北京地铁电能质量管理系统方案V2
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北京城市轨道交通供电系统分析_吕立平
表 2 典型降压站负荷情况
负荷类型 照明 电动扶梯 给水泵 主排水 污水泵 风机 风冷机组 动力箱
负荷大小（A） 124 330 130 106 108 1045 436 88
供电区间风险隐患
作为配电网一级用电用户，城市轨道交 通供电区间均采用两路电源供电。由于当初 设计规划的原因，当前北京城市轨道交通供 电系统存在大部分供电区间两路电源均来自 同一个上级变电站的不同母线的情况。若该 变电站发生故障解列，或者因上级电源发生 故障导致本站停运，供电区间将导致同时失 去两路电源，造成区间内轨道交通停运。
间停电，造成很大的经济损失以及受困人员
的惊恐。本文通过对北京城市轨道交通供电
系统进行调研分析，对当前北京市城市轨道 交通供电系统结构进行梳理、总结，发现当 前北京城市轨道交通供电方式存在的问题， 为今后的城市轨道交通设计建设提供借鉴。
北京城市轨道交通供电系统
中压供电网络
图 1 北京地铁 1 号线某供电区间系统图 表 1 北京城市轨道交通线路供电系统信息
吕立平，硕士，国网北京电力科 学研究院，助理工程师，从事电 力系统继电保护及自动化研究。
谷君，博士，国网北京电力科学 研究院，工程师。
张学哲，本科，国网北京电力科 学研究院，高级工程师。
陈艳霞，博士，国网北京电力科 学研究院，高级工程师。 李长城，北京交通大学博士研究 生。 王小君，博士，北京交通大学讲 师。
用这种分散式双环网的高可靠性供电结构是 北京城市轨道交通的发展趋势。
牵引变电站 北京城市轨道交通牵引变电站将 AC 10kV 降压整流，供车辆使用。直流牵引系统 基本以直流 750V 接触轨供电为主，目前仅 有 6 号线、14 号线是采用直流 1500V 刚性接 触网供电的线路。典型的牵引变电站结构如 图 3 所示： 在正常运行情况下，每个供电分区均由 两路电源供电。站内直流供电部分，左、右 区段接触网电气隔离，相邻牵引变电站之间 能够形成双边供电的牵引模式。当系统出现 非正常或故障状态，可调整为大双边供电方 式或单边供电方式。其中后者为应急供电方 式，不可作为长期运行方式 [3]。 降压变电站 地下铁道除了直流电动车辆外，其他所 有交流低压负荷都由供配电系统提供电能， 标称 AC 0.38kV 电压 [6]。北京地区均采用牵 引降压混合网络。 表 2 为某降压变电站典型负荷类型及大 小，各类负荷所占比重如图 4 所示。 随着地铁站点的扩大，电动扶梯、屏蔽 门等的大量使用，近几年来动力照明负荷在 混合站内所占比例已接近 40%。由于动力照 明负荷相对较为稳定，因此其对于直流牵引 供电系统产生的谐波起到一定的抑制作用。
北京地铁能耗平台
大数据时代的北京地铁能源管理畅通北京 让首都更美好1目录Content北京地铁能耗平台产品选型4北京地铁能耗平台建设背景1 北京地铁能耗平台建设目标2北京地铁能和平台建设规划3能耗平台建设成效6能耗平台建设经验总结7实施过程及系统核心功能5大数据时代•计算机网络技术不断进步•大数据在各领域都得到应用，提升了管理水平•北京地铁步入大规模网络化的运营，运维管理需要智能化3公司基本情况2017年年客运量30.82亿人次，安全行车4.62亿车公里；两次延误5分钟以上事故间平均车公里达到771万车公里。
4为响应国家和北京市节能减排号召，地铁公司建设能耗平台，建立覆盖北京地铁网各条线路能源计量与管理系统，不仅提升企业能源管理信息化、精细化水平，并为提升轨道交通行业信息化水平提供必要的决策支撑。
14北京市重点行业 N重点单位全市统筹联动节能监测服务平台设备运行电能数据运营数据监 测统 计分 析上 报北京地铁能耗统计与监测平台01 标准研究构建能耗模型，数据接入标准。
面对地铁种类繁多的设施设备，从分类、分项和分户三个维度构建能耗统计模型，梳理北京地铁智能表计覆盖原则，制定数据采集接口标准。
使北京地铁在未来能耗系统建设、管理、运营的过程中，做到有标准，有规范，有原则。
02 数字化通过建设北京地铁能耗统计与监测平台，实现全路网能耗数据从采集端到管理端全过程数字化、自动化、减少人工干预因素。
同时实现能耗信息的线网级、线路级、车站级三级管理，线路级、车站级、就地级三级监测。
03 智能化运用大数据等先进技术手段，实现北京地铁能源管理的智能化。
为北京地铁能源管理策略制定提供全面的数据支持，全面提升公司能源管理水平。
平台规划一个能耗数据中心，三个应用平台，数据统计、大数据分析、碳排放管理等八个功能模块。
应用分类、聚类、回归等不同算法，特别是在能耗大数据挖掘分析和可视化方面做了重点提升。
八大功能模块数据查询统计分析电能质量碳排放智能告警辅助决策能源报表智能预测84%一个大数据中心用户管理系统监控资源管理部署管理资源调度安全管理日志审计运维平台数据交换汇集ETL 实时采集数据迁移数据治理平台数据地图数据共享数据质量数据治理Hive（SQL ）MapReduce 分布式计算HDFS 分布式存储YARN 计算调度Impala（In-memory SQL ）Mahout（Machine Learning ）Spark（Mlib ）Pig（Scripting ）数据集成数据分析数据洞察Insight实时数据库流计算Stream可视化平台UE根因分析关联分析搜索引擎推荐引擎反欺诈图像识别语音识别用户画像智能管理API／SDK…算法库模型库人工智能Miner知识库知识点数据挖掘深度学习实时分析知识库知识点平台建设采用B/S架构，基于Hadoop分布式集群处理技术，利用其高容错性、高吞吐量等优势，通过多样化的数据接口，从多个数据源采集数据，进行统一整合，为多个平台与系统提供数据服务。
