城市轨道交通供电系统2

城市轨道交通供电系统2城市轨道交通机电设备第三章第五节、SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）•电力监控SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）又称为远动监控和数据采集，主要用以实现对远方电力运行设备的监视和控制，以提高供电安全运行水平。电力监控•一.电力监控的基本理论•1.概述•电力监控系统又称电力SCADA系统或者远动系统，往往简称SCADA系统，有时也称PSCADA系统。电力监控系统由设置在控制指挥中心的电力调度系统、设置在各变电所内的全所综合自动化系统以及用于数据传输的专用数据通信通道构成，其作用是完成对城轨供电系统主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所等不同类别变电所内的高压66～110kV设备、中压10～35kV设备、直流750V或直流1500V设备、低压400V设备、交直流电源屏、排流柜、轨道电位限制装置及接触网系统的实时控制和数据采集，监视供电系统设备运行情况，及时掌握和处理供电系统的各种事故、警报事件，保证供电的可靠性、安全性。2.一般要求①电力监控系统在控制中心应该设有电力调度中心。如果采用电力监控系统集成于综合监控系统的建设模式，电力调度中心由综合监控系统统一设计；如果电力监控系统是独立建设模式，中心内须设置一套中央监控系统，采集各变电所的“三遥”信息，实现对全线供电系统的远程监控功能。②中央监控系统的构成方式应该保证系统运行的可靠性，系统中的关键设备，如系统服务器、前置数据处理机、交换机等进行冗余配置。系统计算机访问模式、网络配置形式等可根据当时技术条件选择适用于工程实际的方案。该要求适用于电力监控系统独立建设模式。③为了满足电力调度中心与变电所值班、维护人员的通信需求，在电力调度中心须设置电力调度电话总机，各变电所内设电力调度电话分机。主变电所根据当地电力部门的要求装设与上级电力管理部门联系的调度电话。④电力监控系统的通信通道必须冗余配置，主、备用通信通道应支持手/自动切换功能。通信接口类型可以选择为串口或者以太网口等，但是其通信速率不得低于相关规范的要求。当电力监控系统独立建设时，此处通信通道指的是电力调度中心与变电所综合自动化系统之间的通道。⑤全线各变电所设置变电所综合自动化系统，各变电所综合自动化系统均可以脱离控制中心独立运行。⑥变电所综合自动化系统为分层、分散式结构。根据设备功能，自动化系统分为三层：基础设备层、数据传输层、网络管理层。⑦如果变电所为无人值守的管理模式，且经济条件许可，在变电所主要设备房间内可设置闭路电视监控装置。在电力调度中心设置图像监视终端，以实时监视变电所内的情况。⑧电力监控系统硬件属于国内成熟产品，应该优先选用技术成熟、功能完善、性能优越、国内领先的电力监控系统软件。⑨电力监控系统设备选型应该立足于国产化设备。⑩各级监控网络及系统设备应满足电磁兼容的各项标准和要求。如果所建设的工程有远期延伸规划，系统设计时应适度预留远期扩展裕量。3.监控对象电力监控系统要实现遥控、遥测、遥信等功能，应该以监控对象为基础进行系统的构建。在系统设计时，首先应该明确供电系统需要监控的范围和具体对象，然后根据这些对象的具体运行方式、控制模式等情况进行系统功能及软硬件设计。电力监控系统监控对象随不同地区、不同类型供电系统而不同，具体监控对象需要按照供电系统的具体内容而定。以下内容为城轨供电系统的典型监控内容，仅用于参考，具体到某个工程时，应该根据该工程的供电系统实际情况、电力调度部门的具体需求进行修改。下述为主变电所监控对象。主变电所综合自动化系统接入综合监控系统或者直接通过通信网络接入电力监控系统，实现控制中心对主变电所的监控功能。1）牵引降压混合变电所①交流35KV开关柜（接口在Ⅰ、Ⅱ段进线柜和母联柜内）。②直流1500V开关柜（接口在负极柜内）。③整流变压器（接口在整流变温控器就地箱内）。