摘 要：探讨已建地铁内的供电系统能耗计量技术改造方案。构建整体能源管理系统，实现对能源进行管理，达到节能减排目的。

关键词：计量改造；能源管理；节能减排

引言

现今中国进入了城市轨道交通建设的高速发展期，有许多的城市已修建轨道交通系统，而城市轨道交通主要的耗能方式就是用电，那么节能减排是它的必由之路。在节能减排之前，首先是建立能耗的远程监控及节能措施效果评价体系。

1 地铁能源计量现状分析

目前地铁车站已有低压配电监控系统、环控电控系统、以及部分线路的电度计量，上述系统基本功能是完成低压配电及环境控制，重要负荷如400V低压进线等装设有多功能测量表计，用于电度计量。当前的能耗统计模式主要以人工为主，采取定期或巡检模式进行抄表，通过人工统计形成能耗报表，已具备信息化基础，但仍有以下需完善的空间：

1.1 现场能耗未按大型公建信息化标准分类分项的原则进行精确统计。

1.2 能耗精细化程度不够，无法获得更详细的能耗数据，如其中空调设备耗电量、站台照明耗电量、商业（含广告灯）类耗电量等等细化能耗数据无从获得。

1.3 人工抄表导致数据的实时性较差，并无法形成时间颗粒度更完整的能耗时间报表。

1.4 车站能耗与客运量间的对应关系以及客运量对能耗产生的影响估量颗粒度较粗。

1.5 办公能耗与运营能耗的分配比例数据未能实现自动获取，实时变化率统计需消耗较大工作量。

1.6 当前的能耗管理的自动化程度和实时性仍有提高的空间。

1.7 随着地铁线路不断增加，将面临庞大的能耗数据统计工作。

2 能源管理系统改造方案

2.1 实施方式

为尽快验证能源管理系统的实际能力，降低工程量，我们将降压所、混合所及环控所部分重要回路中加装计量多功能表计采集能源数据，，通过现有OA网络完成能源数据传输至能源管理系统后台，并保留接口连接至骨干网络将数据传送至控制中心。

2.2 管理系统架构

车站站厅四端各设一台电能采集器，用于采集本端站厅及站台的所有电表值。采集器与公司的OA网络相连。OCC中心设置一台能源管理服务器，用于运行能源管理软件，处理各种数据，并将各种数据发布到web上，分公司的办公电脑上都可以查看各种能源数据（可设置不同权限）。中心再设置一台磁盘阵列，用于存储数据。

2.3 数据采集点选择及设备选型

标准车站现场共有1个降压变电所、1个混合变电所、2个环控室。

根据能源管理系统的设计思想、管理需求，对低压配电室和环控电控室的采集点选择和电参量采集设备选型如下：

采用的智能仪表分为两种，一种是用在进线回路的多功能电力监控仪表，一种是用在馈线回路的多功能电度表。两种智能仪表需具备的功能如下：

多功能电力监控仪表：

测量三相相/线电压及不平衡率、三相电流及不平衡率、零序电流、有功/无功/视在功率、有功/无功/视在功率因数、频率、双向四象限电度统计；电压、电流测量精度0.5%，有功电度测量精度1%；具备简单电能质量分析功能，支持2-31次电流电压谐波百分比和有效值测量，支持需量计算功能，支持谐波电度计算；支持复费率电度、历史电度统计功能；大屏幕液晶显示；至少一路RS485通信接口，支持MODBUS协议，支持扩展RS485或高速Profibus通讯接口；具备多种智能型可扩展模块；具备相序纠错功能，端口抗强电能力；具有强抗干扰能力及掉电保护功能，满足IEC标准：

85V～265V交直流电源，功耗小于2W；工作环境-10℃-55℃，湿度5-95%，无凝露。

多功能电度表：

测量三相相/线电压、三相电流、有功/无功/视在功率、有功/无功/视在功率因数、频率、双向四象限电度统计；电压、电流测量精度0.5%，有功电度测量精度1%；支持复费率电度、历史电度统计功能；大屏幕液晶显示；一路RS485通信接口，支持MODBUS协议；具备两路隔离光脉冲电度输出；具有强抗干扰能力及掉电保护功能，满足IEC标准：