轨道交通电能质量解决方案
谐波吸收装置配置总计：
KYXBQ型谐波吸收装置（300A）： 2套，配置地点：配电房。 KYCQXZ超强型谐波吸收器：20台， 配置地点：车站导向系统、内部通信 系统、外部通信系统、公安通信系统、 信号系统、自动捡售票系统、扶梯、 电梯等。
23
19
19
满足各种电能质量需求
IDC机房 --- KYCQXZ & KYXBQ－200/400V－4L
金融证券 --- KYCQXZ & KYXBQ－200/400V－4L
通信机房 --- KYCQXZ & KYXBQ－200/400V－4L
办公环境 – KYCQXZ & KYXBQ－ 200/400V－4L
9 奖项多项，有丰富的科学研究和工程设计经历。
9
目录
关于坤友
电力谐波 谐波吸收装置介绍 地铁谐波治理 坤友服务网点 行业应用
10
10
电力谐波
谐波：为一周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍（IEEE标准） 或：谐波分量为周期量的傅立叶级数中大于1的n次分量（IEC标准）
23
谐波治理前后对比
谐波治理前 谐波治理后
24
24
地铁谐波治理效益
上海地铁5号线有11个车站1100kW有功负荷，全线全年电费约为：7000万元人民 币。则经谐波治理带来的经济效益评估如下： 直接效益 一次性投资节约： 仅变压器降低一档容量设计，按照每台33kV/0.4kV规格1250kVA变压器比1600kVA 变压器价格节约2.5万元人民币计算，整条线路一次性投资节约100万元人民币。 运行成本节约： 0.4kV系统功率因数由0.8提到0.9，无功损耗减少12%，折算到220/110kV变压器， 整条线路功率损耗减少2%，年平均节约电费大约136万元。 车站动力用电收益增加： 0.4kV系统功率因数由0.8提高到0.9，且谐波干扰减弱，综合考虑变压器容量降低 一档的因素，有功输出即车站内商户用电容量可以增加5%，电费收入增加5%。整条线 路年增加收入约为350万元人民币。 长期间接效益 降低设备维护成本，减少设备损耗，减少设备再投资等。谐波滤除后，避免在变 压器、电缆上造成的发热损耗导致的设备加速老化而延长设备使用寿命，减少维护、 修理、更换备件所发生的费用，则效益更为明显。
北京城市轨道交通供电系统分析_吕立平
66
供用电 2014.02
DISTRIBUTION & UTILIZATION
图 7 城市轨道交通供电区间模型
图 8 车辆加速过程交直流保护动作图
频发。在当前 750V 供电系统，负荷水平 已经达到高峰，若是改造或者新建容量 更大的 1500V 直流牵引供电系统，可能 会造成 10kV 母线电压稳定性下降，甚至 波及周围用户。
因此城市轨道交通供电系统扩容问 题不可避免，应该积极探索向城市轨道 交通提供 110kV 出口的可能性 。 [13]
总结
本文通过对北京城市轨道交通供电 系统运行与负荷调研以及仿真分析，发 现了目前存在的一些问题：
（1）供电区间存在上级电源发生故 障时同时失去两路电源的风险，建议改 造上级电源来源或增加电源回路；
城市轨道交通在快速发展的同时，其安
了 35 kV 和 10kV 两个电压等级 [1]。上海、广 州等地区城市轨道交通中压系统采用了 35kV 电压等级，网络结构为集中式供电方式。北 京城市轨道交通中压网络供电直接取自 10kV 城市配电网，网络结构方式有两种：混合供 电方式和分散供电方式 [2][3]。北京城市轨道交 通 17 条线路信息如表 1 所示。
图 5 车辆全程运行站内进线 A 相电流有效值
图 6 单区间两辆车启动及交直流保护 时序图
流侧却因为电流值以及时延均达到门槛值而 误跳闸。证明在某些情况下，在车辆加速过 程中，可能导致交直流保护配合失误的问题。
随着城市规模的发展，城市交通运 输越来越频繁，轨道交通发车密度增加， 应加强研究交直流保护的整定配合，减 少非故障保护误动作的情况，并探索适 用于轨道交通负荷特性的交流侧新型保 护方法。
间停电，造成很大的经济损失以及受困人员
地铁能源管理系统(二)
地铁能源管理系统（二）引言概述：地铁能源管理系统（二）是基于地铁运营的能源消耗和管理进行的一系列优化和改进措施的延续。
本文将通过五个大点来详细描述地铁能源管理系统在能源消耗、能源供应、能源监控、能源调度以及能源优化方面的相关内容。
正文：一、能源消耗1. 利用智能计量设备对地铁能源消耗进行实时监测；2. 通过分析历史数据和趋势，识别能源消耗的高峰和低谷时段；3. 针对高峰时段制定相应能源消耗调整策略；4. 采用节能技术和设备，降低地铁系统能源的消耗；5. 定期进行能源消耗评估和优化，确保地铁系统的能源消耗达到最佳状态。
二、能源供应1. 优化地铁停车场设备的能源供应系统，确保能源的稳定供应；2. 利用可再生能源，如太阳能和风能，为地铁系统提供部分能源；3. 联系能源供应商，确保能源的供应充足，并进行供应合约的谈判；4. 针对不同地铁线路和车辆进行能源供应的分配和调整；5. 提高能源的供应效率和可靠性，降低地铁系统的能源供应成本。
