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 陈盼

摘要：本文设计了地铁工程车站的低压变电智能电能管理系统。首先，详细介绍了地铁工程车站的低压智能系统。其次，从硬件和软件两个方面设计了电能管理系统的整体结构。第三，从频率管理、电能质量控制和报警、谐波管理、节能设备优化管理等角度深入分析了管理系统的功能。研究表明，该系统具有良好的实用性和可靠性，可以基于网络集中管理实现设备电力信息的优化管理和控制，科学有效地管理能耗，提高能源利用率，节约车站运行成本，值得大力推广应用。

关键词：地铁站；低压；变电；智能化；电能管理；

引言

  车站低压配电变电系统在地铁工程中的作用是为地铁除牵引负荷外运行所需的机电设备提供低压电源。功能可分为降压变电站和环境控制电控两类。其中，降压变电站的任务是为车站的通信和监控提供电源，环境控制电控的任务是为风扇和冷却塔供电。如果不能保证供电的稳定性和可靠性，必然会影响地铁的有序运行。

一地铁工程中车站低压智能系统

1降压变电低压系统

  降压变电智能系统的控制对象为母联断路器、进线短路器和三级负载低压总开关。目前，我国地铁站降压变电智能系统的形式是基于控制对象的遥控和遥控，增加所有馈出电路的遥控。智能低压系统由以太网、智能开关、PLC、数字仪表等。，其中系统控制对象的遥控是在断路器的帮助下实现的，而遥控和遥信是以数字仪表为载体实现的。降压变电器低压智能系统的结构如图1所示。

图1降压变电低压智能系统结构

2环控电控低压系统

  环控电控低压智能系统不仅可以全面保护和监控软启动和变频器的电机电路，还可以全面保护和监控所有馈出电路。环控电控低压智能系统的结构如图2所示。

图2环控电控低压智能系统结构

  从图中可以看出，环境控制低压智能系统的任务是全面保护电机。低压布局配备单独的通信控制器，收集通风空调的相关数据信息，调整总结，计算分析，然后实时传输到机电设备自动控制系统的PLC，根据PLC的通风模式加强有效控制。特别是发生火灾时，地铁站机电设备自动控制系统接到火灾自动报警系统的命令，实施各类环境控制设施和设备的火灾运行模式，并向环境控制柜低压智能系统下达命令。

二变电智能电能管理系统设计

  该系统是基于Transactive软件平台开发设计的。Transactive软件平台采用C++软件技术，通过模块化结构，根据系统功能的需要，将系统功能模块化，软件组件化，然后灵活连接和转移，适应性和可靠性都非常突出。

1硬件结构

  电能管理系统的硬件结构如3所示。一是系统服务器的功能是接收和处理数据信息；二是管理工作站的功能是为系统管理者提供更方便、更完善的环境；第三，网络设施设备实际上相当于网络交换机；第四，存储设备实际上是磁盘阵列，任务是存储系统的历史数据信息。此外，电能管理系统基于网络交换机和局域网以及外部接口系统之间的交互数据信息管理和分析。

图3电能管理系统硬件结构

2软件结构

电能管理系统的软件结构如图4所示。

图4电能管理系统的软件结构

三系统功能模块设计

电能管理系统的具体功能如图5所示。

图5电能管理系统功能

1频率管理模块

  对于低压变电智能电能管理系统，频率属于其采集的主要监控电能，可实时跟踪监控频率变化，并及时将相关数据信息存储到历史数据库中。通过系统的越限报警功能，还可以设置上下阈值。当出现越限情况时，系统及时发出声光报警信号，并将报警信息存储在历史数据库中，以便快速查询和解决故障。在故障情况下，当系统频率降低时，可以通过系统遥控控制能力，低频减少负荷，自动消除次要负荷。当系统频率上升时，为了减少发电机处理，仍然可以通过遥控控制能力和高频切割，促进系统频率快速恢复到额定值阈值，从而进一步满足频率管理的具体需要。

2电能质量监测与报警模块

  通过检测系统和站点的电能质量，发现了谐波、电压偏移、变电系统事故等潜在威胁。同时，还可以挖掘系统的极限和能耗异常情况，及时发出电子邮件、短信、报警信号PDA、工作站等多种方式快速通知操作人员，有效降低设备误操作概率，节约能源成本，帮助配电系统科学合理规划，提高生产效率和水平，进一步提供系统完善的能源视图。

3谐波管理模块

  谐波分量不是系统采集的基本监测功率，但可以通过低压变电系统采集谐波。然而，谐波检测次数约为2-19次，并根据谐波源的特性适当调整谐波测量区域。就负荷变化较快的谐波源而言，一般控制在31次以上，部分电路明确指出进行63次谐波分量检测。因此，谐波检测数据量相对较大。

4节能与设备优化模块模块

  通过收集能源数据信息，详细分析设备状态，获得大节能空间区域的具体位置，评价节能措施和设备的具体效果，即再生制动能源利用、谐波处理、照明控制等。基于电能管理系统的参数显示模块，远程监控变电配电电路电气的实际运行状态，生成电气参数、能耗、分时计量等运行状态数据报表。同时，对电能管理系统软件收集的数据信息进一步探索历史负荷、能耗、裕度等，提高系统设备的利用率。此外，从时间、季度、部门等角度对年度具体能耗进行统计分析，以Microsoftexcel文件格式生成报表，自动生成曲线图，方便用户快速生成详细报告。

四安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案

1概述

  用户端消耗整个电网80%的电能，用户端智能用电管理对用户可靠、安全、节约用电具有重要意义。构建智能用电服务体系，全面推进用户端智能仪表、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:先进的计算机、智能建筑、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等。

  通过对用户端用电情况的细分和统计，安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各种用电消耗情况，便于找出高能耗点或不合理的能耗习惯，有效节约用电，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支持。

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(酒店、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）交通建筑（机场、车站、码头建筑等）。

3系统结构

4系统功能

  电能统计报告、详细电参查询、运行报告、变压器运行监控、实时报警、历史事件查询

  电能质量监控；遥控操作；用户权限管理；通讯状态图；视频监控；用户报告；APP支持；

5系统硬件配置清单

五结语

  综上所述，在我国地铁建设和运营管理中，节能降耗开始受到高度重视。由于地铁供电不能得到有效保障，将难以正常稳定运行，直接影响人们的顺利出行。因此，提高地铁供电的可靠性和稳定性具有重要的现实意义。智能低压变电配电系统可为地铁提供可靠、稳定、安全的供电，具有广阔的应用前景。因此，本文设计了地铁工程站的低压变电智能电能管理系统。研究表明，该系统具有良好的实用性和可靠性，可以基于网络集中管理实现设备电力信息的优化管理和控制，科学有效地管理能耗，提高能源利用率，节约车站运营成本，值得大力推广应用。

【参考文献】

[1]任晓娜，麦卫华，变电站智能地铁管理系统的应用[J],电子世界，2018,557（23）；181-182

[2]李浩森，地铁工程中车站低压变电智能化电能管理系统设计            

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册 2022.05版