城市轨道交通供电设计探讨:浅谈城市轨道交通供电设计

摘要：进入二十一世纪以来，随着国家经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。轨道交通配电作为轨道交通的重要构成部分，起着非常重要的作用。

关键词：电源；电力监控；动照

城市轨道交通作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前有地铁、轻轨、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。 它具有节能、省地、全天候、运量大、安全等特点，属绿色环保交通体系，符合我国可持续发展的原则，特别适应于大中城市。

一、外部电源及主变电所

目前国内城市轨道交通的供电方式主要有两种类型：集中供电方式和分散供电方式。

当采用分散供电方式时，各牵引变电所、降压变电所分别由既有电网就近引两路相互独立的35kv或10kv电源供电，轨道交通不设主变电所。采用集中供电方式时，设主变电所，从电网引入的电源少、接入电源的电压等级高、一般不涉及城乡电网变电所改造、由城乡电网引至城市轨道交通主变电所的电缆径路数量少、电源可靠性高、电源工程实施方便、使轨道交通自成供电系统、由于受电电压高，受城乡电网其它用户故障影响较少、运营管理方便，产生的高次谐波注入电网影响相对较少。

二、中压供电网络的构成及电压等级

根据接线形式的不同，中压网络有两种基本构成形式：一种是把全线的车站变电所划分成几个供电分区，每个分区通过最靠近主变电所（或电源开闭所）的车站从主变电所（或电源开闭所）引入两路电源，分区内的各车站变电所以环网形式连接；另一种是把两个相邻车站的变电所为一组，两个车站各从上级变电所取得一路主电源，从相邻站得到另一路电源。

根据网络功能的不同，为牵引变电所供电的中压网络可称为牵引网络；为降压变电所供电的网络可称为动力照明网络。

三、牵引网方式的选择

我国目前城市轨道交通的牵引网受流方式分为两种，一种是接触轨受流，另一种是架空接触网受流，接触轨受流方式又分为dc750v与dc1500v两种情况。

这两种相比较接触轨系统景观效果好，系统维护管理方便，但投资较大，且适应行车速度较低，在遇紧急情况时，存在一定的人身安全隐患。架空接触网系统技术成熟，投资小，适应行车速度较高，安全可靠性高。

四、牵引变电所分布方案

正线牵引变电所的数量、位置及容量，需根据线路平纵断面资料、行车组织方案、车辆编组及负荷情况，通过牵引供电计算确定，牵引变电所之间采用双边供电，以提高供电质量和节省能源。

五、电力监控系统

电力监控系统是由设置在控制中心的主站监控系统、设置在各种变电所内的综合自动化子系统以及联系二者的传输通道及供电车间复示终端构成，系统采用计算机型监控装置，结构形式为1：n点对点结构形式。

（1）主站——设在控制中心内的主站监控系统。（2）被控站——设在主变电所、牵引降压混合所、牵引变电所、降压变电所等内的综合自动化系统。（3）传输通道——利用通信专业提供的数据传输通道。（4）供电车间复示终端——通过调度系统转发信息监视全线供电系统设备的运行情况。

各线分设电力监控系统，对本线的主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所、牵引网等主要供电设施的运行状态及杂散电流的相关参数进行实时监视、控制、数据采集及处理，在控制中心集中实现供电设备的自动化调度管理，以确保牵引供电系统和各线的电力变配电系统安全可靠和经济运行。

六、接触网系统

接触网系统是向电动车组提供电能且无备用的供电设备，接触网研究和设计的原则应满足行车速度、提高技术经济性能、实现运行安全可靠要求。

七、动力照明系统

1、降压变电所

车站可根据用电负荷的分布，在负荷集中的一侧设降压变电所，并与牵引变电所合建为混合变电所。车辆段、控制中心根据用电负荷的分布，设置室内降压变电所为用电负荷供电。

2、动力照明

（1）负荷等级划分。1）一级负荷。通信、信号、应急照明、消防设备、事故风机、防灾报警设备、计算机系统、重要排水泵、自动售检票设备、疏散用自动扶梯及垂直电梯、自动报警系统设备等。2）二级负荷。站台站厅公共区照明、附属房间照明、普通风机、一般给排水泵、自动扶梯、电梯、排污泵等。3）三级负荷。空调机、电热设备、广告照明、清扫及维修机械、锅炉设备等。