三、能源监控1. 建立地铁能源监测和管理平台，实时监控各个关键能源指标；2. 分析能源数据，识别能源消耗的异常和问题；3. 设定能源消耗的预警阈值，及时发现和处理能源异常情况；4. 运用大数据分析和人工智能技术，优化能源监控和管理过程；5. 定期进行能源监控系统的维护和升级，确保其正常工作和准确性。
四、能源调度1. 建立地铁能源调度中心，对能源使用进行集中调度和管理；2. 根据地铁运营计划和乘客流量预测，灵活调整能源供应；3. 制定能源调度策略，根据不同线路、不同车辆的能源需求进行调配；4. 与地铁运营部门和能源供应商进行沟通和协调，确保能源调度的顺畅进行；5. 定期评估能源调度方案的效果，并对其进行改进和优化。
五、能源优化1. 建立地铁能源消耗模型，评估能源消耗的效率和优化潜力；2. 运用优化算法和数据分析，找出能源消耗的瓶颈和改进方向；3. 优化车辆和设备的设计，提高能源利用率和效能；4. 在车站和车厢内部提供节能提醒和能源管理教育，提高乘客的节能意识；5. 不断进行能源优化的研究和实践，确保地铁系统能源的持续改进。
002鲁玉桐---北京地铁电能质量的监测治理及发展探讨(20160503)剖析
三、 北京地铁电能质量治理现状
牵引供电系统采用等效24脉波装置； 部分线路低压系统安装有源滤波装置332套； 研制电梯暂态电能质量治理装置。
研制电梯暂态电能质量治理装置 基于电压叠加技术构成的动态电压恢复器 DVR，将超级电容器作为 储能单元，利用 Boost技术结合到具有良好工作特性的动态电压恢复器 DVR中。 完成在北京地铁8号线霍营站公共区西端扶梯进行挂网试验。试运行 结果表明装置可以快速有效的响应电网的短时跌落或骤升事件，可以全 方位彻底消除各类暂态电能质量问题对电梯运行可靠性造成的影响（可
助决策、能耗报警与预警、指标管理、用户权限管理、数据共享等功能；
接入1号线、2号线、5号线、6号线、7号线、8号线、15号线、昌平
线、亦庄线、房山线、10号线、机场线以及9号线能耗数据。
三、 能耗统计与监测平台
三、 能耗统计与监测平台 系统具备22条线路接入能力；
实现与轨指中心信息中心、综合监控等运营管理系统数据互联互通；
1、实时监测信息
监测点连接状态 相电压 线电压 在线 或 断开 Van、Vbn、Vcn、Vaux（波形、幅值、相位） Vab、Vbc、Vca
电流
谐波 总谐波畸变率 K-因数 零序/正序/负序 视在功率 无功功率 有功功率 频率
Ia、Ib、Ic、Inm、Inc （波形、幅值、相位）
0—127次各次谐波 Van/ab、Vbn/bc、Vcn/ca、Ia、Ib、Ic的总谐波畸变率 Ia，Ib，Ic的K-因数 电压和电流的零序，正序，负序 各相视在功率和总视在功率 各相无功功率和总无功功率 各相有功功率和总有功功率 Hz
北京地铁概况及供电系统特点
外部电源电能质量对地铁供电系统的影响
北京地铁接触轨供电系统的安全管理
ｇ ｄｂｇｓ ２１ ＠ １ ３ ｏｍ ２ ８ ６ ｃ
都 市 快 轨 交通 ・ ２ 第 ３卷 第 １期 ２ １ ０ ０年 ２月
人员进人 区间工作时均需挂接地线进行 防护。而北 京
地 铁 只有 线 路 专 业 和 供 电 专 业 人 员 在 进 行 与 接 触 轨 有 关 的 工作 时 ， 挂 接 地 线 ， 地 方 式 为 将 走 行 轨 和 接 触 才 接 轨 用 连接 线 短 封 ， 接 线 由卡具 、 ｍ 铜 编 织 导 线构 连 ３ｍ ５
边墙 （ 接触 轨对 侧 ）只 有供 电设 备 和 强 电 电 缆布 置 在 中 ，
Ｓ ｃ ｒ ｔ ａ ｇ ｍ ｅ ｆ ｔ ｅ Ｃｏ ｕｃ ｅ ｕ ｉｙ Ｍ ｎａ ｅ ｎｔｏ ｈ ｎｄ ｔ
Ｒａ ｌＰｏ ｒ Ｓ ｐｌ ｙ ｔ ｍ ｉ ｗｅ ｕｐ ｙ Ｓ ｓｅ
墙（ 接触轨一侧 ）二是北京地铁近 ４ 年 的运营经验， ； ０ 使 各专业人员 已牢固树立了区间工作 的安全防护意识 。
在 我 国城 市 轨 道 交 通 的 供 电 制 式 中 ， 压 制 式 有 电
主接线方式采取 总 闸为断路 器的方 式 （ 其他 城市 总闸
为 隔离 开 关 方 式 ） 在 牵 引 机组 与 总 闸 之 间增 设 正母 线 ， 刀 闸 （ 闸与 正 母 线 刀 闸 之 间 设联 锁 ） 总 。采 用 接 触 轨 的 供 电方 式 ， 送 电 、 停 电 是 必 须 的 。若 接 触 轨 在 停 运 早 晚 后 带 电 ， 有 区 间 工 作 是 不 安 全 的 ， 以北 京 地 铁 运 营 所 所
３ ２ 区 间作 业 的 日常 管理 ．
３ ２ １ 进 出地 铁 区间 的管理 ． ．
北 京 地铁 工 作 人员 进 入 区 间工 作 必 须 遵 守 登 记 、 注
都 市 快 轨 交通 ・ ２ 第 ３卷 第 １期 ２ １ ０ ０年 ２月
人员进人 区间工作时均需挂接地线进行 防护。而北 京
地 铁 只有 线 路 专 业 和 供 电 专 业 人 员 在 进 行 与 接 触 轨 有 关 的 工作 时 ， 挂 接 地 线 ， 地 方 式 为 将 走 行 轨 和 接 触 才 接 轨 用 连接 线 短 封 ， 接 线 由卡具 、 ｍ 铜 编 织 导 线构 连 ３ｍ ５
边墙 （ 接触 轨对 侧 ）只 有供 电设 备 和 强 电 电 缆布 置 在 中 ，
Ｓ ｃ ｒ ｔ ａ ｇ ｍ ｅ ｆ ｔ ｅ Ｃｏ ｕｃ ｅ ｕ ｉｙ Ｍ ｎａ ｅ ｎｔｏ ｈ ｎｄ ｔ