85-265VAC/45-65Hz，100-300VDC电源，功耗小于2W；工作环境-10℃ - 55℃，湿度5-95%，无凝露。

根据配电系统图的分析，采集点选择如下。

照明系统：工作照明、应急照明（包括疏散指示）、广告照明。

扶梯系统：自动扶梯、直梯。

弱电系统：信号、通信、综合监控、AFC。

环控系统：冷水机组、空调风机、风柜、隧道排热、排风机、回排风机。

牵引系统：；列车牵引。

其它：商铺、物业、银行。

2.4 采集设备安装方案

采集设备包括互感器和智能电表，需将采集设备安装在现有的低压、环控配电柜内。安装难点如下：

（1）现有电缆长度无法接入互感器中；（2）需在现有配电柜上安装智能电表，但需考虑保持柜体防护等级不降低。

针对以上难点，提出以下安装方案：

（1）智能电表选用面板式：

在电缆小室面板上开孔安装的多功能电力监控仪表和多功能电度表（三相智能数显仪表）；互感器均为高精度开口互感器，无需对一次线路进行改造即可完成互感器的安装。

2.5 通讯系统实施方案

该站所有智能电表采集的数据上传到数据采集器，然后通过OA网络将各智能电表数据传送到中心服务器集中处理。具体方案如下：

（1）智能电表与数据采集器之间采用RS485总线通讯方式；（2）选择RVSP2*1.0屏蔽双绞线作为通讯介质；（3）通讯协议采用MODBUS协议。

2.6 能源管理系统实现功能

2.6.1 完成能耗的分类分项的精确统计，解决能耗具体分配比例的问题。

2.6.2 提供按小时、日、月分类方式的能耗报表，并提供分类分项的时刻能耗报表，解决较精细时间颗粒度的分时能耗统计的问题。

2.6.3 系统采用统一的对时及同步数据采集，解决能耗数据统计不实时和统计时间不一致的问题。

2.6.4 关联其他系统，获取客流量等数据，计算出单一乘客的能耗数据，解决较细颗粒度的客运量对能耗的影响的评估问题。

2.6.5 依照设备运行的时间规律及运行特性，实时监控设备能耗状况，帮助判断特定设备能耗在特定时间是否异常，提高管理水平。

2.6.6 精确计算总能耗情况，实现自动抄表功能。

3 改造风险与对策

3.1 电气改造的风险

因本次为改造项目，需在现有的二次电气回路中增加部分采集点设备，具体做法是将部分二次电气回路穿过互感器，并将互感器二次接线引入到采集点设备。在施工期间应防范以下风险：

（1）施工人员触电危险；（2）在重要配电室进行切割作业，需防范发生火灾；（3）施工时导致其他一、二次线路松脱。

3.2 应对措施

3.2.1 施工改造时间安排在运营结束后进行，对配电柜停电、验电、挂牌。

3.2.2 在重要配电室进行切割作业时，需对配电室内各设备箱、配电柜内做好遮挡措施，提前准备灭火设备。

3.2.3 施工完成后需对配电柜进行功能测试。

4 结束语

未设置能源管理系统的能耗统计数据绝大部分均是通过人工记录而且只进行总体的宏观统计，没有对各用能单位进行微观统计，无法对用能情况进行精细化管理。借助能源管理系统完善能源计量监测，实现计量数据的自动采集、统计分析、能源平衡预测，从而保证用能的持续、稳定和高效管理，消除或减少能源的放散损失以及避免人工干预统计所产生的差错。深圳地铁三期工程也将全部设置能源管理系统。本文从根据车站配电系统现状，提出能源计量改造技术方案，为已建地铁加装能源管理系统提供参考和借鉴。

参考文献

[1]GB50157-2003地铁设计规范[S].

[2]龙潭.地铁能源管理系统[J].城市轨道交通研究，2010（2）.

作者简介：陈波（1976-），男，湖北钟祥人，电气工程师，深圳市地铁集团有限公司，主要从事地铁低压系统设备运行管理。