地铁车站低压配电监控系统方案的设置

姜亚楠

摘要：地铁车站低压配电系统是保障地铁正常安全运行的重要组成部分，同时承担着在发生故障及火灾等紧急情况时施以救援、疏散和消防的责任。本文结合工程实例，阐述了地铁车站低压配电监控系统方案的设置，可为地铁车站运行安全提供保证。

关键词：地铁车站；低压配电；监控系统；方案；分析

引言

地铁车站是直接面向公众服务的轨道交通的窗口。车站的低压配电监控系统不仅保证了地铁的正常运营和安全运行，更担负着故障及火灾情况时的紧急救援、疏散、消防等重任。但由于目前车站低压配电系统内部的弱电监控系统越来越多，且各系统都是单独组建，导致设备重复设置、各数据网络纵横交错、设置于控制室中的系统后台设备拥挤不堪、工作人员面对众多系统工作压力大、资源浪费也相当严重；同时各系统与外部的接口繁杂，调试维护复杂，使用也十分不便。基于此，本文秉着资源共享、节约投资的理念，研究出一种低压配电监控综合集成系统，以实现配电系统配套的各监控系统的资源共享，简化接口。

1工程概况

某地铁一期工程，线路全长34.17km，共设23个站，根据本线电力专业的设计原则，将在车站变电所内设置能源管理系统、低压配电监控系统、电气火灾监控系统，在车站区间设置集中型智能消防疏散系统，公共区设置智能照明控制系统，环控电控柜设置电气火灾监控系统，低压消防配电系统设置消防设备电源监控系统。

2地铁的低压供配电系统的组成

在地铁供电系统中，我们按照各个组成部分的功能分为了主变电所、牵引供电系统、外部电源、动力照明系统、电力监控系统和杂散电流腐蚀防护系统。在地铁内低压配电中又由动力配电和照明配电两部分组成，地铁的地下车站耗电量是巨大的，其中总负荷的一半约为环控动力负荷，所以我们又按照动力、照明的用电负荷的不同用途和重要性分为了一级负荷、二级负荷和三级负荷。在一级负荷中，我们主要采用放射式配电方式，主要为应急照明、变电所操作电源、火灾自动报警系统和信号系统等提高特别重要的负荷；二级负荷中我们主要采用树干式配电和放射式配电方式混合使用，在这其中依靠二级负荷的设备主要有设备区和管理区的照明、出入口的通道照明和电梯、区间维修电源等，在这之中由于空调和通风的设备容量又较大，所以我们在设备聚集处建立环控电控室进行集中配电；三级负荷中，我们一般采用单电源供电方式，主要为公共区及管理用房的空调系统、广告照明和电采暖、电茶炉等提供负荷。

3低压配电监控系统方案的设置

3.1单独分散组网方案

相比一般的车站，低压配电监控系统包括若干个电力数据采集器，该电力数据采集器包括：电流互感器、电压互感器、谐波采集器和开关状态采集器，用于采集电力监控数据。能源管理系统由多个分布在车站内的能耗数据采集器组成，用于采集能耗数据。电气火灾监测系统包括若干个分布在低压柜或配电箱内的探测器，探测器包括剩余电流式电气火灾探测器、高低压蓝牙温度探测器和线型光纤感温火灾探测器，用于探测电气火灾的状况，图1为电气火灾监测系统组网方案。低压配电监控系统和能源管理系统的监控组网方案与之类似。

这样的监控系统单独分散组网方案特点是：（1）各系统单独组网，数据传输网络和后台主机都独立设置，总投资高；（2）后台主机设置于控制室内，每个系统都是独立的主机，占地面积大；（3）各系统为多个厂商的设备，控制室日常需关注多套系统终端，很不方便；（4）各系统独立运行，总体的可靠性较高；（5）由于测控终端重复设置，造成成套配电设备内部元器件拥挤，散热不良，相互干扰，配线复杂，易造成故障。

