西南鐵路客運樞紐成都東客站配電能源管理系統(tǒng)介紹

前言

在高速鐵路路網(wǎng)建設快速推進，高鐵、動車出行進入尋常百姓生活的大背景下，我國 將節(jié)能減排目標納入了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的中長期規(guī)劃。承諾到2020年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。如何提高能源利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，是鐵路項目設計建設的基本原則。

成都東客站是目前西南地區(qū)規(guī)模zui大、功能設施zui、現(xiàn)代化程度zui高的客運樞紐站。成都東站主要辦理運行遂成鐵路動車客運業(yè)務以及運行成昆鐵路、寶成鐵路特快、快速、普快客運業(yè)務。成都東客站設計融合金沙文化以及青銅面具元素，直屬成都鐵路局。成都東站是集鐵路客運、長途及旅游客運、城市軌道交通、城市公交、出租及社會停車等功能于一體的大型現(xiàn)代化綜合交通樞紐，站房工程主要包括高架候車層、站臺層、出站層（交換大廳）及兩層地鐵，將成為成都的重要城市功能中心。下面介紹在確保高可靠性、高安全性的前提下，為提高本項目能源系統(tǒng)的運營效率和管理水平，并實現(xiàn)節(jié)能減排目標，所采取的能源管理技術(shù)措施和實際效果。

圖1 成都東客站整體外貌

1、工程概況

成都東客站位于成都成華開發(fā)區(qū)，三環(huán)路成渝立交處；該項目是成都2010年建設工程，是西南地區(qū)標志性建筑之一。成都東站包括東廣場、西廣場以及站房3個部分。成都東站占地面積大約45333㎡；站場設有14個站臺、26條股道；站房面積大約108000㎡，設有5層，自上向下：候車層（3F）、站臺層（2F）、出站層（1F）、地2層（-1F）、地7層（-2F）。

成都東客站能源管理系統(tǒng)監(jiān)控范圍：適用于東客站上下5層（包含夾層）所有動力柜上的智能儀表（上海安科瑞PZ80L-E4/K、ARTU-K32）。

2、能源管理需求分析

由于成都東客站是一個大型現(xiàn)代化綜合交通樞紐，對系統(tǒng)可靠性和安全性要求高，負荷密集、供電容量大，因此對能源管理系統(tǒng)也提出了相應的要求：

a *的安全性與可靠性。綜合交通樞紐運營必將帶來大量的人群聚集，為確保安全、對照明、通風等系統(tǒng)的持續(xù)可靠運行提出了*的要求。

b 長時間持續(xù)穩(wěn)定運行。綜合交通的功能要求站房設施能夠確保長時間持續(xù)穩(wěn)定運行，這就要求能源管理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

c 能源成本管控的要求。人性化設施水平和滿足舒適的使用體驗要求，必然帶來很大的空調(diào)、照明通風能耗，需要對能耗進行分類監(jiān)測和統(tǒng)計，并針對實際客流變化進行合理調(diào)控，以降低整體運營成本。

d 降低整體設施運營管理強度的要求。對于成都東客站綜合交通樞紐這樣規(guī)模大、設施分布空間廣、客流密度高的綜合交通設施，其日常運營的管理強度大，僅僅靠傳統(tǒng)的站場管理模式根本無法滿足正常功能和可靠性的保障的要求，借助現(xiàn)代自動化技術(shù)手段以提高管理效率。

e 適應發(fā)展提高管理水平的要求。中國高鐵代表著世界的鐵路設施水準，要求對應設施管理水平要有相應的提升，以便充分發(fā)揮設施的功能。

要滿足上述要求采用動態(tài)能源管理技術(shù)，對設施整體能源系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測管理，以提供設施運營管理工具和能源管理手段。

綜合成都東客站鐵路樞紐站的設施規(guī)模、建筑特點，以及上述要求，要實現(xiàn)對其能源系統(tǒng)進行管理的功能要求，能源管理系統(tǒng)技術(shù)方案應具有下述特點：

a 設施規(guī)模巨大對系統(tǒng)容量的特殊要求。成都東客站鐵路樞紐站設施規(guī)模巨大，空間分布廣，能源系統(tǒng)種類較多，耗能設備分布區(qū)域廣且復雜，所以本項目能源管理系統(tǒng)涉及的能耗與能效參數(shù)檢測點數(shù)量大，導致系統(tǒng)總?cè)萘恳蟠蟠蟪^一般系統(tǒng)規(guī)模，對系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的規(guī)模和設計也提出了特殊要求。

b 空間分布廣對通信網(wǎng)絡的要求。能耗與能效參數(shù)采集點量多且面廣，大量數(shù)據(jù)由配電鏈路末端傳送到系統(tǒng)后臺，要求網(wǎng)絡有足夠的通信寬帶，保證各分區(qū)分類能耗數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步及互操作。因此系統(tǒng)通信網(wǎng)絡具有很高的可靠性和可擴展性。

c 多能源系統(tǒng)對系統(tǒng)開發(fā)性和可擴展性的要求。成都東客站綜合交通樞紐的多能源系統(tǒng)要求其能源管理系統(tǒng)具有足夠的開放性，具備與其他系統(tǒng)集成的兼容和開放的接口與數(shù)據(jù)庫，便于與其他系統(tǒng)對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

d 能耗負載復雜性對檢測設備適應性的要求。高鐵樞紐內(nèi)部負載設備復雜多樣，要求能耗與能效監(jiān)測設備足夠的魯棒性和可靠性，能適應惡劣環(huán)境要求，要求在電壓、電流波形嚴重畸變的情況下也能夠快速準確采集數(shù)據(jù)。

