江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
1 地鐵能耗分析
地鐵是大運量的城市軌道交通運輸系統，也是耗電量的大戶(hù)。地鐵運營(yíng)過(guò)程中消耗能源的主要形式是電能。根據對地鐵用電負荷的統計分析，能耗主要分布在列車(chē)牽引用電和各種動(dòng)力照明設備用電，如通風(fēng)空調、自動(dòng)扶梯、照明、弱電設備等方面。圖1是地鐵各系統耗能分布圖。--能源管理系統在城市軌道交通中的應用
圖1 地鐵各系統耗能分布圖
從圖1中可見(jiàn)，地鐵列車(chē)牽引用電和各種動(dòng)力照明用電量比例約各占50%。牽引供電、通風(fēng)空調、電扶梯、照明等能耗占地鐵總能耗的90%左右，是節能工作的重點(diǎn)。因此，應對地鐵中主要用電設備以及持續性運轉的大負荷容量設備加強能源管理和監控，并對采用變頻等節能技術(shù)措施的設備做好經(jīng)濟技術(shù)考核和對比分析工作。
2 地鐵能源管理系統的可行性分析
目前，綜合監控系統已在全世界范圍內的城市軌道交通工程中成功應用，并且帶來(lái)了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。綜合監控系統是一個(gè)大型的綜合自動(dòng)化系統，它采用通用的軟件平臺、一致的硬件架構、統一的人機界面，通過(guò)對相關(guān)系統的集成和互聯(lián)，建立了一個(gè)高度共享的信息平臺，實(shí)現地鐵各系統間的信息互通與資源共享，從而提高了日常管理與調度工作的效率和地鐵運營(yíng)的整體服務(wù)水平。
另外，國內新建地鐵的低壓配電柜和環(huán)控電控柜已采用智能開(kāi)關(guān)柜設計方案。低壓配電柜、環(huán)控電控柜內智能網(wǎng)絡(luò )的構成是柜內智能儀表通過(guò)冗余的現場(chǎng)總線(xiàn)，同時(shí)通過(guò)智能通信管理器將數據信息上傳至綜合監控系統。采用這種方式不僅能確保采集的設備電能數據能夠及時(shí)發(fā)送到監控系統，而且可靠性高、系統構成簡(jiǎn)單、經(jīng)濟，便于集中管理。
地鐵綜合監控系統的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )等硬件和底層現場(chǎng)總線(xiàn)等基礎構架，為能源管理系統的實(shí)施創(chuàng )造了非常有利的條件。在此基礎上，采用先進(jìn)可靠的能源管理軟件、硬件，完全可以建立一套完整的、具有先進(jìn)水平的地鐵能源管理系統。
3 地鐵能源管理系統在軌道交通11號線(xiàn)安亭站地塊的應用
3.1 項目概述
安亭站位于上海嘉定區安亭鎮曹安公路墨玉路，為上海軌道交通11號線(xiàn)的高架島式車(chē)站，于2010年3月29日啟用。上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年8月承接軌道交通11號線(xiàn)能源管理系統的設計及施工。實(shí)現了對配電室內的高壓，低壓進(jìn)線(xiàn)、電容補償、聯(lián)絡(luò )、出線(xiàn)回路進(jìn)行遠程監控。Acrel-5000型能源管理系統預留了擴展接口，可方便進(jìn)行擴展。
整個(gè)系統采用網(wǎng)絡(luò )分布式結構，監控主機位于監控中心值班室（位于中心變配電室內）內，系統采用開(kāi)放的通訊協(xié)議，通過(guò)RS-485現場(chǎng)總線(xiàn)與高低壓配電系統等相連，實(shí)現數據通訊功能。
3.2 組網(wǎng)結構
該系統主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構，如圖2所示共分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。
圖2 組網(wǎng)結構圖
現場(chǎng)設備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò )中用于電參量采集測量的各類(lèi)型的儀表和保護裝置等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素。該項目中包括M5系列綜保、ACR系列網(wǎng)絡(luò )儀表及WHD系列溫濕度控制器，共實(shí)現對407個(gè)現場(chǎng)設備進(jìn)行監測和管理。
網(wǎng)絡(luò )通訊層是由通訊服務(wù)器、接口轉換器及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等組成。該層是數據信息交換的橋梁。
站控管理層是針對配電網(wǎng)絡(luò )的管理人員，該層直接面向用戶(hù)。該層也是系統的最上層部分，主要由能源管理系統軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等組成。
3.3 設備參數列表
3.4 系統設計參數
3.5 系統功能及軟件界面
3.5.1 分類(lèi)、分項能耗數據統計
系統具備歷史數據、報警信息等的存儲功能，存儲歷史數據保存時(shí)間大于三年。系統同時(shí)具備將分類(lèi)、分項能耗數據按“需要發(fā)送至上級數據中心的能源數據”的要求發(fā)送至上級數據中心的功能。界面如圖3。
3.5.2 能耗數據的實(shí)時(shí)監測
系統具備良好的開(kāi)放性，可對用戶(hù)需求進(jìn)行功能擴展，在基本分析功能的基礎上為用戶(hù)定制個(gè)性化報表和分析模板；系統具有報警管理功能，負責報警及事件的傳送、報警確認及報警記錄功能以便告知用戶(hù)或供用戶(hù)查詢(xún)；系統具備權限管理、系統日志及系統參數設置等功能。界面如圖4。
3.5.3 用能情況的同、環(huán)比分析
對各分類(lèi)、分項能耗（標準煤量或千瓦時(shí)）和單位面積能耗（標準煤量或千瓦時(shí)）進(jìn)行按月、年同比或環(huán)比分析?？深A置、顯示、查詢(xún)和打印常用建筑能耗統計報表。界面如圖5。
3.5.4 建筑能耗數據分析
系統對分類(lèi)、分項能耗數據進(jìn)行采集匯總后，可生成各種數據圖表、餅圖、柱狀圖等，實(shí)時(shí)反映和對比各項采集數據和統計數據的數值、趨勢和分布情況。系統可按總能耗和單位面積能耗進(jìn)行逐日、逐月、逐年匯總，并以坐標曲線(xiàn)等各形式顯示、查詢(xún)和打印。界面如圖6。
3.5.5 遠程網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)功能
系統以Web發(fā)布后可進(jìn)行遠程網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)?；?Net平臺，使用ASP.Net、JQuery技術(shù)開(kāi)發(fā)，可通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)，具有跨平臺的特性，用戶(hù)可通過(guò)各種移動(dòng)終端（筆記本、平板電腦、手機等）訪(fǎng)問(wèn)。界面如圖7。
圖3 分類(lèi)、分項能耗數據統計 圖4 能耗數據的實(shí)時(shí)監測
圖5 用能情況的同、環(huán)比分析 圖6 建筑能耗數據分析
圖7 遠程網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)功能
4 結語(yǔ)
“只有可被測量的才是可被管理的。”地鐵能源管理系統的總目標是建立一個(gè)全線(xiàn)性或者整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )的能源管理系統，構建一個(gè)覆蓋列車(chē)牽引用電、各車(chē)站動(dòng)力照明設備用電，以及車(chē)輛段電能、燃氣、自來(lái)水等能源介質(zhì)的自動(dòng)監控系統。地鐵在滿(mǎn)足公共交通功能需求的同時(shí)，應按照合理用能的原則，推進(jìn)先進(jìn)節能技術(shù)的應用，加強節能管理和能耗控制，以提高能源利用效率，降低運營(yíng)成本。