1概述

智能型低壓electrical系統設備簡單地說就是選擇了智能型元器件的設備，其主要特點是在傳統electrical設備和元器件基礎上充分應用了微電子技術、電力電子技術、計算機控制技術以及網絡通訊等新技術，具有較高的功能和可靠性。若干個智能型低壓開關柜經數字通信與計算機系統網絡連接，組成智能低壓配電系統，具有遙測、遙控、遙信及遙調性能，可以實現低壓開關設備運轉管理的自動化、智能化。

智能低壓配電系統可實現數據的實時采集、數字通信、遠程操控與程序控制、保護定值管理、事件記錄與告警、故障分析、各類報表及設備維護信息管理等性能。針對低壓electrical系統直接面向控制終端，設備多、分布廣，而且現場條件麻煩，系統本身及設備頻繁操控、故障脫扣等產生的強電磁及諧波干擾等特點，智能化監控系統能實現面向對象的操控模式，具有強抗干擾能力，主要控制性能由設備層智能型元器件完成，形成網絡集成式全分布控制系統，以滿足系統運轉的實時、急速及可靠性的要求。系統中的低壓智能型元件就其性能而言總體上可分為：電量參數測量、電能質量監測、開關保護與控制及電動機控制等。由于現場總線技術的應用，系統中智能型元件可不依賴計算機網絡而獨立運轉，極大地提高系統運轉的實時性和可靠性，滿足低壓electrical設備運轉管理的需求及工廠生產過程控制的要求。

智能型低壓配電系統應用非常廣范，但鑒于目前其價格較高，因此現主要應用于：

1)電廠、變電站等發配電系統；

2)汽車制造、鋼鐵、石油化工和礦山等重要的工業領域；

3)碼頭、機場、地鐵等基礎設施；

4)高層建筑、超級商場、智能大廈等商業建筑和住宅。

上述領域新上項目基本上都應用了智能型低壓配電系統，用量較大，特別是近幾年需要量迅速增加。隨著經濟的飛速發展，其用量會越來越大，智能型開關柜的時代已經到來。

2低壓electrical系統中智能控制技術在地鐵行業中的應用

1）變電所智能低壓系統

低壓智能系統主要實現變電所低壓斷路器運轉狀態的監視，實現進線、母聯、三級負荷總開關的監控；完成變電所備用電源的自動投切，即實現進線、母聯、三級負荷總開關間的互鎖；實現對智能斷路器遙控、遙測、遙信等性能。智能表及電能管理系統的設置對加強地鐵能耗的監測并制定節能策略具有重要意義。

2）electrical火災監測系統

（1）車站選擇剩余電流式、測溫式electrical火災探測器探測electrical火災的報警系統。

（2）在0.4kV低壓開關室低壓饋出回路，設置electrical火災探測器。

（3）electrical火災探測器的漏電電流30mA~500mA能夠連續可調，監控精度為0.5級；能夠可靠地選擇數字信號傳輸；需求配置外置溫度探測器3組；溫度報警55℃~140℃連續可調，檢查溫度1級。

（4）監控主機選擇壁掛式安裝在0.4kV開關柜室，可連接64×4路監控探測器；能夠對監控探測器進行參數設置；能夠對監控探測器的漏電報警電流設定值30mA~500mA連續可調。

3）電能管理系統

（1）電能計量自動抄表系統主要由前端采集子系統、通信子系統和中心處理子系統三部分組成。

（2）在變電所配置車站級電能管理子站（一臺PLC通訊管理采集器以及一套觸摸查詢監控系統），能對進出線回路進行數據采集和數據管理，并完成數據分類匯總和打包以及報表的自動生成，子站預留通信輸出接口。在0.4kV開關柜室設置本站電能管理主機（一臺監控電腦及一套觸摸查詢系統），主機預留接口將數據上傳到綜合監控系統，主機可完成本站數據的匯總、報表生成、上傳等性能。

4）環控電控系統

環控電控智能系統主要實現對通風空調等設備的監視、測量、控制和保護；實現對智能模塊的參數設定、復位等；通風空調設備通常設就地控制、環控電控室控制、上位監控系統（BAS）控制三級控制，實現三級控制轉換及運轉狀態顯示。

（1）環控設備控制方法與信號

環控設備選擇智能環控系統，由柜內智能元件、現場總線、通信管理機等設備組成，并與BAS系統控制器連接。

對于三相電動機回路，如各類風機、空調器、空調水系統的各類水泵，智能元件分為：變頻器、電機保護控制模塊。對于單相電機回路，如電動風閥、電動蝶閥，智能元件選擇不具備保護性能的小型PLC或智能I/O。主要實現對通風空調設備(主要包含各類風機、空調器、電動風閥、電動蝶閥、冷水機組的冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風機）的測量、控制及保護等性能。