Ｒａ ｌＰｏ ｒ Ｓ ｐｌ ｙ ｔ ｍ ｉ ｗｅ ｕｐ ｙ Ｓ ｓｅ
墙（ 接触轨一侧 ）二是北京地铁近 ４ 年 的运营经验， ； ０ 使 各专业人员 已牢固树立了区间工作 的安全防护意识 。
在 我 国城 市 轨 道 交 通 的 供 电 制 式 中 ， 压 制 式 有 电
主接线方式采取 总 闸为断路 器的方 式 （ 其他 城市 总闸
为 隔离 开 关 方 式 ） 在 牵 引 机组 与 总 闸 之 间增 设 正母 线 ， 刀 闸 （ 闸与 正 母 线 刀 闸 之 间 设联 锁 ） 总 。采 用 接 触 轨 的 供 电方 式 ， 送 电 、 停 电 是 必 须 的 。若 接 触 轨 在 停 运 早 晚 后 带 电 ， 有 区 间 工 作 是 不 安 全 的 ， 以北 京 地 铁 运 营 所 所
３ ２ 区 间作 业 的 日常 管理 ．
３ ２ １ 进 出地 铁 区间 的管理 ． ．
北 京 地铁 工 作 人员 进 入 区 间工 作 必 须 遵 守 登 记 、 注
北京地铁亦庄线电能质量管理系统
随着我 国电力 市场 的建 立和 逐 步完善 ， 供用 电双
方对 电能 的质量要 求 日益提 高 ， 关供 电局 已开 始着 有 手建造 电能质量监 控 网络 ， 以保证 电力 系统 优化 运行 和安全运行。对 于 日益 发展 的轨 道交 通行业 ， 铁运 地
（ ｈｎ ａｌ ａ ｉ ａ ｕｖｙａ ｄ Ｄ ｓｇ Ｃ ｉａＲ ｉ ｙＳｙ ｎＳ ｒｅ ｎ ｅｉｎ ｗ ｕ Ｇ ｏｐ Ｃ ． Ｌｄ，Ｗｕ ａ ３ ０ ３ ｒｕ ｏ， ｔ． ｈ ｎ４ ０ ６ ） Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ：Ｎｅｅｓｙ ｆｒａｐ ｉ ｏ ｒｑ ｃ ｓｉ ｏ ｐ ｌｎ ｐ ｗｅ 峋 ｔ ｙｇ ｍ ｎｇｍｅｔ ａ ａｅ ｎ
ｓ ｓｅ ｉ ｙ ｔｍ ｓ ｅ ｃ ｉｅ ． Ｄｅ ｉｎ ｒ ｃｐｅ ｆ ｒ ｈ ｓ ｓｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ｂ ｓｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ｏ ｔ ｅ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｓ ｒ
ｆｒ ｌｅ ．Ｂ ｉ ｇ ｍｅ ｏ ＇ ｕｎ Ｌ ｅ ａｏ ｔ ｔｅ ｐ ｗｅ ｏｍｕ ｔｄ ｅｉ ｔ Ｙ ａａｇ ｉ ｄｐｓ ｈ ｏ ｒ ａ ｊ ｎ ｒ ￣ ｎ
［ ］张起殿． １ 地铁电能量管理系统［］ Ｊ ．电气时代 ， １（）９ ３ ２ ０ ６ ： ９． ０ ０
［ ］Ｇ ０５ －２０ ２ Ｂ５ １７ ０３地铁设计规范Ｉ ］ 北京： ｓ． 中国计划出版社，
ｑ ａ ｔ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ｔ ｍｏ ｉ ｒ ｎ ｄ ｎ ｌｚ ｖ ｒ ｕ ｕ ｌ ｍａ ａ ｅ ｅ ａ ｉ ｓ ｏ ｙ ｏ
营对供电系统的管 理应 不断 提高 ， 对供 电质 量和用 电 监察要高度重视 ； 通过设 置电能质量管 理系统 ， 以解 可 决地铁 内部各用 电设备 存 在 的电能质 量 问题 ， 足供 满 电部 门 日趋严格的用户用电要求 。
方对 电能 的质量要 求 日益提 高 ， 关供 电局 已开 始着 有 手建造 电能质量监 控 网络 ， 以保证 电力 系统 优化 运行 和安全运行。对 于 日益 发展 的轨 道交 通行业 ， 铁运 地
（ ｈｎ ａｌ ａ ｉ ａ ｕｖｙａ ｄ Ｄ ｓｇ Ｃ ｉａＲ ｉ ｙＳｙ ｎＳ ｒｅ ｎ ｅｉｎ ｗ ｕ Ｇ ｏｐ Ｃ ． Ｌｄ，Ｗｕ ａ ３ ０ ３ ｒｕ ｏ， ｔ． ｈ ｎ４ ０ ６ ） Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ：Ｎｅｅｓｙ ｆｒａｐ ｉ ｏ ｒｑ ｃ ｓｉ ｏ ｐ ｌｎ ｐ ｗｅ 峋 ｔ ｙｇ ｍ ｎｇｍｅｔ ａ ａｅ ｎ
ｓ ｓｅ ｉ ｙ ｔｍ ｓ ｅ ｃ ｉｅ ． Ｄｅ ｉｎ ｒ ｃｐｅ ｆ ｒ ｈ ｓ ｓｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ｂ ｓｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ｏ ｔ ｅ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｓ ｒ
ｆｒ ｌｅ ．Ｂ ｉ ｇ ｍｅ ｏ ＇ ｕｎ Ｌ ｅ ａｏ ｔ ｔｅ ｐ ｗｅ ｏｍｕ ｔｄ ｅｉ ｔ Ｙ ａａｇ ｉ ｄｐｓ ｈ ｏ ｒ ａ ｊ ｎ ｒ ￣ ｎ
［ ］张起殿． １ 地铁电能量管理系统［］ Ｊ ．电气时代 ， １（）９ ３ ２ ０ ６ ： ９． ０ ０
［ ］Ｇ ０５ －２０ ２ Ｂ５ １７ ０３地铁设计规范Ｉ ］ 北京： ｓ． 中国计划出版社，
ｑ ａ ｔ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ｔ ｍｏ ｉ ｒ ｎ ｄ ｎ ｌｚ ｖ ｒ ｕ ｕ ｌ ｍａ ａ ｅ ｅ ａ ｉ ｓ ｏ ｙ ｏ
营对供电系统的管 理应 不断 提高 ， 对供 电质 量和用 电 监察要高度重视 ； 通过设 置电能质量管 理系统 ， 以解 可 决地铁 内部各用 电设备 存 在 的电能质 量 问题 ， 足供 满 电部 门 日趋严格的用户用电要求 。