④整流器（接口在1﹟整流器内）⑤动力变400V开关柜（接口在Ⅰ段开关柜内）⑥跟随所400V开关柜（接口在Ⅰ段开关柜内）以上是用光缆进行通讯的⑦排流柜（接口在排流柜内通信端子处）⑧钢轨电位限制装置（接口在柜内的通讯端子处）⑨交直流屏（接口在直流屏的通信端口出）⑩直流电动上网隔离开关、纵向隔离开关（接口在隔离开关的通信端子处）以上是用屏蔽双绞线进行通讯的。2）降压变电所•①交流35KV开关柜（接口在Ⅰ、Ⅱ段进线柜和母联柜内）。②动力变400V开关柜（接口在Ⅰ段开关柜内）③跟随所400V开关柜（接口在Ⅰ段开关柜内）④钢轨电位限制装置（接口在柜内的通讯端子处）⑤交直流屏（接口在直流屏的通信端口出）二.材料与工具•材料：光缆、尾纤（型号须和光缆一致）、熔接盒、屏蔽双绞线。•本线所用的光缆分为4芯单模铠装光缆和4芯多模软光缆•单模光缆型号：GYTZA53-4B1•多模光缆型号：MPC-G-ZO-4A1B•多模与单模的区别：•多模光纤是可传播多种模式电磁波的光纤。根据横截面折射率分布不同可分阶跃型多模光纤和梯度（渐变）型多模光纤。前者模间色散大，传输的信息容量较小；后者模间色散小，可传输的信息容量较大。多模光纤芯径较大，一般为50μm或62.5μm，其数值孔径为0.275。与单模光纤相比，芯径大得多，制造较容易，使用较方便，例如容易相互熔接，容易与无源器件、光源和光检测器件配接使用。但色散大得多，传输容量较小。单模光纤只能传导单一基模的光纤。圆芯折射阶跃分布的光纤维持单模传输出的条件是规一化频率值小于等于2.405，还有其他折射率分布（如图示）。表征单模光纤除了用与多模光纤相同的一些传输性能指标和结构指标外，还应包括截止波长、零色散波长和模斑尺寸。在实用中，单模光纤的抗弯曲和微弯特性是重要的，单模光纤的制造工艺、熔接和耦合技术已经成熟，其品种繁多，应用广泛，产量已超过多模光纤。除普通单模光纤外，还有具有特殊色散特性和偏振特性的单模光纤。制造单模光纤的材料有以二氧化硅为基础的玻璃及重金属氟化物玻璃。各种单模光纤可分别在高速率通信系统、局部地区网线路和传感器等器件中应用。沈阳地铁电力监控系统SCADA系统电力监控中心通信通道变电所综合自动化系统牵引降压混合变电所综合自动化系统降压变电所综合自动化系统主变电所综合自动化系统•沈阳地铁一号线中央监控系统中控制中心选用DSC-9000U自动化系统，其主要设备包括以太网交换机、系统服务器、web服务器、打印服务器、操作员工作站、系统维护工作站、网络打印机以及网络连接附件等•变电所自动化综合系统采用国电南自NDT650自动化系统，其采用分层分布式结构，即站级管理层、网络通信层和间隔设备层。•站间管理层设备包括控制信号盘及盘内的通信交换机、交换机、一体化监控计算机；•网络通信层是两个独立的以太网接口，互为备用；•间隔管理层是分散安装于供电设备就地的微机保护测控、信息采集等装置。第六节、动力照明供电系统•动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。•每个车站应设降压变电所。•车站动力照明采用380/220V三相五线制系统配电。车站设备负荷分三类：一类负荷：事故风机、消防泵、主排水站、售检票机、防灾报警、通信信号、事故照明；二类负荷：自动扶梯、普通风机、排污泵、工作照明；三类负荷：空调、冷冻机、广告照明、维修电源。第七节、杂散电流及其防护杂散电流的形成流经牵引轨的牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上的电流就是杂散电流，也称做迷流。第四节城轨供电系统的特点杂散电流的影响和危害杂散电流会对地铁中的电气设备、设施的正常运行造成不同程度的影响，以及对隧道、道床的结构钢和附近的金属管线造成危害。第四节城轨供电系统的特点地下金属结构被杂散电流腐蚀的基本原理(1)腐蚀过程电池Ⅰ为A钢轨（阳极区）→B道床、土壤→C金属管线（阴极区）；电池Ⅱ为D金属管线（阳极区）→E土壤、道床→F钢轨（阴极区）。(2)腐蚀特点杂散电流腐蚀一般的特点有腐蚀激烈、集中于局部位置；当有防腐层时，又往往集中于防腐层的缺陷部位。