3 解決方案

3.1 概述

綜合上述需求分析，結(jié)合成都東客站鐵路樞紐站的建筑特點，本項目選用Acrel-5000全時動態(tài)能源管理技術(shù)進行項目設計。整體架構(gòu)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由中央監(jiān)控室主站系統(tǒng)、主干通信網(wǎng)絡與測控層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡以及底層能耗與能效監(jiān)測設備等部分組成。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示，自上而下包括系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層和測控層。

圖2 系統(tǒng)拓撲圖

如圖所示：現(xiàn)場中的IO設備的通訊線纜采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線連接現(xiàn)場智能裝置的RS485通訊接口，每根總線連接儀表的zui大數(shù)量為32臺。在現(xiàn)場6間弱電機房內(nèi)設有通訊采集箱，動力柜和墻柜內(nèi)的智能裝置連接至附近的通訊采集箱內(nèi)，然后通過光纖上傳至中控室內(nèi)，在后臺監(jiān)控主機對上傳的數(shù)據(jù)進行集中采集處理。

3.2.1 能源管理系統(tǒng)主站

    設備列表如表格1所示：

表1 能源管理系統(tǒng)主站設備清單

在成都東客站中央監(jiān)控室，設置系統(tǒng)服務器（主/備雙機系統(tǒng)），系統(tǒng)控制計算機采用windowsXP操作系統(tǒng)，應用軟件采用Acrel-5000系統(tǒng)組態(tài)軟件，實現(xiàn)正常的監(jiān)測數(shù)據(jù)和遠程配電設備狀態(tài)的集中呈現(xiàn)、事故過程記錄與分析、開關(guān)操作、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析處理、多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享、事故報警等功能；配置激光打印機一臺，可打印軟件產(chǎn)生的各種圖形、畫面、報表、事故報告、負荷曲線等；配置UPS不間斷電源設備一臺，可應對電網(wǎng)供電中斷的緊急情況，避免系統(tǒng)數(shù)據(jù)的丟失；系統(tǒng)主站通過光纖以太網(wǎng)絡同下位設備連接。

3.2.2 主干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡

設備列表如表格2所示：

表2 網(wǎng)絡通訊層設備清單

主干網(wǎng)絡采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，由6芯或6芯以上的單模光纖實現(xiàn)主站與子站之間的數(shù)據(jù)的傳輸。使用光纖收發(fā)器實現(xiàn)光信號與電信號的轉(zhuǎn)換。

3.2.3 測控層數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡

由RVSP 2*1.5（屏蔽雙絞線）將底層能耗與能效監(jiān)測單元與分布式通信子站連接，形成能源測控層總線網(wǎng)絡，傳輸負載設備能耗與能效實時數(shù)據(jù)。

3.2.4 測控層硬件設備（見圖4）

分布于能源系統(tǒng)底層各處負載設備，實現(xiàn)負載設備能耗與能效監(jiān)測，主要包括：智能電力能耗與能效監(jiān)測單元，保證環(huán)境多適應性和大量數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)視，具備總線通信功能。

設備名稱：PZ80L-E4/K

■為標配，□為選配

表3 現(xiàn)場設備層儀表技術(shù)參數(shù)

3.3 系統(tǒng)功能

3.3.1 系統(tǒng)初始主界面

系統(tǒng)在進入運行階段，通過進度條的顯示，使用戶能準確查看系統(tǒng)運行的進度狀況，防止在系統(tǒng)沒有*運行起來，因用戶操作造成數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)誤碼。

系統(tǒng)成功運行后進入操作界面，系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面，值班人員在登錄權(quán)限后可查看分區(qū)域內(nèi)智能裝置的遙信狀態(tài)（分閘、合閘）以及遙測值（電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度）。

3.3.2. 分區(qū)域?qū)崟r電參量

登陸普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，即可以查看各個區(qū)域運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度、），對各個回路的分合閘狀態(tài)通過回路數(shù)據(jù)顏色變化來顯示出來（紅色代表合閘、綠色代表分閘）。同時各個回路都支持曲線查詢功能，通過該界面的操作即可查詢每一路的電流趨勢曲線。

3.3.3 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報警

在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便車站值班人員查詢，追憶故障原因。

3.3.4 趨勢曲線分析

Acrel-5000能源管理系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便車站值班人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡進行質(zhì)量分析。

3.3.5 報表統(tǒng)計

系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動生成報表并有報表打印功能，可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導出，歷史記錄保留3年以上。

3.3.6其他功能

其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。

4 效果初步評估

系統(tǒng)的設計運行減小了維護人員工作量及勞動強度，提高工作效率，有利于車站合理安排檢修計劃，降低成本，對隱患提前預警，防止事故發(fā)生，保證生產(chǎn)正常運行。各種資料、圖紙、報表實現(xiàn)電子信息化實現(xiàn)各電力參數(shù)，狀態(tài)信息實時化實現(xiàn)遠動控制，為電力品質(zhì)及供電可靠性提供*手資料。可實現(xiàn)信息的擴展與互連。作為Intranet一部分，可實現(xiàn)與BAS系統(tǒng)或全廠MIS系統(tǒng)無縫連接。

5 總結(jié)

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，能源管理系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能源管理系統(tǒng)在成都東客站的應用，可以實現(xiàn)對低壓配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可是進行數(shù)據(jù)遠程功能。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于遠程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為大型公建設施用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益。

參考文獻：

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