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数字化转型基调下,城市轨道交通电气化的创新与实践

2019年01月07日 14:34:09 来源:北极星电力网 作者:子明

随着经济的持续发展,工业化、城镇化水平,生态环境和人民生活等全面提升,跨区域经济交流与合作进一步加强;同时,新一轮能源革命正在全球兴起,绿色低碳可持续将成为未来城市能源发展的方向。这些无疑都增加了城市对轨道交通的迫切需求。

城市轨道交通具有大容量、集约性、高效、低能耗、无污染的特点,可以有效解决城市交通拥堵,减少环境污染、能源紧张等情况,随着大数据、云计算、物联网等新技术发展,轨道交通智能化发展被提上日程。

电力,轨道交通

北京城建设计发展集团股份有限公司第五设计所总工程师孙名刚

万亿级市场下城市轨道交通供电系统的思考

据统计,截至2017年末,我国内地共计34个城市开通城市轨道交通并投入运营,开通城轨交通线路165条,运营线路长度达到5033公里。

2018年7月13日,国务院办公厅《关于进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》国办发[2018]52号文件发布,指出城市轨道交通是现代城市交通体系的重要组成部分。北京城建设计发展集团股份有限公司第五设计所总工程师孙名刚先生表示:“未来轨道交通发展是一个万亿级的市场”。可以预见,城市轨道交通建设必将迎来崭新的时代!

孙名刚先生对未来智慧城市轨道交通的建设有着独到的理解:

一是产品、设备更加“智慧化、智能化”。设备互联互通下,所有设备信息进行矢量化、数据化、数字化。

二是地铁自动驾驶的发展。从供电系统的设计、运行以及供电可靠性状态的进一步提升。

三是传统供电可靠性方式的转变。可设置快速停充电设备,快速严判故障点实现隔离故障下,缩短停电时间。

四是智能化的设备、技术,为地铁供电设施良性发展提供条件。

“随着云技术的发展,以及中国城市轨道交通供电技术的进步和供电设备的成熟化,小型化、无油型、节能型设备会越来越多的应用在城市轨道交通中来。”孙名刚先生说,智慧接口的完善可实现全网一体化、智能化,可以预见后续城市轨道交通的发展和管理将会实现一机(移动终端)在手,全面了解供电系统的状态。

城市轨道交通供电系统保护配置的发展与应用

我国城市轨道交通供电系统中压网络经历了上世纪九十年代“大环串”到“小环串”的变化,为解决地下土建空间狭小,施工困难的问题,本世纪初业内提出了供电系统中压网络从“小环串”向“大环串”的转变思路。目前地铁工程供电系统中压网络环接的变电所数量多达5-10个,个别工程甚至环接的变电所数量多达十多个。

近年来随着IEC61850通信规约的引入,城市轨道交通数字通信电流保护的网络化、智能化进一步提高,以“数字通信电流保护”改进了中压环网保护的选择性和速动性。孙名刚先生指出,“2017年3月执行的《继电保护IEC61850工程应用模型》(GB/T32890-2016)中,规范了IEC61850在国内组网态势”。

2015年3月,ABB基于IEC61850/GOOSE的城市轨道交通数字化保护方案在宁波地铁2号线35kV供电系统中投运,自此,数字通信电流保护开始进入公众的视野。孙名刚先生介绍说:“该方案不仅解决了目前地铁供电需求下的技术难题,还提高了供电可靠性;方案采用GOOSE系统,实现全网无延时定位并切除故障,实现故障切除效率相对传统方案整倍的提升。”

ABB的数字化保护方案支持网络保护和控制可以实现智能电子设备以多对多信息共享的方式按需交换信息,当某条线路发生故障时它将自动分析并跳闸对应的开关设备,轻松应对多达4个故障并发的突发状况,确保故障处理的灵活性和及时性;并可大幅缩短供电故障的发现时间并提高恢复速度,减少停电时间,最终提高轨道交通供电服务的可靠性和安全性。

轨道交通供电系统实现从“故障修”到“状态修”

洞察行业发展脉搏,把握“万物互联”变革先机,ABB始终将轨道交通行业作为战略关注重点。应对未来中国可能出现的轨道交通规模增加,劳动力数量减少的矛盾,从而解决人力成本上升,系统越来越复杂等问题,ABB也有大量的创新和成果。

在2018ABB电力与自动化世界展会上,展出的ABBAbilityTM资产健康管理解决方案可以对设备的健康状态量化评分、判定设备状态并给出运行建议,实现了轨道交通供电设施从计划修、故障修向状态修的跨越。目前可以支持城市轨道交通的35kV供电系统和400V供电系统。孙名刚先生表示,“这个方案大量应用了传感器技术,使客户了解电气设备使用状态,为运维提供详实的参考数据。”

轨道交通行业的设施运营严重依赖电力,因此,如何保证复杂供配电系统的安全可靠,实现故障快速响应;如何确保电力品质供应优良;如何进行智能化管理,提高效率,降低损耗,实现经营成本最优化,是行业设备企业需要面对的机遇与挑战。

轨道交通的快速建设,规模的不断扩大,促使着供电设备系统化、规模化的进一步发展,电气设备智能运维系统将有着广阔的发展前景。

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