一级负荷应由双电源双回线路供电，在供电系统某些部分发生故障时也要保证对其供电。

二级负荷平时由变电所任意一段一、二级负荷母线供电。

三级负荷平时由一路电源供电，当只有一路电源时，应及时从电网中切除。

（2）动力照明配电及控制方式。1）动力设备配电及控制方式。动力设备主要采用放射式配电，部分容量较小、相对集中的二、三级负荷可采用树干式供电。重要一级负荷如信号、通信、车站综控室设备、变电所自用电、自动售检票、消防泵等直接由降压所采用双电源供电至设备末端。

动力设备控制方式：消防设备采用就地控制、车站控制室控制、控制中心远程控制三级控制方式；其它动力设备根据具体工艺流程的需要采用就地控制、车站控制室控制、自动控制等三种方式。2）照明设备配电及控制方式。车站照明按功能分为一般照明、应急照明(兼值班照明)、广告照明、标示照明、设备管理用房照明、安全照明等，其配电方式采用放射式与树干式相结合的方式。

应急照明及疏散诱导指示照明采用eps集中供电，容量满足90分钟供电的需要；车站一般照明光源以日光灯为主，公共场所的灯具选择应以建筑形式相配合；车辆段、停车场等室外场所采用弯灯及投光灯铁塔照明。

照明控制方式：附属房屋照明灯具采用就地控制方式；公共区一般照明采用智能照明控制系统控制；应急照明由防灾自动报警控制。

（3）综合接地系统。各车站均设置综合接地网，以满足牵引变供电设备、车站机电设备、通信信号等信息设备、给排水管及其它接地的要求，接地电阻一般情况下不大于1ω。对于地上车站综合接地网尽量利用建筑基础内的自然接地体，若不能满足设计要求时应敷设人工接地体。

为保证供电系统运行可靠，必须有一个合理的供电方案，使性能价格比合理，操作方便，建设标准适中，机电设备等大部分采用国内技术成熟的产品，有效地控制了投资，国民经济效益显著。

城市轨道交通供电设计探讨:城市轨道交通供电系统设计方法

摘要:随着社会的进步和经济的迅猛增长，城市交通建设也随之快速发展起来。城市轨道交通作为新型便捷的交通工具，已日益发展成为城市交通的重要组成部分。轨道交通供电系统作为维持轨道交通运行的关键环节，理应受到更多的重视与关注。在各个城市的交通系统中，轨道交通的快速、便捷、投资省等多方面优势使得其发展迅速，对于提高人们的生活水平发挥了重要的作用。对城市轨道交通供电系统的设计方法进行了探讨与研究，为优化轨道交通的建设与发展提供参考。

关键词:城市轨道交通;供电系统;设计方法

引言

在经济科技水平迅速发展与进步的今天，人们的生活水平也在不断提高，对交通的需求越来越大，城市轨道交通的出现和发展无疑是缓解城市交通紧张状况的关键。城市轨道交通对于人们的生活有着重要的意义与作用，需要相关人员重视它的建设与发展。本文对城市轨道交通供电系统的设计方法进行了简要分析与探讨，通过对以往轨道交通系统设计经验的总结，以及对设计要求与规范的理解，进一步探讨轨道交通设计的基础内容以及相关条件和要求。

1城市轨道交通发展以及供电系统设计概况

1．1城市轨道交通发展的现状

随着社会的进步与发展，对交通的需求越来越大，为了更好地解决交通不便的问题，一些城市正在大力发展城市轨道交通建设。城市轨道交通是缓解城市公共交通压力的关键环节，尤其其自身的独有优势，不仅具有节能、便捷、环保、安全以及运输能力强的优点，而且符合环保出行和可持续发展的战略要求，因此十分适用于现今城市的发展需求。我国的城市轨道交通建设已迎来了发展的黄金时期，目前有大约30多个城市正在规划或者已经实施了轨道交通的建设工作。尤其是北京、上海等发展比较快的城市，都在大力发展城市轨道交通建设。城市轨道交通具有较多的种类，按其用途的差异可分为多种类别。我国城市轨道交通建设的特点是多城市同步展开，发展势头较猛，且轨道交通更加多元化，如上海、大连、天津等多个城市已经构建了轻轨交通系统。截至2014年，中国大陆已经建成并通车运行的城市轨道交通线路合计超过1700km。根据规划，到2020年，全国将有近50个大中城市拥有城市轨道交通，总里程超过7000km，更多的现代化大都市将不断地加入到城市轨道建设中来。

