模块5-城市轨道交通供电新技术《城市轨道交通新技术》教学课件

《城市轨道交通新技术》✩精品课件合集第X章XXXX模块5城市轨道交通供电新技术城市轨道交通供电新技术第五章城市轨道交通供电新技术第一节概述

第二节SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用

第三节城市轨道交通供电系统中压环网新技术

5.1概述

概述:牵引变电所、电力机车、接触网是城市轨道交通系统中最重要的组成部分。牵引变电所通过接触网给电力机车提供电能，所以牵引供电系统被誉为城市轨道交通的翅膀。牵引供电系统由电网输入线路、牵引变电所、馈电线、接触网、回流线等组成供电网络。城市轨道交通电能取自城市电网，其供电方式有集中式、分散式、混合式三种。一、城市轨道交通供电传统技术介绍与城际铁路的交流工频式供电制不同，城市轨道交通统一采用直流供电制式。5.1概述（一）城市轨道交通供电制式

牵引网的供电制式主要包含电流制、电压等级和馈电方式，世界各国城市轨道交通均采用直流供电制式;其电压在DC600V-DC1500V之间，我国规定采用DC750V和DC1500V两种。牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型。一般DC750V采用第三轨馈电方式，DC1500V采用架空接触网馈电方式。经测算采用DC750V与DC1500V供电方式单位工程成本接近，从经济上、运营维护的合理性以及备件的通用性等多方面考虑，选用DC1500V更有利一些。5.1概述选择合理的供电制式要依据以下原则：（1）要与客流量相适应。城市轨道交通设计的基础为预期乘坐旅客流量。根据预测客流量选择合适的电动客车类型，一般大运量的城市轨道交通系统，多采用DC1500V电压，架空接触网馈电；中小运量的城市轨道交通系统多采用DC750V和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用DC1500V接触网馈电；长春轻轨采用DC750V接触网馈电。（2）供电要求安全可靠。城市轨道交通是城市公共交通系统中的脊梁，一旦发生故障，造成列车停运，就会影响市民生活，引起城市交通混乱。安全可靠是选择供电制式的重要条件之一。（3）牵引网使用寿命长，减少维修工作量，降低轨道交通运营成本。（4）根据城市人文景观、地理环境需要选择合适的牵引网。（5）便于安装和事故抢修。选用的牵引网应便于施工安装以及正常运营后的日常维修维护，一旦发生故障，尽快恢复运营。5.1概述（二）接触网

接触网是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，占有非常重要的位置，是传递能量的桥梁。接触网分为柔性接触网和刚性接触网，柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成，刚性接触网是通过改革研制的新产品，相对柔性接触网来说具有整体结构简单、无需下锚装置、线叉及锚段关节安装调试方便等优点。5.1概述

单链型接触悬挂按其有无弹性吊弦分为简单链型悬挂和简单弹性链型悬挂，如图5-1所示：图5-2单链型、双链型及多链型接触悬挂5.1概述

按照悬接触线、承力索在空间位置关系分为直链形悬挂、半斜链形悬挂、斜链形悬挂，如上图所示。我国城市轨道交通接触悬挂多采用简单斜链型悬挂，这足以支持100KM/H以下的列车运行需要。如图5-2所示：图5-2单链型、双链型及多链型接触悬挂5.1概述（三）城市轨道交通供电系统功能

供电系统是城市轨道交通系统的心脏，是最基础的能源设施。整个供电系统应具备安全可靠、调度方便、技术先进、功能齐全、经济合理的特点，并应具备以下所述一些功能：显示和计量功能，全方位的服务功能，远程控制功能，故障自救功能，防止误操作的功能，方便灵活的调度功能，完善的控制功能，电磁兼容功能，系统的自我保护功能。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用

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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用

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。一、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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用

（一）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。

5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用

（一）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。

（二）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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用（三）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，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。

5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用（三）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，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。（四）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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用二、SDCDA系统功能设计（一）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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用二、SDCDA系统功能设计（一）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。（二）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。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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用（三）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。（四）报警功能在出现情况时，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。

（五）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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用三、SCADA通讯

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。5.2SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用四、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。5.3城市轨道交通供电系统中压环网新技术

作为城市轨道交通的动力源泉，供电系统担负着为列车和各种运营设备提供电能的重要任务，其科学性、安全性和可靠性直接影响到城市轨道交通的安全运营与服务水平。而中压网络构成方案作为供电系统的基础，网络构成的合理性又将直接影响到供电系统的可靠性、工程投资、运营管理的方便性、运营维护的工作量及运营成本等。因此，深入研究中压环网结构，根据具体工程“因地制宜”地选择网络结构对供电系统至关重要。5.3城市轨道交通供电系统中压环网新技术一、中压网络简介（一）网络结构所谓中压网络，就是通过中压电缆，纵向把上级主变电所和下级牵引变电所、降压变电所连接起来，横向把全线的各个牵引变电所、降压变电所等联系起来，起分配和传输电能作用的网络。（二）保护配合方案链式牵引动力混合双环网的常规保护配置方案为：光纤纵联差动保护作为主保护，定时限过电流、零序过电流保护作为后备保护。5.3城市轨道交通供电系统中压环网新技术二、一种非典型中压环网结构（一）网络结构本线车型为3辆编组，牵引负荷较小，供电系统的详细配置情况如下：全线共设牵引降压混合变电所4座，降压变电所2座。变电所SSA、SSC、SSD为单母线不分段形式，变电所SSB、PLS、SSE为分段单母线形式。整流变压器采用12脉波接线形式，变电所SSA设置一套整流机组，网侧星形绕组移相+7.5。变电所SSC、SSD每段母线各配备一套整流机组，