|
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：chengshiguidaojiaotongkeyitianbushiminchuxingfangshidekongque，tadeyunxingxuyaoyouchixudediannengtigongzhichi。weilegeiguidaojiaotongyingzaowendingdeyunxinghuanjing，poqiexuyaojianlixiangyingdediannengguanlixitong，yicishixiangaozhiliangdediannenggonggei。zaibenwenzhong，jiangduiyingdediannengguanlixitongzuoweijichu，duiqiyunxingjizhizuoyijiexi，bingtichuzhenduixingfangan，yicizengqiangdiannengguanlixitongdeyunzuoxiaolv。
關鍵詞：軌道交通；電能建設；質量管理係統；評估機製
盡管各類交通方式穿梭於城市的各個街道，但當屬軌道交通*為(wei)理(li)想(xiang)。在(zai)低(di)碳(tan)環(huan)保(bao)的(de)時(shi)代(dai)，它(ta)的(de)地(di)位(wei)尤(you)為(wei)突(tu)出(chu)，不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)能(neng)耗(hao)，還(hai)擁(yong)有(you)更(geng)強(qiang)大(da)的(de)運(yun)輸(shu)能(neng)力(li)。這(zhe)也(ye)警(jing)醒(xing)我(wo)們(men)應(ying)當(dang)注(zhu)重(zhong)對(dui)軌(gui)道(dao)交(jiao)通(tong)的(de)建(jian)設(she)，作(zuo)為(wei)基(ji)礎(chu)動(dong)力(li)，電(dian)能(neng)是(shi)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)一(yi)大(da)因(yin)素(su)，相(xiang)關(guan)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)對(dui)電(dian)能(neng)進(jin)行(xing)高(gao)質(zhi)管(guan)理(li)，這(zhe)是(shi)軌(gui)道(dao)交(jiao)通(tong)得(de)以(yi)運(yun)作(zuo)的(de)前(qian)提(ti)。
1 研究現狀
整車的運行需要從牽引機上獲得動力，因此這也是用電比例*大da的de一yi個ge環huan節jie。此ci外wai，不bu同tong的de氣qi候hou要yao求qiu列lie車che需xu要yao對dui溫wen度du加jia以yi調tiao整zheng，因yin此ci空kong調tiao係xi統tong緊jin隨sui其qi次ci。而er後hou，諸zhu如ru照zhao明ming等deng環huan節jie也ye需xu要yao一yi定ding電dian量liang，但dan所suo占zhan比bi例li較jiao少shao，具ju體ti可ke參can照zhao圖tu1。
圖1 軌道交通各內部環節的能耗情況
總的來說，電能的質量不可能時長處於高質水平，它受多方麵的影響，具體如下：①youyuliecheyongdiancunzaiteshuxing，jiazhineibuyuanqijiandeyingxiang，shidezhengtidianliuyudianyajunchuxianbodong，ererzheyoushidiannengzhiliangdeyinsu，suoyibijiangdailaidiannengzhiliangdexiajiang；②列車內部含有豐富的PLC，作為一種工業計算機，當電力係統出現波動後，普通質量的電能將難以適用。
2 架構設計
電能監管係統采用C/S架構實現係統功能，EMS電能數據和BAS電能數據通過車站/停車場的FEP進行采集，電能監管係統服務端程序定時輪詢FEP采集電能數據；PSCADA子係統的電能數據通過ISCS係xi統tong采cai集ji記ji錄lu到dao本ben地di數shu據ju庫ku。各ge個ge車che站zhan和he停ting車che場chang的de電dian能neng數shu據ju采cai集ji後hou，存cun儲chu在zai本ben地di實shi時shi數shu據ju庫ku，實shi時shi同tong步bu到dao中zhong央yang曆li史shi數shu據ju庫ku。全quan線xian級ji別bie的de統tong計ji、報表生成通過對中央曆史數據庫中的全線電能數據進行分析統計來實現。電能監管係統的架構如圖2所示。
圖2
車站的FEP從EMS和BAS子係統中采集電能數據。EmsAgent從FEP獲取到能數據後，傳送到MicsRdbAgent。MicsRdbAgent對電能數據進行處理，根據業規則生成報警和事件，並且把報警發送到MicsAlarmAgent模塊，事件發送到MicsDataAgent模塊。MicsAlarmAgent模塊負責把報警推送到工作站，把報警數據記錄到車站數據庫中。MicsDataAgent負責把數據點狀態事件推送到工作站，把事件和業務數據記錄到車站數據庫中。車站ISCS負責采集PSCADA的電能數據，記錄到車站數據庫，實時同步到中央曆史數據庫。
3 具體應用