1．2城市轨道交通供电系统简介

供电系统是城市轨道交通的基础，同时也是较为关键的环节，因此在轨道交通建设的前期要给予足够的重视。随着我国城市轨道交通建设的繁荣与发展，相关的设计水平与施工技术也得到了较快的发展，供电系统的设计方案与理论以及相关的处理软件工具也更加科学合理，在轨道交通设计过程中起到了较好的促进作用。然而目前的许多方法大多只适合轨道交通供电系统的初始规划设计以及方案设计过程中。通过对城市轨道交通工程建设前期准备的探索以及相关供电系统设计等内容的深入研究，并结合轨道交通供电系统的分析，对供电系统设计方法有了更多的了解与深入的归纳，从而构建了一套科学合理的设计方法，能够较好地完成现今轨道交通供电系统设计的前期准备以及相关设计工作。

2城市轨道交通供电系统设计前的准备工作

2．1轨道交通供电系统设计的基本任务

轨道交通设计的前期，也就是轨道交通建议书编制以及工程可行性研究报告编制的过程中，最主要的目标是项目立项的实施可行性与必要性的研究。在轨道交通设计以及建设期间，供电系统的设计与实施是整个轨道交通建设的一部分，供电系统设计的最初目标是针对整体轨道交通的电负荷需求进行估计预算工作，然后结合具体技术方法以及经济这两个方面找到科学合理且切实可行的电源方案以及系统设计方案，使其作为供电系统设计的根本依据，并能够将供电系统中的子项目工程预算大致推算出来。在轨道交通建设的前期阶段，供电系统的设计方案可以大致分为以下几种类型:一是外部电源与变电站的设计方案;二是中压网站的电压等级以及主线方案;三是牵引供电制式和牵引网的根本形式;四是全线降压变电所以及牵引变电所的设置方案。从目前的轨道交通发展状况来看，根据供电系统的不同环节进行分项评估和预算，在整个工程可行性研究阶段，不需要将全部的工程量清单都列出来，主要任务是将变电工程、电缆工程以及牵引变电所工程相应的工程量清单列出即可。

2．2轨道交通供电系统涉及的前期设计条件

在城市轨道交通供电系统设计的初始阶段，供电系统设计团队需要收集和具备大量的资料与资源，例如交通线路资料以及城市车辆资料等，这些资料能够更好地帮助供电系统设计工作的展开，为接下来的设计工作提供科学合理的依据。如果出现一些较为特殊的状况，例如某些重要的专业资料不能够获取到，供电系统设计人员可以将与之相似的工程资料作为参照。在验算过程中，参与这个环节的设计人员借助用电负荷以及电压水平进行验算。

2．3估算用电负荷

城市轨道交通用电负荷大致的构成内容包括车辆牵引负荷、系统负荷以及控制中心等。其中的列车牵引负荷在很大程度上与列车型号以及供电系统设计的承载运输量有关。结合相关情况来看，商业通信、BAS、AFC以及信号综合监控等方面均是对用电负荷造成一定影响的因素。从现有的城市轨道交通设计方案研究与设计经验总结来看，轨道交通的两个车站之间的距离大多在1～2km的范围内，部分区域较大的郊区站与站之间的间隔可扩大到2～3km，从总体上来讲，轨道交通对电力的要求较为平稳。

3城市轨道交通供电系统的设计方法研究

3．1供电系统中外部电源以及主变电所的设计

城市轨道交通的运行需要较为强大的电源作为支撑，在正常情况下用电负荷大多是一级负荷。一般运量较大的轨道交通所需的电功率以及与之对应的用电负荷需求很少被我们关注，因此大多没有被划分到城市用电的整体计划中。现今供电系统所遇到的最大难题，便是怎样借助技术经济规划好电源设计方案，然后从集中供电或者分散供电两种方式中选择一个较为科学合理的方式，或者将两种方式相结合进行设计。城市轨道交通在进行主变电站设计的过程中，需要依据两方面的内容:首先，要把城市轨道的中心点当作基点，再沿线路进行延伸，使得轨道交通线网电源资源能够得到一定的共享。其次，是主变电站的供电范围，每个主变电站之间的距离在大运量的线路要＜15km，中运量应该＜20km，小运量应该在25km以内。