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盘/100M 网卡/DVD 刻录/声卡、音箱/19”液晶显示器。主要用于数据采集与处理，存 储数据库模型、网络构建、历史数据查询；完成各种图形显示、网络设备的运行监视与 控制等功能； 配置 1 台 HP 激光打印机，Laser HP1320，A4，完成运行报表、曲线以及各种事件的 实时打印。 软件配置 电能质量监控软件采用 ION Enterprise 电力监控组态软件，实现数据采集与处理、状 态监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。其中电力监 控组态软件还包括分时计费软件，谐波分析软件、故障录波分析工具、曲线查询工具、多功 能报表软件等。 配置 1 套 ION Enterprise 电能质量监控软件。实现整个系统的监控、管理、网络通讯 等全部监控功能； 配置 1 套 Windows 2003 标准版操作系统作为整个电能质量监控系统的操作系统平台； 配置 1 套 SQL Server 2005 标准版。 配置 1 套 Office2003。
施耐德电气（中国）投资有限公司
北京地铁 电能质量监测系统方案
2008-8-7
2008-8-20
1
施耐德电气（中国）投资有限公司
1.概述
在每个国家的城市中，地铁都被认为是中、大型规模城市快速发展的标志符号。作为城 市公共交通大动脉，地铁运营严重依赖电力供配电系统。地铁供配电系统不断面临着安全、 可靠性压力，管理压力，成本压力。地铁供配电系统日益庞大，用电设备复杂，维护工作量 大，管理难度大，能源成本不断上升，运营成本压力增大，所有这些都需要一套有效的监控 管理方案。
2.地铁供电系统概况
主变电站 牵引供电系统
变配电系统
牵引降压 混合变电所
车站 降压变电所
车辆段 降压变电所
控制中心
集中冷站
降压变电所 降压变电所
车站动力照明 配电系统
车站环境控制 系统配电
地铁的供电系统主要组成部分如上图所示。通常，主变电站主进线为110KV等级，变送成 35KV进入各车站的降压变电所，站与站之间采用环网结构。400V低压负荷包括环控系统， AFC系统，送风，冷却水泵等。
一致，并具有万年历和分时计费。 负荷曲线报表－在指定时间段的系统使用
情况，包括时标和峰值用量 符 合 IEC61000-4-30 和 EN50160 报 表 － “pass/fail”指明系统电能质量水平，包括闪变。 电能质量分析报表－扰动波形，电压容忍度曲线和谐波柱状图。 ♦ 自定义报表 通过 Visual Basic 或 SQL Server 报表工具，如 Crystal Reports（水晶报表）定制 报表，进行进一步的分析。 结合 ION Enterprise 数据和其它数据库显示实际的运行情况
三级负荷包括冷水机组及其配套冷冻泵、冷却塔、冷却泵、热水器、商业广告照明、清洁机 械，通常由由一路电源供电。
2
施耐德电气（中国）投资有限公司
3.地铁电能管理系统需求
全面实时掌握电气参数 专业的电能质量管理 详尽报表分析（包括能耗，负荷趋势，故障波形，电能质量事件等） 数据访问的共享
II．PM810电力参数测量仪
PM800 系列电力参数测量仪是高性能的检测仪表，可是提供监测电气设备所需的各种测 量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线，显示屏具有抗反光和刮擦 的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。
电流和电压精度 0.1％;电能和功率精度 0.5％;每个周波采样数 128 点。 真实有效值显示：电流、电压、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、电能；
3
施耐德电气（中国）投资有限公司
5. 终端监测设备
I．电能质量监测装置（ION7650）
ION7650 是当今世界最高端的集谐波分析、波形采样 、电压骤升/骤降记录、闪变、电 压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量 监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合六项国标或 IEC 标准。其强大的 I/O 功能可应 用于谐波治理控制、功率因数调整、需量控制等；
趋势分析
任何参数的趋势：电压、电流、功率、功率 因数、需量、预测需量、电能、谐波、温度等。 可绘制任意时间段各次谐波、正、负、零序、不 对称因数、电压变动、电压闪变、电压偏差、频 率、有功、无功、功率因数的变化曲线。变化曲 线以不同形式表示：分相图或三相合成图。分相
6
施耐德电气（中国）投资有限公司
提供系统性的能源整体视图。
报表 ♦ 报表可以自动生成，或按时间表生成，或由事件触 发生成，并可通过 email 或 HTML 自动发送。 ♦ 标准报表： 采用快速方便的报表向导，通过 Microsoft Excel 生成报表； 能量和需量报表－联合多路馈线，定义时段 中每一个计费周期的费用，与实际计费结构
5
施耐德电气（中国）投资有限公司
（CBEMA）和 SEMI。 ♦ 对任一事件，显示一系列的带时标的子事件，点击任一子事件可查看详细的信息。 ♦ 支持广泛范围的应用：