项目自然腐蚀杂散电流腐蚀钢铁外观孔蚀倾向较小，有黄色或黑色的质地较疏松的锈层，创面边缘不整齐，清除腐蚀产物后创面较粗糙。孔蚀倾向大，创面光滑，有时是金属光泽，边缘较整齐，腐蚀产物似碳黑色细粉状，有水分存在时，可明显观察到电解迹象。环境几乎在土壤中均可发生。一般土壤电阻率大于10000Ω•cm环境下，腐蚀较困难。铅外观腐蚀均匀，有空洞时亦表现浅皿状，腐蚀物为不透明的粉状物。空洞内面粗糙，创面呈壕状，长行分布不匀或沿电缆呈一直线分布，腐蚀物为透明的或白色的结晶物。环境水的PH值一般在6.8—8.5范围之外，氯化物浓度大。地下水为中性，普遍会有氯化物，碳酸盐，硫酸盐。杂散电流腐蚀的防护•杂散电流的防护原则轨道交通直流牵引供电系统中，只要用走行轨兼做回流导体，杂散电流的产生是不可避免的。为了减少杂散电流的危害，就应当设法减少杂散电流量。这就需要采取有效的防杂散电流措施，使杂散电流量控制在允许的范围内。杂散电流的防护工程基本上采用“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。以防为主•控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的结构钢筋。具体实施时，由于涉及到的专业多，各专业、各工种必须紧密配合，尤其在施工设计阶段更要考虑综合防治措施，尽量减少直流系统与其他建筑物的电气连接。可采取的措施有:牵引变电所内和区间的直流供电设备在安装时与结构钢筋和结构主体绝缘安装；走行轨道在施工时，采用与轨道道床绝缘的安装方式；由外界引入轨道交通内部或由轨道交通内部引出的金属管线均应进行绝缘处理后方可引入和引出；在轨道交通线内部设立结构钢筋电气连通，把所有结构钢筋和接地点连接在一起，将泄漏的杂散电流排流回直流系统。以排为辅•设置杂散电流的收集系统。此收集系统为杂散电流从回流轨上泄漏后遇到的第一道小电阻的回流通道，可以将杂散电流尽量限制在本系统内部，防止杂散电流向本系统以外泄漏。高架区段杂散电流排流系统•上海市轨道交通高架线路一般采用现浇混凝土简支箱梁结构形式，箱梁与桥墩之间通过板式橡胶支座安装，起到绝缘安装的效果。在杂散电流防护系统中，现浇混凝土简支箱梁内部的表面钢筋网与主体结构钢筋网焊接，作为收集和排流的通道，是杂散电流防护的第一道防线。用铜排引出结构表面作为排流铜端子，利用1×150ｍｍ2电缆把每段现浇混凝土简支箱梁的排流铜端子连接起来，再通过安装在变电所内的排流柜，把散落在区间的杂散电流排流到直流供电系统，起到杂散电流的防护作用。同时，铜端子也可作为杂散电流监测系统的监测点。盾构隧道区间杂散电流排流系统•盾构隧道区间是由圆形管片一片一片通过螺栓连接在一起，每个盾构管片内有结构钢筋。在隧道内安装的管片是预制的。按杂散电流专业的要求，每个管片内结构钢筋成网状，焊接在一起，使管片内部结构钢筋电气连通，通过钢垫圈将电气连接点良好引出。隧道管片拼装作业时，通过螺栓和螺母将各隧道管片结构钢筋全部电气连通，形成等电位体。环、纵两向通过螺栓将每块管片、每环管片连成一体，形成一个法拉第笼，对地铁进行电气屏蔽，以防止地铁杂散电流对外泄漏，减少对地下环境的污染。整体道床杂散电流排流系统•整体道床用于地下区间隧道内时，由于整体道床位于走行轨的下面，与轨道距离最近，最容易直接收集轨道泄漏的杂散电流。因此，在盾构隧道内，利用整体道床内部结构钢筋的电气连接，建立主要杂散电流的收集网，最能从根本上解决杂散电流的防护问题。但整体道床的设计需考虑地震等自然条件的影响。在一定位置设沉降缝，在沉降缝位置引出道床钢筋连接铜端子，用1×150ｍｍ2电缆将沉降缝两侧道床结构钢筋进行电气连接，然后通过牵引变电所的排流柜将杂散电流排流回直流系统，起到杂散电流防护的作用。同时，引出的铜端子为杂散电流的监测提供了直接监测点。•整体道床用于高架区间时，由于现浇混凝土简支箱梁形式的采用，杂散电流基本BuB上得到控制，因此，在该整体道床内部的结构钢筋不再做杂散电流防护电气连接，只作为结构主钢筋起