3．2直流牵引供电系统的设计方法

在轨道交通供电系统设计中，设计人员要能够对供电系统有全面的把握，如牵引供电制式设置方案以及牵引变电所设置方案等。根据GB50157—2013《地铁设计规范》、GB/T3317—2006《电力机车通用技术条件》等的有关规定，直流牵引供电变电式分为DC750V以及DC1500V两种，其中后者在经济以及技术方面都占有较大的优势。因此，在城市轨道交通建设中提倡选择DC1500V供电制式。结合我国的现状来看，直流牵引供电系统大致包括了牵引网供电以及走行轨回流方式，而牵引网又分为架空接触网和接触网两种。地面和高架线路方面主要分为柔性架空接触网和接触网两种。在设计时，应当根据行车专业所提供的最大运输能力来确定牵引变电所的设置方案和整流机组容量。供电系统设计人员要能够按照轨道交通所负担的运输量，来具体设计牵引变电所方案与整流机组容量。

3．3中压网络的设计

在进行城市轨道交通供电系统设计的过程中，对直流牵引供电系统电压水平的计算，设计人员要能够根据列车运行图展开合理的运算，从而构建出等效线路模型，该环节需要专业间的配合才能更好地进行。在开始的分析过程中，设计人员要通过基础的公式展开验算工作，对牵引网的电压水平以及钢轨电位进行估测预算，以便于对接下来的设计进行判断，并满足相关规范要求。在最初的分析研究过程中，供电网系统设计要能够充分地将中压网络的电压等级以及主接线两者进行划分。

4结语

城市轨道交通对于城市的发展和建设有着重要的意义，也是推动社会进步发展，提高人们生活水平的重要内容。轨道交通供电系统作为城市轨道交通建设的关键环节，需要有完整的、系统的、科学合理且能够满足建设需求的供电系统设计方案作为支撑。因此，需要对城市轨道交通供电系统的设计方法给予更多的重视与研究，为优化城市的交通系统做好准备，以更好地推动城市轨道交通的建设与发展。

作者：吴凡 单位：厦门轨道交通集团有限公司

城市轨道交通供电设计探讨:城市轨道交通供电系统的设计及应用

摘 要：对于城市轨道交通的供电系统，在前期阶段的研究相当重要，本着设计和理论实践相结合的原则，研究适用于城市轨道交通供电系统的设计方法，能够满足城市轨道交通的供电系统的运行，同时也是有利于日后城市轨道交通设计的科学设计理念。

关键词：城市轨道交通；供电系统；中压电压

我国的经济建设规模不断扩大，带动了城市轨道交通建设也获得了快速的发展渠道。当前，各大城市都在部署或者已经开建各类城市轨道交通，特大城市的城市轨道交通已经进入了智能化网络化的发展时代。因此做好供电系统的设计工作，是发展城市轨道交通建设的动力和源泉。供电系统为城市轨道交通提供了源源不断的运营动力，电能是设备运行的唯一的能源，因此要保证城市轨道交通的安全运行，必须在服务水平、科学性和安全可靠性上下功夫，经过前期关于城市轨道交通的供电系统的研究，已经形成了适用于城市轨道交通供电系统的较为有效的设计理念和方法[1]。

1 城市轨道交通供电系统的设计任务

（1）现代项目管理理论中关于城市轨道交通的前期建设的程序设计、规划运营等，包含了项目的城市轨道交通网络规划可行性研究，城市轨道交通供电网络设计需要的资金支持以及筹措的方案等。具体的内容包括：对城市电网以及电源引入进行初步的调查，对供电系统方案进行初步的确定，对供电制式进行方案的初步设计，对车辆选型、供电牵引等进行去顶，估算供电系统的工程建设的投资，将分部分项的工程投资的估算精度加以控制。最终形成的供电系统的可行性研究报告中，关于供电系统的任务的描述是：确定城市轨道交通供电系统、外部电源、牵引供电方案、PSCADA等关系；电流腐蚀防护、接地计划等。关于工程的，是施工范围包含了电缆工程、变电所、牵引变电所、降压变电所、接触网等，关于供电系统的项目投资共算的误差率不能超过10%[2]。

（2）供电系统的前期设计阶段，根据供电系统设计的基本资料，对线路、行车、车辆等基本条件加以筹划。例如控制中心、车站、区间等关于城市轨道交通的建筑物，以及动力照明负荷等的估算。