zaiyiwangdejiancemoshizhong，jiancebumenhuoqudaodexinxixuyaojingguoyidingdeshichanghou，guidaoguanlibumencainengjieshoudaoduiyingdeneirong，zhejiuyiweizhexinxidechuanshucunzaimingxiandezhihouxing。dangyinruxinxijishuhou，quanxindeguanlixitongkeyijiangdangxiahuoqudeshujudiyishijianchuansonggeiguidaobumen。cihouxiangguanrenyuannenggouzhenduishishixingdexinxiduizhenggeyunshuxitongjinxingtiaokong，keyichuangzaogengwendingdeguidaojiaotongyunxinghuanjing。
3.1電能質量統計與分析
從功能層麵探討，可將管理係統劃分為兩個層麵：①監jian測ce。此ci環huan節jie需xu要yao依yi賴lai於yu遠yuan程cheng終zhong端duan而er進jin行xing，對dui電dian能neng的de評ping估gu可ke從cong兩liang方fang麵mian考kao慮lv，一yi個ge是shi電dian壓ya，另ling一yi個ge則ze是shi電dian流liu，因yin此ci終zhong端duan便bian要yao獲huo取qu以yi上shang兩liang方fang麵mian的de實shi時shi信xin號hao，為wei了le將jiang其qi更geng直zhi觀guan地di呈cheng現xian在zai用yong戶hu麵mian前qian，還hai能neng夠gou將jiang其qi轉zhuan化hua，*終形成相應的波形圖。顯然這是一個多環節相協調的過程，因此設計到的模塊自然不少，除了基本的采集模塊外，還需配有圖形處理、傳輸等模塊。當然，從細節上分析，遠程監控並非隻是電壓與電流進行監測這麼簡單，它具體涉及到諧波、頻率等各個具體內容。②分析。在得到上述信息後，係統能夠以此為基準，展開具體的分析。綜合衡量各項指標，*終判斷出電能的具體情況，而後將所得結果在第一時間傳送至用戶手中。
具體可參見圖3。
圖3 電能質量係統運作流程圖
數字技術的深度進步，為電能質量分析工作創造了更多的可能。以此技術為基礎衍生出的方法多種多樣，具體可分為如下三種：
①頻域分析法，所涉及到的參量有頻率掃描以及混合諧波潮流等內容；②時域分析方法，這是一種*為普遍的方法，它的環節簡單，運作效率高，可直接對波形展開分析，為用戶呈現直觀的結果；③以傅裏葉變換為首的變換法。
3.2電能質量評估
從功能角度看，質量管理係統的服務對象是電能，具體涉及到諧波、pianchadenggegehuanjie，tongguoduijierudianjinxingjiance，nenggouzaidiyishijianhuodexiangyingxinxi，bingtongbuchuanshuzhiyonghushouzhong。zonghegeleidiannengzhiliangpingceanlikezhi，wuwaihuliangzhongfangfa：①對具有針對性地對單項指標展開分析；②對多項指標進行全麵分析。
圖4 電能質量評估環節
以圖4為基礎，由上至下對各環節展開分析。在數據采集方麵，需要借助遠程終端而實現，此時可獲取各類所需的指標，諸如諧波、偏(pian)差(cha)等(deng)，這(zhe)是(shi)後(hou)續(xu)環(huan)節(jie)的(de)基(ji)礎(chu)，對(dui)監(jian)測(ce)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)提(ti)出(chu)了(le)嚴(yan)苛(ke)的(de)要(yao)求(qiu)。接(jie)著(zhe)將(jiang)進(jin)行(xing)兩(liang)方(fang)麵(mian)的(de)分(fen)析(xi)，若(ruo)對(dui)各(ge)項(xiang)指(zhi)標(biao)逐(zhu)一(yi)分(fen)析(xi)，便(bian)可(ke)稱(cheng)之(zhi)為(wei)單(dan)向(xiang)指(zhi)標(biao)評(ping)估(gu)環(huan)節(jie)；此外，各項指標*終需要構成整體，因此綜合性評估也不必可少，這便是綜合評估環節。*終，綜合兩個維度的評估環節，可以得出更為完善的評估結果，這便是評估結論環節。*終，以所得結論為基礎，綜合軌道交通係統的實際情況，製定出相應的策略，為運輸提供保障。
引入層次分析法，可以高效地對電能質量展開評估。其具體流程為：選定所需測定的各項指標，並逐一加以賦權，在此基礎上再引入模糊數學法，*終(zhong)實(shi)現(xian)全(quan)麵(mian)評(ping)估(gu)。同(tong)時(shi)，在(zai)權(quan)重(zhong)的(de)確(que)定(ding)上(shang)，采(cai)用(yong)的(de)是(shi)區(qu)間(jian)數(shu)逼(bi)近(jin)法(fa)，此(ci)時(shi)需(xu)要(yao)引(yin)入(ru)嫡(di)權(quan)理(li)論(lun)，它(ta)能(neng)獲(huo)得(de)更(geng)理(li)想(xiang)的(de)權(quan)重(zhong)數(shu)據(ju)，不(bu)受(shou)人(ren)為(wei)因(yin)素(su)的(de)幹(gan)擾(rao)。在(zai)過(guo)去(qu)，對(dui)各(ge)項(xiang)指(zhi)標(biao)的(de)采(cai)集(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，市(shi)場(chang)伴(ban)有(you)間(jian)斷(duan)現(xian)象(xiang)的(de)出(chu)現(xian)，而(er)引(yin)入(ru)新(xin)方(fang)法(fa)後(hou)，可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)理(li)想(xiang)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)，使(shi)得(de)評(ping)定(ding)結(jie)果(guo)能(neng)夠(gou)更(geng)加(jia)準(zhun)確(que)。