诊断、分析发生电能质量事件的设备原因或程序故障。 提前评估当前电能质量状况和趋势。 识别设备故障，确定电能分配状况和设备操作的可靠性 根据标准设置电能质量指标，并针对不同的服务区域、装置或程序进行对比 设置电能质量指标阈值，确定系统变化或设备升级产生的影响 ♦ 电能质量控制和报警
通过测定系统和站点的电能质量，致力于发现一些潜在电能质量危害，例如谐波、
电压偏移以及配电系统的事件、此外，它还用于捕捉系统的越限情况和能源消耗异常， 发出报警信息，并以包括：Email、手机短信、PDA、工作站等多种形式通知相关工作 人员，有助于减少设备误动作、降低能源成本、帮助配电系统规划、提高生产效率以及
可设定的累加模式。 谐波畸变（电流和电压） 数据记录功能：最大/最小瞬时值 报警功能 可以扩展的 I/O 模块
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6.系统功能
ION Enterprise 从装置中读取谐波及相关电能质量数据，通过网络共享，形成报表、图 形，便于管理人员直观使用。 在数据管理方面，软件支持 Microsoft 的 IIS 技术及 SQL SERVER 2005 标准的数据库配置的 WEB 服务器实现数据的共享。在局域网中的计算机可 通过 IE 浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系 统有很好的互联与扩充能力。
主要技术指标： 各电压、电流输入的总谐波畸变率及高达 511 次谐波分析 谐波测量精度满足 IEC61000-4-30 A 级 波形采样（最高 1024 点/周波) ； 电压偏差监测 频率偏差监测(0.005Hz)； 电压骤升/骤降监测； 瞬变监测（最小 20μs） 电压扰动方向判断（DDD） 电压波动及闪变(Pst 和 Plt)测量，满足 IEC61000-4-15； 故障录波； 序分量测量及电压不平衡度分析； 零线谐波电流监测； 电能质量超标报警和记录； 大容量数据存储和记录； 全电量电参数测量，电能精度满足 IEC 60687 0.2S； RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet 多通信口可选； WEB 页面访问 开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能；
7.2 通讯接口层配置
通讯层主要是指通讯网络，包括通讯设备、通讯线路等，主要包括以下： 硬件配置 工业级交换机（具体配置数量根据实际系统而定）； 光电转换器，实现与光纤通道的转换（具体配置数量根据实际系统而定）； 按实际情况配置电缆，包括屏蔽双绞线、网线、光纤等。
数据采集与累计 ♦ 电能计量和其它参数计量等。 ♦ 完全兼容施耐德系列电力监控仪表。能够读取表计中的数据，控制继电器和数字输出，
实现装置的远程设置和版本升级。 ♦ 具有与第三方表计、传感器、PLC、RTU 等电力设备的接口，通过 Modbus、RTU
或 ModbusTCP 协议可快速实现与远程设备的直接通讯，或者连接其它设备的输出到 ION 或 PowerLogic 表计的数字量或模拟量输入。
4.2 通讯接口层
通讯管理层体现了合理性、经济性，采用分布通讯、主控室统一管理的模式，并为系 统扩展预留接口。根据具体的通讯方案，通讯管理层由交换机、光电转换器和通讯介质（如 屏蔽双绞线、光纤、交换机等）组成。
4.3 现场监控层
智能化电能质量监控装置 ION 7650，实现全电量测量（U、I、P、Q、Cosφ、f、kWh、kVARh 等）、电能质量管理、高精度电能计量、分时计费、事故记录与分析等功能。 PM800 系列电力参数测量仪可提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大 显示屏，可以同时检测三相和中性线。
低压负荷根据其重要性依次分为一级，二级，三级负荷：
一级负荷包括BAS、FAS、AFC、牵引、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、直流屏、 环控电控室用电、总控室用电、售票系统等，通常由两路独立的电源供电，且为末端切换；
二级负荷包括自动扶梯、直升电梯、污水泵、雨水泵、排风机、正常照明、站台照明、暖通 空调等，通常由双回路供电或双电源单回路供电。
施耐德电气公司的 PowerLogic 电力监控系统可以为地铁用户提供专业的完整的电能 管理解决方案。PowerLogic 系统能够实现对轨道交通牵引系统、交通车站和其他能源监控 点数据的自动获取，对系统的电能质量状况进行毫秒级、周波级的精确的监视和记录，为用 户提供详尽的采集数据，对系统的电能质量事件及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应， 预防严重故障发生。技术和管理人员可以通过 PowerLogic 系统提供的信息进行电力成本控 制，减少停电时间并优化设备运行。
4.PowerLogic 系统结构
系统管理层(客户端) 系统管理层(服务器) 通讯接口层
现场监控层
4.1 系统管理层