2 城市轨道交通供电系统用电负荷估算

（1）对垒车的车辆的牵引负荷以及系统的设计运输能力进行估算，得到的牵引的负荷的年用电量的计算公式为：

G为单列机车的总重，N为日发车对数，T为年运行365天。L为机车运行里程。

不同的列车的运行线路包含了列车的牵引用电和辅助设备的用电，参考了既有线路运行的经验，将数据进行测试和积累，得到了关于列车的牵引设备用电设备的取值[3]。

（2）对动力照明符合的年用电量的计算，关于车站的动力负荷和照明负荷的低压电力的负荷，包含了通信、信号、监控等动力负荷数值，包括通风、排水、扶梯、AFC等。车站的公共其余的照明和附属的用房的照明在设计上根据运营的高峰和非高峰的实践，将灯具的数量进行了选择，开启后，办公管理房建的照明基本全部进入工作状态，设备房建中的照明没有开启。专业的电源以最大运行的状态进入了运行的前期阶段，达到了满载，设备的启动时间和运行错开后，设备的工况模式进入了一个合理的系数状态，能够将全线的年需要用电量的合理系数进行估算，从而能够将配电变压器的容量加以选择。

3 供电系统的方案设计

（1）经过对外部电源方案的规划，根据城市轨道交通的特殊用户的城网建设，估算出一条线路的用电范围在10～40公里之内，需要的功率呈现了线状的分布，采用外部电源方案进行了具体的工程的计算，得到了该城市轨道交通线网络规划的实际用电负荷，构成城市网中实际工程的电源方案，具体根据实际的工程情况进行集中供电和分散供电方式的选择[4]。

（2）经过对外部电源的方案的技术选择，采用集中或者分散的观点方式，主要要对外部主变电所的电源进行规划和设置，供电分区的划分包含了前期供电系统的设计重点和难点，对后期的设计进行了基础的开拓，这一项工作是与市规划部门进行了充分的沟通和协调后，达到的共识。

（3）中压电缆的网络部署方案，是将主变电所和降压变电所加以横向和纵向的连接，形成全线的变电所的牵引和联系，起到了电能的分配和传输的作用。电压等级构成的形式和属性包含了多种电压等级，如10、20、33、35kV的电压等级。技术经济综合比较的内容包括了系统的走向，线路的方案，站点的电力供应等。以此为来选择适合的电压等级。

（4）根据研究，牵引供电的制式、牵引网的设置方案等，根据地铁设计规范中关于供电制式的设计标准，形成了集中轨道建设的方式和架空接触网方式的应用。DV1500V电压等级多用于架空接触网上，如广州、天津等城市轨道交通中常用到的施工技术。DC750V电压等级较多用于接触轨，在一些城市道交通建设中也较为常用。技术的进步已经达到了采用钢铝复合导电轨道技术的阶段。

（5）牵引变电所的设置根据牵引网的等级、电压损失而定，还要考虑杂散电流腐蚀的防护、线路的能耗、电缆的铺设以及运营管理等方面，通过统筹设计，在故障和正常运行的模式下，按照城市轨道交通直流供电系统的牵引标准，要将牵引电压损失考虑在最大电压损失中，同时要将牵引变电所的设置的数量作为电压损失值的关键因素加以考虑。

上述公式可以计算出单边馈电时的最大瞬时电压损失。经过对直流牵引供电系统的电压水平的估算，得到了等效电路的模型的仿真计算，最大的电压损失往往发生在机动车的启动的瞬间，经过简单的计算，可以将牵引网的电压水平和钢轨电位进行初步的计算，得到了变电所的设置方案是可行的。

4 结语

城市轨道交通项目的供电项目进行如前期研究后，对基本任务要进行理解和分析，结合以往的设计方案，设计出适用于当前城市轨道交通供电系统的设计思路和方法。经过实践表明，这一方法能够满足供电系统的前期研究中的工程设计需要，而且具有简单有效的特点[5]。

城市轨道交通供电设计探讨:浅谈城市轨道交通供电设计

摘要：进入二十一世纪以来，随着国家经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。轨道交通配电作为轨道交通的重要构成部分，起着非常重要的作用。

关键词：电源；电力监控；动照

城市轨道交通作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前有地铁、轻轨、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。 它具有节能、省地、全天候、运量大、安全等特点，属绿色环保交通体系，符合我国可持续发展的原则，特别适应于大中城市。