3.2综合集成组网方案

3.2.1末端测控层共享分析

能源管理系统、低压配电监控系统、电气火灾监控系统这3个系统所需采集的数据及末端测控设备配置如表1所示。

根据表1进行分析，可以得出能源管理系统、低压配电监控系统的测控层采集的数据和测控设备为重复设置，是可以进行合并共享的；而电气火灾监控系统由于采集数据及测控设备与其他两个系统都不一致，需单独设置。

3.2.2数据传输层共享分析

地铁车站的降压变电所一般有150个进出线回路，根据对进线、馈线不同的监控要求，低压配电监控系统共计采集约1225点，能源管理系统共计采集约600点（可以与低压配电监控系统点数共享），电气火灾监控系统共计采集约450点，共计需采集约1675点。

一个车站变电所组建一个低压配电集成监控系统，系统中的几个子系统通过一个局域以太网连接起来。在实际运营过程中，局域网的带宽主要考虑极限情况下，一个变电所故障，变电所范围内所有监控点每0.5s与系统交换1次数据的能力。地铁车站变电所的总点数约为1675点，在极限情况下，1675点均在0.5s内同时发生变化，每个点均是在一个独立的以太网帧中传输，故此时每秒的数据量为1675×2=3350包。由于工程的数据基本为设备状态和模拟量，占用字节数不大，故暂按经验值每帧100个字节计算，则变电所故障时的网络通道开销为8×100×3350=2680000包=2.68Mb。此时局域网实际数据占用的带宽约为2.68Mbps，考虑局域网负荷率最大按30%，因此局域网最大所需带宽约为8.93Mbps。考虑后期业务拓展，建议局域网的带宽为100Mbps。

3.2.3后台管理层共享分析

根据以上对末端测控层和数据传输层的分析，能源管理系统、低压配电监控系统、电气火灾监控系统这3个系统总共的信息采集点数的量级为不足2000个，局域网为百兆带宽以太网，以数据处理量和网络状态来看，后台管理层的工作站和服务器按不小于CPU主频2.4GHz，内存2GB，硬盘500G配置即可满足多系统集成的数据存贮、检索分析等功能要求和任务。以目前网络和数据处理软硬件的运算水平来说，集成系统是一个数据体量及任务不大的系统，一般的监控软件能够胜任。

3.3电气火灾监控设备要求

（1）电气火灾监控设备应具有直接连接剩余电流探测器、测温式电气火灾探测器的功能，应能同时处理上述探测器探测信号的能力。

（2）监控设备应对所辖范围内的各类探测器的报警信号进行声、光报警，并在显示器上显示报警位置及探测器实测值。

（3）不同类型探测器故障信息应有明显区别。监控设备能够按用户级和管理级权限灵活设置，用户级权限具有灵活分配模块操作权限功能。

（4）监控设备应具有以太网接口（RJ45），可直接与综合监控系统联网。综合监控系统通过RJ45接口（TCP/IP协议）在访问和获取多功能火灾探测系统主机信息时，系统主机能够提供以自定义的报警分区为单位的即时光纤温度信息，包括最大温度、平均温度、最小温度、预报警信息、报警信息等，提供测温式电气火灾探测器、剩余电流式电气火灾探测器即时信息；接收来自综合监控系统的时钟同步信号，并校正自身时钟信号。

（5）监控设备系统主机采用网络接口直接与火灾报警系统专业联网，火灾报警系统可通过该接口访问和获取系统主机信息，包括馈电回路剩余电流、馈电回路三相温度。

4结语

综上所述，地铁车站低压配电监控综合集成系统对保证地铁的安全可靠运行具有不可忽视的作用。本文通过对各低压配电监控子系统的分析，本着资源共享、節约投资的理念，提出了车站低压配电监控综合集成系统的概念及具体的系统设置方法。经比较分析证明此综合集成方案优化了单独分散的监控组网方案，可以减少设备投资、简化车站低压配电各监控子系统与外界接口，提高安装调试时的便利性及运营后期维护的可操作性，为车站运行安全提供保证。