电能质量监控系统采用基于 Client/Serve（r 客户端/服务器）模式的分布式网络结构, 以 多进程、多任务、抢占式 Windows 2003 中英文操作系统作平台，该系统采用标准化、网络 化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性，系统具备软、硬件的扩充能力， 支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点 资源和均衡网络负担。
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北京地铁 电能质量监测系统方案
2008-8-7
2008-8-20
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1.概述
在每个国家的城市中，地铁都被认为是中、大型规模城市快速发展的标志符号。作为城 市公共交通大动脉，地铁运营严重依赖电力供配电系统。地铁供配电系统不断面临着安全、 可靠性压力，管理压力，成本压力。地铁供配电系统日益庞大，用电设备复杂，维护工作量 大，管理难度大，能源成本不断上升，运营成本压力增大，所有这些都需要一套有效的监控 管理方案。
2.地铁供电系统概况
主变电站 牵引供电系统
变配电系统
牵引降压 混合变电所
车站 降压变电所
车辆段 降压变电所
控制中心
集中冷站
降压变电所 降压变电所
车站动力照明 配电系统
车站环境控制 系统配电
地铁的供电系统主要组成部分如上图所示。通常，主变电站主进线为110KV等级，变送成 35KV进入各车站的降压变电所，站与站之间采用环网结构。400V低压负荷包括环控系统， AFC系统，送风，冷却水泵等。
一致，并具有万年历和分时计费。 负荷曲线报表－在指定时间段的系统使用
情况，包括时标和峰值用量 符 合 IEC61000-4-30 和 EN50160 报 表 － “pass/fail”指明系统电能质量水平，包括闪变。 电能质量分析报表－扰动波形，电压容忍度曲线和谐波柱状图。 ♦ 自定义报表 通过 Visual Basic 或 SQL Server 报表工具，如 Crystal Reports（水晶报表）定制 报表，进行进一步的分析。 结合 ION Enterprise 数据和其它数据库显示实际的运行情况
三级负荷包括冷水机组及其配套冷冻泵、冷却塔、冷却泵、热水器、商业广告照明、清洁机 械，通常由由一路电源供电。
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3.地铁电能管理系统需求
全面实时掌握电气参数 专业的电能质量管理 详尽报表分析（包括能耗，负荷趋势，故障波形，电能质量事件等） 数据访问的共享
II．PM810电力参数测量仪
PM800 系列电力参数测量仪是高性能的检测仪表，可是提供监测电气设备所需的各种测 量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线，显示屏具有抗反光和刮擦 的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。
电流和电压精度 0.1％;电能和功率精度 0.5％;每个周波采样数 128 点。 真实有效值显示：电流、电压、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、电能；
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5. 终端监测设备
I．电能质量监测装置（ION7650）
ION7650 是当今世界最高端的集谐波分析、波形采样 、电压骤升/骤降记录、闪变、电 压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量 监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合六项国标或 IEC 标准。其强大的 I/O 功能可应 用于谐波治理控制、功率因数调整、需量控制等；
趋势分析
任何参数的趋势：电压、电流、功率、功率 因数、需量、预测需量、电能、谐波、温度等。 可绘制任意时间段各次谐波、正、负、零序、不 对称因数、电压变动、电压闪变、电压偏差、频 率、有功、无功、功率因数的变化曲线。变化曲 线以不同形式表示：分相图或三相合成图。分相
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提供系统性的能源整体视图。
报表 ♦ 报表可以自动生成，或按时间表生成，或由事件触 发生成，并可通过 email 或 HTML 自动发送。 ♦ 标准报表： 采用快速方便的报表向导，通过 Microsoft Excel 生成报表； 能量和需量报表－联合多路馈线，定义时段 中每一个计费周期的费用，与实际计费结构
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（CBEMA）和 SEMI。 ♦ 对任一事件，显示一系列的带时标的子事件，点击任一子事件可查看详细的信息。 ♦ 支持广泛范围的应用：
诊断、分析发生电能质量事件的设备原因或程序故障。 提前评估当前电能质量状况和趋势。 识别设备故障，确定电能分配状况和设备操作的可靠性 根据标准设置电能质量指标，并针对不同的服务区域、装置或程序进行对比 设置电能质量指标阈值，确定系统变化或设备升级产生的影响 ♦ 电能质量控制和报警
