添加儲能設(shè)備對地鐵監(jiān)控系統(tǒng)性能的提升

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摘  要：鑒于地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)性能對地鐵運(yùn)行的重要意義，探討了儲能設(shè)備對改善控制系統(tǒng)性能的重要作用。通過簡單概述監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，并對控制網(wǎng)不穩(wěn)定的性能進(jìn)行三方面的原因分析，最后針對現(xiàn)狀提出了改善措施，并對不同的改善措施的實施效果進(jìn)行了綜合效益分析。

關(guān)鍵詞：儲能設(shè)備；系統(tǒng)性能；供電現(xiàn)狀；設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)   引言       隨著城市交通的快速發(fā)展，地鐵的建設(shè)也進(jìn)入一個高速發(fā)展期。地鐵憑借其高速、舒適、安全、運(yùn)量大等運(yùn)輸特點，成為國內(nèi)近幾年各大城市首選的一種交通運(yùn)輸工具，極大地緩解了大城市的交通壓力。地鐵運(yùn)行最主要的任務(wù)是運(yùn)輸乘客，方便人們出行，因此，保證乘客安全及地鐵運(yùn)行的安全性是首要考慮的問題。       作為地鐵運(yùn)行的核心部分地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系著地鐵的正常運(yùn)行，其安全性和可靠性對地鐵安全運(yùn)行尤其重要。因此，研究如何改善控制系統(tǒng)的性能對于地鐵安全、高效的運(yùn)行具有重要的意義。本文主要探討了添加儲能設(shè)備對改善控制系統(tǒng)性能的重要作用以及可實施性。   1 EMCS電源供電現(xiàn)狀       地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵運(yùn)行中重要的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)之一，集最新的科技通訊、自動化控制、微機(jī)保護(hù)等為一體的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)高度連續(xù)、穩(wěn)定的電力供應(yīng)，實時的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控和優(yōu)化的環(huán)控設(shè)備管理。作為地鐵運(yùn)行的核心部分，現(xiàn)狀還不容樂觀，地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的電源供電現(xiàn)狀主要存在以下幾個方面的問題：（1）電源無獨(dú)立性；（2）UPS容量不足；（3）供電安全級別較低；（4）系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性沒有根本性的保障。       目前，深圳地鐵羅寶線一期車站EMCS系統(tǒng)設(shè)備中，除幾個主控箱柜有自己的獨(dú)立供電電源外，大部分箱柜無獨(dú)立供電電源。假如城市廣場主變電源在進(jìn)行維修切換操作時，切換過程中會有0.1S的瞬時中斷，導(dǎo)致車站內(nèi)EMCS 系統(tǒng)無獨(dú)立供電電源的控制箱柜會出現(xiàn)短暫中斷而上報控制網(wǎng)A/B網(wǎng)故障，進(jìn)而影響到車站機(jī)電設(shè)備不可遠(yuǎn)控。經(jīng)過多次故障排查，故障原因主要有：（1）箱柜數(shù)量多，地理位置分散；（2）網(wǎng)絡(luò)模塊參數(shù)丟失，需要模塊全部重啟并重設(shè)參數(shù)；（3）斷電沖擊對控制網(wǎng)設(shè)備造成的影響具有不可預(yù)知性。       總體上看，由于EMCS系統(tǒng)箱柜電源不獨(dú)立、不統(tǒng)一，當(dāng)電源切換時，控制網(wǎng)通訊模塊因電源瞬時波動，引起控制網(wǎng)故障。   2控制網(wǎng)不穩(wěn)定原因分析 2.1大部分箱柜無UPS后備電源       UPS后備電源不足是造成控制網(wǎng)不穩(wěn)定的原因之一。如，故障發(fā)生后，檢查得知上述故障點車站EMCS系統(tǒng)箱柜中，只有安裝有處理器的控制柜配有UPS供電電源，其他輸入、輸出模塊控制箱柜沒有UPS供電，箱柜安裝也比較分散，安裝的UPS容量僅為2～3KVA，后備電源明顯不足，因此故障發(fā)生后不能保證控制網(wǎng)正常的功能運(yùn)行，應(yīng)急模式也可能無法啟動，引發(fā)更大的安全隱患問題。 2.2電源接口混亂易受其他專業(yè)影響       由于電源接口混亂，受到其他專業(yè)的影響而導(dǎo)致供電故障，從而引起控制網(wǎng)不穩(wěn)定。更嚴(yán)重的情況是，當(dāng)大功率設(shè)備啟動時，電源電壓異常波動和峰涌沖擊電流會損壞EMCS的精密電子部件，引起控制網(wǎng)節(jié)點故障或者癱瘓。 2.3系統(tǒng)抗干擾能力不足       由于系統(tǒng)沒有足夠的電源電壓，造成EMCS網(wǎng)絡(luò)通訊故障。