環控設備選擇三級控制方法，即車控室控制，環控電控室控制和現場就地控制。監視信號包含設備狀態信號和事故信號。與消防有關的電機過載故障只動作于信號不動作于跳閘，消防風機可在車控室按照模式執行手動控制。

（2）環控設備控制系統方案

如圖1所示，在車站A端（小里程端）、B端（大里程端）環控電控室各設置一面控制柜，控制柜內安裝一套PLC、人機界面（HMI）和網關。網關用于PLC和現場總線之間的協議轉換以及現場總線接口的擴展，人機界面用于整個車站環控設備的當地顯示和控制。PLC通過雙Industrial Ethernet接口負責與BAS系統的通信連接，將接收到的模式指令解釋后下發到相應的環控柜。A端、B端PLC 的CPU通過數據同時接口構成一套冗余系統，但是各自獨立控制自己的遠程智能I/O站和智能馬達控制器以及變頻器。正常工作情況下，由操控員指定A端或者B端的PLC為主控PLC，另外一端的PLC為備用PLC，主控PLC負責接收BAS系統通過Industrial Ethernet下達的控制指令，通過冗余CPU的數據同時接口傳遞給備用PLC。如果主控PLC的BAS系統通訊出現故障，系統將自動切換到備用PLC接收BAS系統的模式控制指令并通過冗余CPU的數據同時接口傳遞給主控PLC，同步將故障上報BAS系統。環控設備控制系統方案如圖1所示。

圖1  環控設備控制系統方案

5）智能照明控制系統

車站公共區照明選擇智能照明控制系統，根據車站一天中早晚客流變更設定調光曲線，由智能照明監控軟件按照不同步間區段，將公共區照明回路組合成多種場景模式。并通過照明監控軟件實行對照明回路進行實時監控，起到節能的功效。

3 節電措施

1）所有變、配、用電等設備及二次回路的控制設備均應選擇低損耗高效能節能型產品。禁用國家明令淘汰的各種機電高耗能設備。

2）按生產區域、生產車間深入負荷中心設置供配電點，以就近供電；就地進行無功補償，使功率因數在0.9以上；合理采用導線截面；選擇必要的抑制非線性負荷所產生的高次諧波；以減小生產運轉中的電能輸送損耗。

3）正確采用和配置主變壓器、配電變壓器容量、臺數、運轉方法，合理調配負荷，實現低耗經濟運轉，節約電能。

4）工藝風機運轉參數采用在風機特征高效區間，在風管道上盡量不設與控制無關的風門，在布置上充分做到流向合理，以下降管道阻力，節約風機電耗。對機泵設備運轉負荷變更較大者，應選擇變頻調速技術，以減小電能浪費。

5）全廠擬選擇發光效率高的LED燈、熒光燈、金屬鹵化物為主的光源，并配套選用反射率高、光效高的節能燈具。

6）在廠區道路、露天操控平臺及巡檢通道、經常無人活動的場所、室外配電裝配等的照明選擇光電自動控制。綜合辦公場所、輔助生產建筑物等選擇分開關控制，做到控制靈活、便宜，人走燈滅。車站公共區照明選擇智能照明控制系統。

7）分系統或車間安裝智能電能計量表計，55kW及以上電動機設置計量表計，以實行電耗的定額考核。

8）通風空調系統的風機、空調機組根據環境的變更通過BAS系統自動啟動或停止運轉，減小能耗。

9）通風空調系統的設備按照遠期客流量計算出的通風空調負荷采用，同步考慮初、近期運轉時負荷的變更，對車站隧道排熱風機、組合式空調機組、大系統回排風機選擇變頻技術，根據運轉情況調節風量。在系統形式采用、風機變頻控制、改變風機選型原則提高設備效率、選擇節能運轉模式等方面采取節能措施，節省能耗。

10）能源計量措施嚴格按國家準則《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB 17167-2006）對本工程進行能源計量器具的配備。建立和完善能源計量管理、計量人員、能源計量器具檔案、能源計量器具檢定校準及能源計量數據分析等各項管理制度，保證能源數據準確可靠。

4 結束語

低壓electrical智能化的普及對軌道交通行業的意義主要在于提高軌道交通行業的設備系統先進性、供電可靠性、系統的可擴充性、調度的靈活性及運營的便宜性。

當然，低壓electrical智能化程度要適度，避免不必要的投資增加和系統的麻煩化，給運營維護帶來不便。如火災漏電監測系統報警電流閥值到底調整到多少合理；智能儀表設置的回路及計量性能的選取數據上傳；環控電控的系統運轉模式的轉換；智能照明的控制根據客流大小的投切；變頻風機、水泵根據具體情況選擇何種頻率運轉等，都是值得設計人員結合實際運轉情況認真思考的問題。