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    摘要：充分利用城市軌道交通綜合監控系統跨專業平臺，監控信息龐大的特點，著重數據采集、統計和綜合分析各種地鐵設備能耗數據，結合行業內最新物理設備節能技術，打破各專業單獨管理模式，為城市軌道交通運營方面提供更加信息化、綜合化、精細化的能耗管理方案，對未來長期運營節約能源和成本具有重要的意義。

   關鍵詞：軌道交通；綜合監控系統；能耗管理

   1 引言

   當前我國軌道交通正在經歷著跨越式發展的階段，多條地鐵線路的開通運營方便了廣大市民的出行。然而，軌道交通也是一個系統設備種類繁多，耗電量巨大、運行成本很高的行業。節能降耗和能源管理是響應國家節能減排號召的需要，也是創建綠色地鐵、降低營運成本、實現企業可持續發展和節能環保的需要。目前，國內地鐵線路都存在著能耗信息化和精細化程度不高，對地鐵重要用電設備的動態用電記錄和歷史用電記錄的統計、分析功能不強，各專業單獨管理，綜合管理化方案匱乏的情況。

  綜合監控系統自2002年開始步入軌道交通監控領域，其最核心的目的就是利用國際最先進的計算機，數據庫，網絡等技術，打破傳統地鐵中各專業單獨監控的專業壁壘，消除軌道交通中的信息孤島，打造一個車站一個方案，整個地鐵一盤棋的全數字化設備信息管控平臺，提高整個地鐵的運營自動化水平，降低成本。

   經過多年的項目實施和經驗積累，綜合監控系統漸成規模，日趨成熟，以廣州地鐵5號線為例，目前已經做到集成互聯地鐵，包括電力監控系統（PSCADA）、環境與設備控制系統（BAS）、火災報警系統（FAS）、信號監視系統（SIG）、自動售檢票系統（AFC）、門禁系統（ACS）、屏蔽門監控系統（PSD）、防煙門系統（FG）、廣播系統（PA）、閉路電視系統（CCTV）、車載信息系統（TIS）、乘客信息顯示系統（PIDS）、調度電話系統（DLT）、通訊集中告警系統（TEL/ALARM）、時鐘系統（CLK）等15個地鐵重要專業系統，監視數據點達到36萬點，監控全線各專業設備上萬個。地鐵跨專業監控平臺已經搭建完畢，專業壁壘已經逐步消除，綜合監控目前需要加載更加專業化，實用化的方案來體現其技術優勢，來實現地鐵多專業整體綜合管理。

   當前綜合監控系統與地鐵能耗系統的需求相結合，通過信息化手段提高能耗管理的水平，為節能減排提供有效的數據和分析平臺，完成并優化綜合管理調控方案，以達到最終降低地鐵能量損耗。本文在分析目前能耗管理的現狀后，就如何利用綜合監控系統對地鐵設備進行能耗管理提出了相關方案的淺析。

   2 軌道交通設備能耗及管理現狀

   2.1 軌道交通能耗設備

   軌道交通能耗主要分為兩個部分。

   （1）運營車輛所消耗的電能，包括列車運營消耗的電能和車輛段列車出/入庫消耗的電能，以及列車試車和試驗所消耗的電能。

  （2）動力照明設備所消耗的電能，包括為提供良好乘車環境的設備系統和保證車站安全正常運轉的設備系統、車站的商業區照明系統設備，以及運營單位辦公所需要的照明設備，其中牽引電能消耗一般占總能耗的20%左右，80%是其他動力照明設備所消耗的電能。

   2.2 當前設備能耗管理現

   為響應國家節能降耗的號召，創建綠色、環保、低碳地鐵，國內外最新的節能設備在軌道交通行業內已經有著大量的應用，如：

   （1）電能質量提高技術，如在400V低壓側設置的APF和主變電站中壓側設置的SVG動態無功綜合補償裝置。

   （2）制動能量再利用技術，如列車再生制動的能量逆變裝置和雙向變流器裝置。

   （3）變頻技術，如電動扶梯變頻調速技術，環控設備的變頻技術。

   （4）高效節能照明技術，如高效節能的LED燈管的使用。通過這些新設備、新技術的應用不難看出，軌道交通集中于設備方面的能耗管理應用已經小有成效，同時如果能夠改變目前局部節能技術的利用和單專業的管理方式，根據整體環境設備情況，綜合調節各專業節能設備和模式，對于能耗的節約還有很大潛力可挖掘。綜合監控系統就是目前最合適的“挖寶人”。

