通信接口的全部實時數(shù)據(jù)；建立歷史數(shù)據(jù)庫，存儲并定期更新需要保存的歷史數(shù)據(jù)和運行報表數(shù)據(jù)。3．順序事件記錄及事故追憶順序事件記錄包括：斷路器跳合閘記錄，保護及自動裝置的動作順序記錄，斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、變壓器分接頭等操作順序記錄，模擬輸入信號超出正常范圍等。事故追憶功能。事故追憶范圍為事故前1min到事故后2min的所有相關(guān)模擬量值，采樣周期與實時系統(tǒng)采樣同期一致。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述4．故障記錄、錄波和測距功能變電所的故障錄波和測距采用兩種方法，一是由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印輸出或直接送調(diào)度主站；另一種方法是采用專用的微機故障錄波器，并且故障錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。對35kV及以下的配電線路，很少設(shè)置專門的故障錄波器，為了分析故障的方便，可設(shè)置簡單故障記錄功能。對于大量中、低壓變電所，沒有配置專門的故障錄波裝置。而對10kV出線數(shù)量大、故障率高的，在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能，這對正確判斷保護的動作情況及正確分析和處理事故是非常必要的。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述5．操作控制功能無論是無人還是少人值班的變電所，運行人員都可通過液晶顯示器屏幕對斷路器、允許遠方電動操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)進行分、合操作；對變壓器及所用變壓器分接頭位置進行調(diào)節(jié)控制；對補償裝置進行投、切控制，同時，要能接受遙控操作命令，進行遠方操作；為了防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計時，應(yīng)保留人工直接跳、合閘方式。操作控制有手動和自動控制兩種控制方式。手動控制包括控制中心控制、站內(nèi)主控制室控制和就地控制，并具備控制中心／站內(nèi)主控室、站內(nèi)主控制室／就地手動的控制切換功能；自動控制包括順序控制和調(diào)節(jié)控制。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述6．安全監(jiān)視功能監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外還要監(jiān)視保護裝置是否失電，自控裝置是否正常等。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述7．人機聯(lián)系功能(1)液晶顯示器、鼠標和鍵盤是人機聯(lián)系的橋梁。變電所采用微機監(jiān)控系統(tǒng)后，無論是有人值班還是無人值班，最大的特點之一是操作人員或調(diào)度員只要面對液晶顯示器的屏幕，通過操作鼠標或鍵盤，就可以對全所的運行工況、運行參數(shù)一目了然，可對全站斷路器和隔離開關(guān)等進行分、合操作，徹底改變了傳統(tǒng)的依靠指針式儀表和模擬屏或操作屏等進行操作。(2)液晶顯示器顯示畫面。作為變電所人機聯(lián)系的主要橋梁手段的液晶顯示器，不僅可以取代常規(guī)的儀器、儀表，而且可實現(xiàn)許多常規(guī)儀表無法完成的功能。其可顯示采樣和計算的實時運行參數(shù)(U、I、P、Q、cosφ、有功電能、無功電能及主變壓器溫度、系統(tǒng)頻率，等)、實時主接線圖、事件順序記錄、越限報警、值班記錄、歷史趨勢、保護定值自控裝置的設(shè)定值、故障記錄和設(shè)備運行狀態(tài)等。(3)輸入數(shù)據(jù)。指輸入電流互感器和電壓互感器變比、保護定值和越限報警定值、測控裝置的設(shè)定值、運行人員密碼等。城市軌道交通供電綜合自動化系統(tǒng)概述8．打印功能定時打印報表和運行日志；斷路器、隔離開關(guān)操作記錄；事件順序記錄；越限；召喚；抄屏；事故追憶等。9．數(shù)據(jù)處理與記錄功能在監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理和記錄也是很重要的環(huán)節(jié)。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)