3.3智能化數據展示及預警
xuyaochongfenkendingdeshi，diannengzhiliangguanlixitongjubeiyouliangdedongtaixing，wulunshiyudiannengzhiliangyouguandegexiangcanshu，haishijutidenenghaoqingkuang，doukezaicixitongzuoyongxiawanhaodichengxianchulai。tadeshixiaoxinggengjialixiang，tongshishujuzhanshigengjiazhiguan，duiyuguidaoxitonggongzuozheeryan，wuxuhuafeidaliangdexinsi，zhixugenjusuochengxiandeneirongbiankeduijutidediannengqingkuangzuoyishendulejie。
係統采集設備狀態事件信息產生報警事件，報警信息包含通信故障、設備故障、2進線失壓段相、2進線相序錯誤、過負荷報警、電dian流liu不bu平ping衡heng等deng信xin息xi。報bao警jing信xin息xi依yi據ju等deng級ji顯xian示shi不bu同tong顏yan色se，不bu同tong等deng級ji的de報bao警jing播bo放fang不bu同tong的de報bao警jing聲sheng。報bao警jing產chan生sheng時shi報bao警jing欄lan顯xian示shi設she備bei報bao警jing信xin息xi，報bao警jing關guan閉bi時shi報bao警jing欄lan刪shan除chu相xiang應ying報bao警jing。報bao警jing處chu理li流liu程cheng如ru圖tu5。
圖5
4安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案
4.1概述
用戶端消耗著整個電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體係，全麵推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理係統、需求側管理等課題。
安科瑞Acrel-3000WEB電dian能neng管guan理li解jie決jue方fang案an通tong過guo對dui用yong戶hu端duan用yong電dian情qing況kuang進jin行xing細xi分fen和he統tong計ji，以yi直zhi觀guan的de數shu據ju和he圖tu表biao向xiang管guan理li人ren員yuan或huo決jue策ce層ceng展zhan示shi各ge分fen項xiang用yong電dian的de使shi用yong消xiao耗hao情qing況kuang，便bian於yu找zhao出chu高gao耗hao能neng點dian或huo不bu合he理li的de耗hao能neng習xi慣guan，有you效xiao節jie約yue電dian能neng，為wei用yong戶hu進jin一yi步bu節jie能neng改gai造zao或huo設she備bei升sheng級ji提ti供gong準zhun確que的de數shu據ju支zhi撐cheng。
4.2應用場所
（1）辦公建築（商務辦公、大型公共建築等）；
（2）商業建築（商場、金融機構建築等）；
（3）旅遊建築（賓館飯店、娛樂場所等）；
（4）科教文衛建築（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建築等）；
（5）通信建築（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；
（6）交通運輸建築（機場、車站、碼頭建築等）。
4.3係統結構
4.4係統功能
4.4.1實時監測
係統人機界麵友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。
4.4.2電能統計報表
係(xi)統(tong)以(yi)豐(feng)富(fu)的(de)報(bao)表(biao)支(zhi)撐(cheng)計(ji)量(liang)體(ti)係(xi)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。係(xi)統(tong)具(ju)備(bei)定(ding)時(shi)抄(chao)表(biao)彙(hui)總(zong)統(tong)計(ji)功(gong)能(neng)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)自(zi)由(you)查(zha)詢(xun)自(zi)係(xi)統(tong)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)以(yi)來(lai)任(ren)意(yi)時(shi)間(jian)段(duan)內(nei)各(ge)配(pei)電(dian)節(jie)點(dian)的(de)用(yong)電(dian)情(qing)況(kuang)，即(ji)該(gai)節(jie)點(dian)進(jin)線(xian)用(yong)電(dian)量(liang)與(yu)各(ge)分(fen)支(zhi)回(hui)路(lu)消(xiao)耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)報(bao)表(biao)。