通过测定系统和站点的电能质量，致力于发现一些潜在电能质量危害，例如谐波、
电压偏移以及配电系统的事件、此外，它还用于捕捉系统的越限情况和能源消耗异常， 发出报警信息，并以包括：Email、手机短信、PDA、工作站等多种形式通知相关工作 人员，有助于减少设备误动作、降低能源成本、帮助配电系统规划、提高生产效率以及
可设定的累加模式。 谐波畸变（电流和电压） 数据记录功能：最大/最小瞬时值 报警功能 可以扩展的 I/O 模块
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6.系统功能
ION Enterprise 从装置中读取谐波及相关电能质量数据，通过网络共享，形成报表、图 形，便于管理人员直观使用。 在数据管理方面，软件支持 Microsoft 的 IIS 技术及 SQL SERVER 2005 标准的数据库配置的 WEB 服务器实现数据的共享。在局域网中的计算机可 通过 IE 浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系 统有很好的互联与扩充能力。
主要技术指标： 各电压、电流输入的总谐波畸变率及高达 511 次谐波分析 谐波测量精度满足 IEC61000-4-30 A 级 波形采样（最高 1024 点/周波) ； 电压偏差监测 频率偏差监测(0.005Hz)； 电压骤升/骤降监测； 瞬变监测（最小 20μs） 电压扰动方向判断（DDD） 电压波动及闪变(Pst 和 Plt)测量，满足 IEC61000-4-15； 故障录波； 序分量测量及电压不平衡度分析； 零线谐波电流监测； 电能质量超标报警和记录； 大容量数据存储和记录； 全电量电参数测量，电能精度满足 IEC 60687 0.2S； RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet 多通信口可选； WEB 页面访问 开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能；
7.2 通讯接口层配置
通讯层主要是指通讯网络，包括通讯设备、通讯线路等，主要包括以下： 硬件配置 工业级交换机（具体配置数量根据实际系统而定）； 光电转换器，实现与光纤通道的转换（具体配置数量根据实际系统而定）； 按实际情况配置电缆，包括屏蔽双绞线、网线、光纤等。
数据采集与累计 ♦ 电能计量和其它参数计量等。 ♦ 完全兼容施耐德系列电力监控仪表。能够读取表计中的数据，控制继电器和数字输出，
实现装置的远程设置和版本升级。 ♦ 具有与第三方表计、传感器、PLC、RTU 等电力设备的接口，通过 Modbus、RTU
或 ModbusTCP 协议可快速实现与远程设备的直接通讯，或者连接其它设备的输出到 ION 或 PowerLogic 表计的数字量或模拟量输入。
4.2 通讯接口层
通讯管理层体现了合理性、经济性，采用分布通讯、主控室统一管理的模式，并为系 统扩展预留接口。根据具体的通讯方案，通讯管理层由交换机、光电转换器和通讯介质（如 屏蔽双绞线、光纤、交换机等）组成。
4.3 现场监控层
智能化电能质量监控装置 ION 7650，实现全电量测量（U、I、P、Q、Cosφ、f、kWh、kVARh 等）、电能质量管理、高精度电能计量、分时计费、事故记录与分析等功能。 PM800 系列电力参数测量仪可提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大 显示屏，可以同时检测三相和中性线。
低压负荷根据其重要性依次分为一级，二级，三级负荷：
一级负荷包括BAS、FAS、AFC、牵引、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、直流屏、 环控电控室用电、总控室用电、售票系统等，通常由两路独立的电源供电，且为末端切换；
二级负荷包括自动扶梯、直升电梯、污水泵、雨水泵、排风机、正常照明、站台照明、暖通 空调等，通常由双回路供电或双电源单回路供电。
施耐德电气公司的 PowerLogic 电力监控系统可以为地铁用户提供专业的完整的电能 管理解决方案。PowerLogic 系统能够实现对轨道交通牵引系统、交通车站和其他能源监控 点数据的自动获取，对系统的电能质量状况进行毫秒级、周波级的精确的监视和记录，为用 户提供详尽的采集数据，对系统的电能质量事件及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应， 预防严重故障发生。技术和管理人员可以通过 PowerLogic 系统提供的信息进行电力成本控 制，减少停电时间并优化设备运行。
4.PowerLogic 系统结构
系统管理层(客户端) 系统管理层(服务器) 通讯接口层
现场监控层
4.1 系统管理层
电能质量监控系统采用基于 Client/Serve（r 客户端/服务器）模式的分布式网络结构, 以 多进程、多任务、抢占式 Windows 2003 中英文操作系统作平台，该系统采用标准化、网络 化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性，系统具备软、硬件的扩充能力， 支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点 资源和均衡网络负担。