安科瑞 師晴晴
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
0、前言
在高速鐵路路網(wǎng)建設(shè)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(shè)計建設(shè)的基本原則。
成都東客站是目前西南地區(qū)規(guī)模大、功能設(shè)施、現(xiàn)代化程度高的客運樞紐站。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(shè)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(shè)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(shè)有14個站臺、26條股道；站房面積大約108000㎡，設(shè)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（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 高的性與可靠性。綜合交通樞紐運營必將帶來大量的人群聚集，為確保、對照明、通風等系統(tǒng)的持續(xù)可靠運行提出了高的要求。
b 長時間持續(xù)穩(wěn)定運行。綜合交通的功能要求站房設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)施分布空間廣、客流密度高的綜合交通設(shè)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(shè)施水準，要求對應設(shè)施管理水平要有相應的提升，以便充分發(fā)揮設(shè)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(shè)施整體能源系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測管理，以提供設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)施規(guī)模巨大，空間分布廣，能源系統(tǒng)種類較多，耗能設(shè)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(shè)計也提出了特殊要求。
b 空間分布廣對通信網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)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(shè)備適應性的要求。高鐵樞紐內(nèi)部負載設(shè)備復雜多樣，要求能耗與能效監(jiān)測設(shè)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(shè)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(luò)與測控層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以及底層能耗與能效監(jiān)測設(shè)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(luò)層和測控層。
圖2 系統(tǒng)拓撲圖
如圖所示：現(xiàn)場中的IO設(shè)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大數(shù)量為32臺。在現(xiàn)場6間弱電機房內(nèi)設(shè)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(shè)備列表如表格1所示：
表1 能源管理系統(tǒng)主站設(shè)備清單
在成都東客站中央監(jiān)控室，設(shè)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(shè)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(shè)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(luò)同下位設(shè)備連接。
3.2.2 主干數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)
設(shè)備列表如表格2所示：
表2 網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備清單
主干網(wǎng)絡(luò)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(luò)
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(luò)，傳輸負載設(shè)備能耗與能效實時數(shù)據(jù)。
3.2.4 測控層硬件設(shè)備（見圖4）
分布于能源系統(tǒng)底層各處負載設(shè)備，實現(xiàn)負載設(shè)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(shè)備名稱：PZ80L-E4/K
■為標配，□為選配
表3 現(xiàn)場設(shè)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(shè)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(luò)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(shè)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(shè)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(shè)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(luò)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、可靠、穩(wěn)定，為大型公建設(shè)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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