一、外部电源及主变电所

目前国内城市轨道交通的供电方式主要有两种类型：集中供电方式和分散供电方式。

当采用分散供电方式时，各牵引变电所、降压变电所分别由既有电网就近引两路相互独立的35kV或10kV电源供电，轨道交通不设主变电所。采用集中供电方式时，设主变电所，从电网引入的电源少、接入电源的电压等级高、一般不涉及城乡电网变电所改造、由城乡电网引至城市轨道交通主变电所的电缆径路数量少、电源可靠性高、电源工程实施方便、使轨道交通自成供电系统、由于受电电压高，受城乡电网其它用户故障影响较少、运营管理方便，产生的高次谐波注入电网影响相对较少。

二、中压供电网络的构成及电压等级

根据接线形式的不同，中压网络有两种基本构成形式：一种是把全线的车站变电所划分成几个供电分区，每个分区通过最靠近主变电所（或电源开闭所）的车站从主变电所（或电源开闭所）引入两路电源，分区内的各车站变电所以环网形式连接；另一种是把两个相邻车站的变电所为一组，两个车站各从上级变电所取得一路主电源，从相邻站得到另一路电源。

根据网络功能的不同，为牵引变电所供电的中压网络可称为牵引网络；为降压变电所供电的网络可称为动力照明网络。

三、牵引网方式的选择

我国目前城市轨道交通的牵引网受流方式分为两种，一种是接触轨受流，另一种是架空接触网受流，接触轨受流方式又分为DC750V与DC1500V两种情况。

这两种相比较接触轨系统景观效果好，系统维护管理方便，但投资较大，且适应行车速度较低，在遇紧急情况时，存在一定的人身安全隐患。架空接触网系统技术成熟，投资小，适应行车速度较高，安全可靠性高。

四、牵引变电所分布方案

正线牵引变电所的数量、位置及容量，需根据线路平纵断面资料、行车组织方案、车辆编组及负荷情况，通过牵引供电计算确定，牵引变电所之间采用双边供电，以提高供电质量和节省能源。

五、电力监控系统

电力监控系统是由设置在控制中心的主站监控系统、设置在各种变电所内的综合自动化子系统以及联系二者的传输通道及供电车间复示终端构成，系统采用计算机型监控装置，结构形式为1：N点对点结构形式。

（1）主站――设在控制中心内的主站监控系统。（2）被控站――设在主变电所、牵引降压混合所、牵引变电所、降压变电所等内的综合自动化系统。（3）传输通道――利用通信专业提供的数据传输通道。（4）供电车间复示终端――通过调度系统转发信息监视全线供电系统设备的运行情况。

各线分设电力监控系统，对本线的主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所、牵引网等主要供电设施的运行状态及杂散电流的相关参数进行实时监视、控制、数据采集及处理，在控制中心集中实现供电设备的自动化调度管理，以确保牵引供电系统和各线的电力变配电系统安全可靠和经济运行。

六、接触网系统

接触网系统是向电动车组提供电能且无备用的供电设备，接触网研究和设计的原则应满足行车速度、提高技术经济性能、实现运行安全可靠要求。

七、动力照明系统

1、降压变电所

车站可根据用电负荷的分布，在负荷集中的一侧设降压变电所，并与牵引变电所合建为混合变电所。车辆段、控制中心根据用电负荷的分布，设置室内降压变电所为用电负荷供电。

2、动力照明

（1）负荷等级划分。1）一级负荷。通信、信号、应急照明、消防设备、事故风机、防灾报警设备、计算机系统、重要排水泵、自动售检票设备、疏散用自动扶梯及垂直电梯、自动报警系统设备等。2）二级负荷。站台站厅公共区照明、附属房间照明、普通风机、一般给排水泵、自动扶梯、电梯、排污泵等。3）三级负荷。空调机、电热设备、广告照明、清扫及维修机械、锅炉设备等。

一级负荷应由双电源双回线路供电，在供电系统某些部分发生故障时也要保证对其供电。

二级负荷平时由变电所任意一段一、二级负荷母线供电。

三级负荷平时由一路电源供电，当只有一路电源时，应及时从电网中切除。

（2）动力照明配电及控制方式。1）动力设备配电及控制方式。动力设备主要采用放射式配电，部分容量较小、相对集中的二、三级负荷可采用树干式供电。重要一级负荷如信号、通信、车站综控室设备、变电所自用电、自动售检票、消防泵等直接由降压所采用双电源供电至设备末端。

动力设备控制方式：消防设备采用就地控制、车站控制室控制、控制中心远程控制三级控制方式；其它动力设备根据具体工艺流程的需要采用就地控制、车站控制室控制、自动控制等三种方式。2）照明设备配电及控制方式。车站照明按功能分为一般照明、应急照明(兼值班照明)、广告照明、标示照明、设备管理用房照明、安全照明等，其配电方式采用放射式与树干式相结合的方式。