該(gai)功(gong)能(neng)使(shi)得(de)用(yong)電(dian)可(ke)視(shi)透(tou)明(ming)，並(bing)在(zai)用(yong)電(dian)誤(wu)差(cha)偏(pian)大(da)時(shi)可(ke)分(fen)析(xi)追(zhui)溯(su)，維(wei)護(hu)計(ji)量(liang)體(ti)係(xi)的(de)正(zheng)確(que)性(xing)。
4.4.3詳細電參量查詢
在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變為手形，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，並可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。
4.4.4運行報表
係統具有實時電力參數和曆史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界麵中能夠自定義需要查詢的參數、指定時間或選擇查詢更新的記錄數據等，並通過報表方式顯示出來。用戶可以根據需要定製運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。
4.4.5變壓器運行監視
係統對配電係統總進線、主變壓器、重要負荷出線的運行狀態進行在線實時監視，用曲線顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。
4.4.6實時報警
係統具有實時報警功能，係統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進行實時監測，並根據事件等級發出告警。係統報警時自動彈出實時報警窗口，並發出聲音或語音提醒。
4.4.7曆史事件查詢
係統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。
4.4.8電能質量監測
係統可以對整個配電係統範圍內的電能質量進行持續性的監測，運行維護人員可以通過諧波分析棒圖、報表掌握進線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監測功能的電力儀表，不需要可刪除。
4.4.9遙控操作
係統支持對斷路器、隔離開關、接地刀等進行分、合遙控操作。係統具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對於每次遙控操作，係統自動生成操作記錄，記錄內容包含操作人、操作時間、操作類型等。實現該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。
4.4.10用戶權限管理
係統為保障係統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
4.4.11通訊狀態圖
係統支持實時監視接入係統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個係統網絡結構；可ke在zai線xian診zhen斷duan設she備bei通tong訊xun狀zhuang態tai，發fa生sheng網wang絡luo異yi常chang時shi能neng自zi動dong在zai界jie麵mian上shang顯xian示shi故gu障zhang設she備bei或huo元yuan件jian及ji其qi故gu障zhang部bu位wei。從cong而er方fang便bian運yun行xing維wei護hu人ren員yuan實shi時shi掌zhang握wo現xian場chang各ge設she備bei的de通tong訊xun狀zhuang態tai，及ji時shi維wei護hu出chu現xian異yi常chang的de設she備bei，保bao證zheng係xi統tong的de穩wen定ding運yun行xing。
4.4.12視頻監控
視頻監控展示了當前實時畫麵（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。
4.4.13用戶報告
用戶報告頁麵主要用於對選定的變配電站自動彙總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析。
4.4.14APP支持
電力運維手機支持“監控係統”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。
4.5係統硬件配置清單
5小結
某煤礦采用了電能管理係統的應用使電能管理部門通過網絡監控電能使用情況及用能單位的能耗數據提高了企業電能管理的及時性、準確性及電能利用效率科學地提高了峰穀比值。目前某礦用電峰穀比由應用電能管理係統前的1:1:1提高到1:1:5，平均每月節約電費50多萬元。
【參考文獻】
[1]吳曉楓.電能管理係統在智能軌道交通中的設計與應用。
[2]朱莉莉.電能質量管理係統及其在城市軌道交通的應用[J].鐵路計算機應用，2017，26（5）：69~72.
[3]謝名勇.能源管理係統在重慶軌道交通中的應用[J].機電信息，2016（03）：25~26.
[4]朱微維，朱祁，陳穎峰.城市軌道交通電能質量管理係統的研究與設計[J].自動化與儀器儀表，2014（09）：55~56.
[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版
|
