（CS31 江苏斯菲尔电气股份有限公司）

1.概述

随着经济的不断发展，城市轨道交通的建设得到了蓬勃发展；车站变配电中心的中低压系统保证了交通的正常运营和安全运行；智能化以及无人值守化的运营管理方式已成为轨道交通中低压系统配电管理的必然趋势。而传统的地铁变配电系统都涉及不同厂家的各类自动化管理系统，如高压保护自动化系统、低压电能质量监管系统、能耗管理系统等。各个厂家的相互兼容性往往存在一定的问题。

SFERE3000变配电监控系统是利用目前成熟的光纤网络技术、软件技术、数据库技术，已完美地实现了将各个系统集成到了统一平台上。集成功能包括高压保护自动化系统、低压配电监控系统、低压电能质量监管系统、能耗管理系统。SFERE3000变配电监控系统实现了地铁沿线各车站10kV变电所自动化管理，能耗数据的自动采集、计量、分析和各类图形及报表查询，供电网络的电力质量参数的高速测量、上传和实时分析，为地铁运营和管理部门辅助分析提供可靠的数据参考和依据。

2.系统结构组成

1）整体网络结构

整个系统按照C/S分布式网络结构组成，包括管理层、通信网络层和间隔层（也叫设备层），管理层位于整个地铁运营管理中心；网络通信层主要部分是地铁主干光纤环网，提供信号控制、系统监控等网络传输通道；间隔层分布于沿线各个站点，其整体规模一般也比较大，如低压测控单元一般均在1000台以上，总控单元少则十几台，多则四五十台以上。每个站点的相似性也决定了供电规模和方式上差异并不很大，一个10kV变电站提供两路电源，低压部分由传统的两路电源进线及母线联络构成的供电方式。间隔层设备均就地安装于变配电柜中，实现就地控制、保护、测量功能，通过RS485总线方式接入站内前置通信管理机中，由前置通信管理机负责站内各种测控设备、保护装置的通信管理，最终由前置通信管理机的TCP/IP端口接入地铁主干光纤环网中，实现整个系统的联网（见图1）。

图1 整体网络结构

2）管理中心

整个地铁配电综合监控系统中心位于管理中心大楼，它由两台专用服务器（一备一用）、两台工作站（一台维护工作站、一台操作工作站）及网络打印机组成，结合光纤环网及系统双网结构形成双机备份双网络冗余型的网络结构，为整个配电监控系统提供可靠的处理服务平台。

两台服务器中安装有SFERE3000服务器版本，通过网络配置和软件设置，形成相互备用的运行模式，任何时候一台服务器故障另一台均可不受影响地继续运行。同时两台服务器均带有各自独立的数据库系统，可保证历史数据的完整性。工作站中安装的SFERE3000客户端版本，主要完成人机交互、数据查询、参数设定、名称修改等操作和维护工作，客户端的运行和停机均不影响服务器的正常运行。

3）子网结构

子网是针对一个车站（或车辆段）相对独立的测控、采集和处理系统，它由间隔层的继电保护装置、电能质量分析仪表、各类数显仪表设备和前置通信管理机（也叫站内总控单元）组成。子网中的前置通信管理机作为车站内部RS485网络与地铁整体光纤环网之间的一个连接节点，担负着各车站车辆段的底层数据采集和转发任务，其安全可靠运行直接关系着各个车站车辆段的数据采集可靠性（见图2）。

图2 子网结构

微机保护装置包括：进线保护、变压器出线保护、母联保护、PT并列机保护等。就地实现三段式电压元件闭锁的定时限方向过电流保护、反时限方向过电流保护、三段式定时限零序方向过电流保护、过电压保护、小电流接地告警等各类保护功能。

电能质量分析仪，采用斯菲尔公司SFERE300系列，可实现39次电流电压谐波测量，总谐波畸变率、不平衡度、波峰系数、K系数、零序分量等各类供电回路电网质量参数的测量和分析数据。同时还具备复费率的电能计量功能，达到能耗计量的目的。(www.daowen.com)

3.系统软件功能

系统管理软件采用斯菲尔公司的SFERE3000变配电监控软件，具有图形化的全中文人机界面，Windows的操作风格，操作方便易于使用，具有灵活的配置和扩展特点。

1）数据采集、处理

各种实时模拟量测量数据的采集，如电流、电压、功率、功率因数、零序电流、电能、谐波含量、谐波畸变率等；状态量，如保护报警状态、跳闸动作状态、开关分合状态以及设备运行状态信息等。

管理中心远程控制设定操作，如开关分合闸控制、报警参数设定、网络运行参数更改、各类名称编号更改等。

数据处理核心为SFERE3000实时数据库系统，所有模拟量及状态信息数据通过通信网络采集到系统实时数据库中，经处理后显示于监视器工况画面，通过数据变化、颜色变化形象地反映现场实际状况。所有数据均存入历史数据库，通过报表、曲线、饼图控件等可进行查询、统计和分析。

2）电能质量分析

电能质量分析数据首先通过安装于开关柜中的智能终端SFERE系列电能质量分析仪进行电能质量相关参数测量、计算，包括电流/电压分次谐波含量、总的谐波畸变率、不平衡度、波峰系数、K系数、零序分量等参数以及提供失电压、过电压、过电流、断相、相序异常等故障报警状态输出，并通过相应的通信网络传输至中心服务器，由服务器进行计算分析，结果输出到操作站人机交互界面进行图形化的显示，使操作人员直观地了解当前供电系统的状况以及各类异常告警状态。

3）能耗统计分析

能耗数据主要分为水、电、气的消耗累积数据，通过合理的设计实现各回路、各耗能单位的分项、分类计量和统计，通过数据通信网络传输，能耗数据存储于服务器历史数据库中，供查询、统计、分析用（见图3）。

图3 能耗统计分析图

SFERE3000系统可以采用各种图表、控件形式充分、有效的管理能源信息，建立合理的能源策略、合理的节能策略，配以能耗监控系统，可以有效地降低各站点设施的能耗，对各站点数据进行分析，建立能耗模型，得出适合各站点本身的能耗改进空间；通过对水、电、气等的综合监管，消除信息孤岛和节能死角。

4.结束语

地铁配电综合监控系统的应用，构建了一个全线各车站和车辆段的综合监控管理平台，在同一平台上实现了高压保护自动化、低压配电监控、电能质量监管、能耗管理等功能集中监控。系统设计遵循安全性、可靠性、先进性和经济性的原则，具有投资少、集成度高的特点。对系统整体安全运行、节能管理，提高能源利用率、降低运营成本具有指导性意义。

（作者：江苏斯菲尔电气股份有限公司 洪著财 俞淼）