应急照明及疏散诱导指示照明采用EPS集中供电，容量满足90分钟供电的需要；车站一般照明光源以日光灯为主，公共场所的灯具选择应以建筑形式相配合；车辆段、停车场等室外场所采用弯灯及投光灯铁塔照明。

照明控制方式：附属房屋照明灯具采用就地控制方式；公共区一般照明采用智能照明控制系统控制；应急照明由防灾自动报警控制。

（3）综合接地系统。各车站均设置综合接地网，以满足牵引变供电设备、车站机电设备、通信信号等信息设备、给排水管及其它接地的要求，接地电阻一般情况下不大于1Ω。对于地上车站综合接地网尽量利用建筑基础内的自然接地体，若不能满足设计要求时应敷设人工接地体。

为保证供电系统运行可靠，必须有一个合理的供电方案，使性能价格比合理，操作方便，建设标准适中，机电设备等大部分采用国内技术成熟的产品，有效地控制了投资，国民经济效益显著。

城市轨道交通供电设计探讨:SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用设计

摘 要 SCADA是数据采集与监控系统，实现远方电力运行设备的控制和监控，进而促进电力安全运行水平的提高。文章主要介绍了城市轨道交通供电系统的组成以及SCADA系统的功能。

关键词 SCADA；轨道交通；数据采集与监控

电力监控系统SCADA也被称作远动监控行业数据采集系统，其作用主要是对远方运行的电力设备进行监测与控制，从而保证电力运行的安全。SCADA系统主要有变电站综合自动化系统、通信通道及调度站主站系统三个大的部分构成。

1系统组成及设计

SCADA系统的控制中心选为自动化系统，其中主要设备包括web服务器、系统服务器、以太网交换机、打印服务器、系统维护工作站、操作员工作站，以及网络打印机和网络连接附件等等。

1.1控制中心调度系统设计

对于城市轨道交通供电系统而言，调度系统与控制中心主要采取分层、分布式开放局域网结构。其中，中心调度系统主要包含的设备有：两台三层以太网交换机；打印机服务器、操作员工作站、系统服务器各两套；web服务器、系统维护工作站各一套；四套网络打印机及网络连接的其他附件工程；在该控制中心调度系统中，还可以实现与其它设备系统连接的需要。

1.2变电自动化系统设计

随着国电南自生产NDT650变电所综合自动化系统在车站级监控系统中的应用，其结构为分层分布式。系统由站级管理层、间隔设备层以及网络通信层三部分组成。

其中站级管理层是在综控屏内设置的便携式维护计算机、SCADA操作员站，以及冗余热备的通信管理装置。网络通信层则是变电所内的通信接口和网络，间隔单元的数据交换工作则由变电所内的站级管理和通信网络层完成。间隔层设备包括供电一次设备中分散安装的各类微机保护测控单元、硬节点输出的现场设备、信息采集设备等。在变电所自动化系统中，通过间隔层设备完成了所内综合自动化系统的接口，而且实现了控制接触轨道隔离开关的功能。

在整个系统中，以远动控制方式控制系统的正常运行；在检修系统设备时，则通过变电所内的设备本体控制或者所内集中控制。将远方/当地选择开关设置在开关柜上。三级控制方式的使用，形成了相互闭锁的作用，确保了安全的系统控制性能。

1.3车辆段供电检修车间复示系统

在城市轨道交通供电系统中，对全线杂散电流以及触网设备进行监测时采用复示系统，也能对全线的变电所设备进行有效的监视，从而将现场的事故信息及时的提供给供电维修人员，提高了事故的处理效率，也最大程度的缩短了断电的时间，控制中心通过远程通信，对维修调度作业实现了实时接送，及时的将第一手资料传送至检修人员。

1.4通信通道和设备

控制中心和主变电站、牵引降压混合变电所、降压变电所等站所之间的通信系统，以两路100M光纤建立同心通道，提供RJ45物理通信结构。通过地铁内部数字光纤网及路由器将控制中心与车辆段复示系统相连，从而实现了与监控中心系统之间的通信。