   3 綜合監控系統進行綜合能耗管理方案

   綜合監控系統進行綜合能耗管理需要在以下方面著手。

   3.1 加強采集數據準確性，為設計綜合控制方案提供“水源”

   對于調度員和管理人員來說，不能全面監測地鐵設備耗能分配狀況。不能全面監測地鐵電能質量和車站/區間的風、水、電各種負荷的電能消耗和耗能分配狀況，不能對主要用電設備的能耗信息進行統計、分析，從而無法為用戶和管理者提供準確、量化的各類設備耗能統計分析結果和節能管理的決策依據，也就無法做到更加專業的精細綜合控制。

   綜合監控系統本身已經具備了進行數據分析統計的大量數據源，如車站各變電所動力，牽引饋線用電量數據，站廳、站臺、房間、出入口溫濕度數據，各風機、風閥設備當前運轉情況，各扶梯、電梯運營狀態，各照明區間開關/亮度狀態，人流信息，視頻信息等，這些數據已經能為綜合分析提供較為詳實的數據。

   為了更加準確地進行精細控制，可考慮在原檢測數據基礎上，對于重要控制設備增加檢測裝置，進行專項采集，如低壓400V各回路用電量數據（照明，空調等），增加后的設備由原綜合監控FEP（通訊處理器）直接進行采集，傳送至車站和中心服務器，即可納入到綜合監控數據庫中，使分析數據更準確，同時做到改動成本最小。

   3.2 數據統計與分析，為設計綜合控制方案提供依據

   綜合監控系統是大型監控系統，其本身軟件即可提供優秀的統計分析功能，如報表數據、棒圖、曲線等，如圖1所示。
  
                     
                
                        圖1 某車站2006年10月1日動力用電量日報表

   根據圖1，可以清晰地看到當天該車站每小時動力用電量，全天用電趨勢，如在輔助分析其他低壓設備如風機、電燈等用電量及設備運轉情況時，可得出各設備相關時段電耗，從而可分析是否可以在某時段對某設備進行節能處理，依據分析結論，可完善調整優化目前方案。
  
                    

                                圖2 能耗管理數據矢量分析圖 

   如圖2、圖3所示，對供電系統諧波和曲線分析，可供運營人員定位是造成系統能耗的主要原因，并依據此分析結果進行相應調節和設備調換，使能耗最小化。
    
                     

                          圖3 諧波電壓含有率變化曲線 

   4 能耗綜合處理方案的執行，與綜合監控系統控制結合

   根據全面的數據和分析資源，經過有經驗的運營設計人員研究優化后，會得出有針對性、實用性強的綜合調控節能方案，該方案可以是針對全線的統一方案，也可以是根據某一車站環境特點定制的具體方案，通過綜合監控的實時控制功能，使這些方案順利實施，并可隨時修訂調節方案。其中先期工作可以從以下幾方面考慮。

   （1）牽引用電根據早晚發車收車，借助綜合監控PSCADA系統單控、程控、并控功能，根據用電時間及時切斷，投入用電負荷，保證車輛運營同時減少設備用電時間，達到降低能耗的目的，并給隧道設備檢修提供充足時間。

   （2）動力用電充分考慮用電高峰和低谷區別，利用BAS系統單控、模式控制、時間表控制功能，按需及時啟動/停止車站照明、通風模式，大小系統模式，并可定制適合于單個車站特點的能耗調節方案，保證日常運營/檢修任務的同時，盡可能優化方案，在少用設備情況下達到相同效果，減少能耗浪費。

   （3）監視人流信息，分析各站早中晚高峰期特點，利用綜合監控系統實時控制方式，采用峰谷調節方案在客流稀少時，減少無用設備投入量，降低能耗。

   （4）充分研究各站各子專業設備控制特點，通過綜合監控系統對可遠程開關設備進行精細控制，停運時關閉無用設備，減少無用設備帶電損耗。

   5 結論

   綜合監控系統在信息采集和數據的統計、分析、信息共享方面具有獨特優勢，在能耗管理方面的信息采集、分類匯總、數理統計、綜合分析、信息管理、綜合方案實時等方面大有可為，同時責無旁貸。相信綜合監控系統在近期內必將引領城市軌道交通綜合能耗管理變革，對未來長期運營時節約能源、節約成本具有重要的意義，必將提高地鐵電能管理的信息化和自動化水平。

   參考文獻

   [1] 魏曉東.城市軌道交通自動化系統與技術[M].北京:電子工業出版社,2004.   

   摘自《自動化博覽》2012年第二期