我們知道，網(wǎng)絡(luò)通訊是地鐵控制系統(tǒng)在線監(jiān)測、診斷、自我管理的數(shù)據(jù)來源，由于電源電壓的問題而致使控制系統(tǒng)性能減弱，這嚴(yán)重影響到監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)作。      總之，故障分析結(jié)果表明控制網(wǎng)不穩(wěn)定的原因可用一句話概括，即電源供給不足或不穩(wěn)定引起控制網(wǎng) 故障或癱瘓。   3改善措施分析       地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵運(yùn)行中非常重要的一個組成部分，是整個地鐵正常運(yùn)行的有力保障。針對控制網(wǎng)不穩(wěn)定的三方面的原因，為保持環(huán)控設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性，提出以下改善措施。 3.1增加UPS后備電源       UPS是一種電源保護(hù)設(shè)備，含有儲能裝置，當(dāng)市電正常輸入時，UPS能把能量儲存在電池中，當(dāng)出現(xiàn)輸電輔助時，UPS機(jī)內(nèi)電池維持正常供電工作并保護(hù)負(fù)載。后備電源不足常常導(dǎo)致系統(tǒng)無法應(yīng)對突發(fā)的電力狀況，不能保證供電正常。針對EMCS電源供電中UPS容量不足的現(xiàn)狀，建議增加UPS后備電源，這樣能夠保證系統(tǒng)安全可靠地處理斷電、短路、過載等電力狀況，也能夠為負(fù)載提供全方位的保護(hù)。但這一措施因車站箱柜多且比較分散，故實施起來成本高。 3.2統(tǒng)一集中供電       針對電源接口混亂，易受其他專業(yè)影響的現(xiàn)狀，建議重新整合電源，統(tǒng)一集中供電。采用集中管理的模式避免互相之間的影響，從而改變現(xiàn)有的供電弊端。但這一措施實施起來較為困難，耗時、耗力，因此應(yīng)慎重選擇。 3.3增加電源儲能裝置       電源儲能裝置具有以下特性：（1）電阻小，功率高；（2）充放電循環(huán)壽命長；（3）充電時間短，儲存壽命長；（4）由幾個模塊組成，可靠性高，需要的維護(hù)工作少。電源儲能裝置是一種電化學(xué)元件，不會造成環(huán)境污染，且功率密度高，模式簡單。因此，儲能裝置可以稱為不斷電的系統(tǒng)UPS，作為系統(tǒng)因上級電源短暫中斷而提供可靠的后備電源。       按照當(dāng)前業(yè)務(wù)所需的規(guī)模適當(dāng)?shù)卦黾与娫磧δ苎b置的數(shù)量，一方面能夠改善目前的供電現(xiàn)狀，另一方面當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展時，整個系統(tǒng)方便進(jìn)行擴(kuò)充，避免需求量加大引起安全隱患。力求利用有限的資源滿足更多用戶的需求，適應(yīng)社會對地鐵系統(tǒng)運(yùn)行大容量、高速度、安全性要求日益增高的形勢，減輕我國的交通負(fù)擔(dān)。   4添加儲能設(shè)備的綜合效益分析       針對以上原因及措施進(jìn)行綜合效益分析如下：對增加UPS后備電源和統(tǒng)一集中供電進(jìn)行EMCS電源整改，工程實施難度大，且造價昂貴，單個車站至少需要35萬元。而就添加電源儲能裝置這一措施來看，會展中心站有31個控制箱柜，除去7個帶CPU的控制箱柜有UPS電源，有24個控制箱柜需要安裝電源儲能裝置，這些箱柜添加電源儲能裝置的總體造價只需要2,760元，顯而易見，添加箱柜電源儲能裝置能夠有效降低整改成本，節(jié)省了人力、物力、財力。此外，添加儲能設(shè)備之后，實施效果表明電源切換引起報A、B網(wǎng)的次數(shù)由原來的3～4次降為0次。       總而言之，通過添加儲能設(shè)備改善控制系統(tǒng)性能的綜合效益體現(xiàn)在以下幾方面：（1）節(jié)省了人力、物力和財力；（2）降低了整改成本；（3）降低了故障率；（4）縮短設(shè)備自愈時間，總體上達(dá)到了保持環(huán)控設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性的目的。 　　　 5結(jié)論與展望       綜上所述，地鐵控制系統(tǒng)的性能研究在整個地鐵安全運(yùn)行、保護(hù)設(shè)備等方面都具有重大意義，但引起控制系統(tǒng)性能較差的因素復(fù)雜，改善措施多樣。本文針對一個具體的案例對影響地鐵控制系統(tǒng)性能的原因及改善措施進(jìn)行了探討，最后通過論證分析及實施效果驗證，得出添加儲能設(shè)備是改善控制系統(tǒng)性能的一條簡便快捷、省時省力的措施。當(dāng)然，要構(gòu)建科學(xué)的、合理的、系統(tǒng)的地鐵控制系統(tǒng)還有待未來進(jìn)一步研究，總之，只要我們正視地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，要保證地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵運(yùn)行中發(fā)揮應(yīng)有的作用。