2 SDCDA系统功能设计

2.1通信功能

控制中心监控系统是由系统服务器完成实时数据的采集功能，通过以太网通道采集全线变电站综合自动化系统将变电所内电气涉笔信息予以采集。其中通信专业采取了主备工作方式，有两个以太网通道。系统在正常运行的情况下，综合自动化系统和中心监控系统之间的通信通过一个信道完成；如果信道出现故障，中心系统则会自动切换到备用信道，以此来保证通信功能。在通信过程中，通常以文本的形式将通信报文保存在系统内，监控系统四个大小固定的文件保存在计算机内，作为变电所综合自动化系统通信报文的记录，方便系统维护人员的使用。

2.2采样数据的显示和查询

系统控制和维修人员可以在监控计算机上及时的查询实时采样数据，其中数据的显示形式有两种形式：表格显示和图形显示。对于控制中心监测系统来说，通常将历史数据存储与系统服务器中，包含测量量、事件等数据信息的存储。通过历史曲线、事件预览表、历史报表的调出可以将先前存储的历史数据显示。还可以设定报表显示和曲线显示的历史数据存储周期，从而方便用户通过报表或画面的形式将历史存档数据显示。在数据库中记录了事件信息，历史时间的查询显示可通过事件一览表实现。

2.3控制操作

系统的控制功能采用了远程控制、设备本体控制、变电所内集中控制三级控制方式。在系统运行的过程中，控制中心具有操作权限，由其完成监控功能，而站内的计算机控制功能则闭锁，如果现场出现紧急情况时，变电所计算机会接收到控制中心下放的控制权限，此时控制功能有站内监视计算机完成，控制中心的控制权限失去，控制中心在下发和收回权限时，需经变电所监控值班人员确认方可进行。

2.4报警功能

在出现以下情况时，系统将启动报警器进行报警：事故报警，厂站出现事故跳闸信息，形成事故后，此时系统会形成强烈的告警。变位报警，系统在正常变位时，窗口中的变位点会发生变色并闪烁，推出文字信息，根据需求启动声音报警。越限告警，对报警模拟量的上限和下限值进行设定，在越限状态改变时，同时启动告警，在窗口显示相关的文字与数据。预告报警，在和接口设备通信时，如果通讯中断，系统会发出告警信息，提示相关工作人员对故障进行处理。如果发生各种告警信息，数据库会将各种信息进行明确分类，归档，并根据类型和时间采取分别检索和处理。其中，调度员必须要对事故变位和操作变位进行确认更新，避免将变位状态和事故状态永久保留。

2.5其他功能

全线的权限管理一致性的实现通过系统的集中管理完成。任何位置的工作站登录系统均有着相同操作过程，在操作时使用的用户名、用户类型以及密码信息需要一致。

3 SCADA通讯

在上海地铁八号线中，SCADA系统主站此采用了4台SUN-V440服务器，交换机则是采用思科2950，在一期从站用的是研华工控一体机，型号为AWS-8259TP-XA，通信环网交换机用的是HIRSCHMAN--RS2-4R。在城市轨道系统中，变电站的地理位置分布较为广泛，分散。为了确保控制中心系统与站点，以及各个站间的相互联系，进行工作协调，则是采取了专用的综合业务数字通信网完成不同类型信息的相互交换，如数据信息、语音和图像信息等。将这些交换系统根据功能可划分为数据通讯子系统、专用于列车运行调度的通信系统、闭路电视系统、广播系统等等，此网络系统属于广域网范畴，是由通信专业完成其建设维护。就目前而言，城市交通轨道中通信主干网主要有两种形式：同步数字体系（SDH）和异步转移模式（ATM）。其中SDH是以时分复用为基础的传输技术，支持固定接入速率；采取了点对点的直线线路模式，可对线路进行1：1的保护。ATM技术则是以统计时分复用为基础的传输技术，能够灵活分配虚电路带宽，有较强的扩展能力，对于图像信息的传输中有着较大的优势。通过SCADA系统设备连接主干网和数据信息子系统，最终实现轨道交通供电系统内的信息传输。

4 接口

只有通过通信专业通道，同时将信息发送至系统中，才能够将整个系统功能完成。通信专业提供的接口形式为的信号至城市轨道交通供电系统服务器屏柜的接口设备，实现了系统控制的对时功能。通信专业提供的双以太网完成了综合自动化系统的通信。控制中心通信和城市轨道专用数字光纤网完成了复示系统接口。

5结论

SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用，确保了轨道交通供电系统的稳定和安全，为城市轨道的正常运行提供了可靠的技术保障，为城市轨道交通运输的安全、可靠发展奠定了基础。