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地鐵環境控制系統

地鐵環境控制系統（簡稱：環控系統），是一個深度融合計算機技術、網絡通信與機電設備自動化原理的智能化平臺。該系統以地鐵環境特有的通風空調及防災理論為專業基礎，構建了高效的三層分布式控制架構。底層通過智能單元（如馬達保護器、變頻器）精準采集并控制車站及隧道內的通風空調、給排水、照明等機電設備；中層由網關PLC通過高速總線實現數據與指令的集中通信與邏輯協調；上層則進行統一監控與科學管理，確保環境安全舒適并實現高效節能。該系統的設計與實踐，精準體現了九洲集團“讓電擁有智慧”的企業愿景。

主要作用

對于地鐵這樣大規模的而且非常重要的地下設施，其環境條件與地上空氣相對封閉，乘客人員流量非常集中，如果對如此重要的場合沒有一套完善可靠的自動化控制系統來對地鐵內的環境質量進行監視和控制，使其在正常情況下滿足乘客舒適度的要求，并在緊急情況下提供正確可靠的信息保證乘客人員安全。

方案說明及特點

■ 采用先進的計算機網絡構建硬件平臺，并集成系統軟件、通過接口，實現對各類設備的監控。

■?采用成熟的以太網技術車站BAS與綜合監控系統的連接。

■?當脫離綜合監控系統時，車站BAS系統及BAS內各子系統可相對獨立工作。

■?PLC采用可靠的工業級產品,PLC系統冗余和現場總線鏈接冗余雙重保證了BAS系統能全天侯7-24小時不間斷工作。

■?采用模塊化設計,易于擴展。

■?能為今后系統增容預留一定的條件。

監控對象

■?BAS系統監控的設備

■?IBP盤

■?智能馬達控制中心（或稱智能低壓柜，用于各種風機、風閥、電動蝶閥的電氣控制與保護等）

■?變頻器

■?冷水機組

■?自動扶梯、電梯

■?給排水設備

■?各種照明

■?隧道及站臺通風設備

系統總體結構

BAS系統是基于分層分布式系統結構

■?中央級：BAS的中央級主要是OCC的調度工作站,由綜合監控系統實現

■?車站級:包括車站級各就地監控功能和車站BAS監控功能。

■?現場級:位于車站各就地監控點或數據采集點,具體包括各類傳感器、執行器、遠程I/O模塊、接口模塊或裝置等。

軟件結構

■?數據接口層：運行于各子系統PLC控制器中的智能接口模塊。數據接口層通過串口通訊或以太網連接并管理所有設備。

■?數據處理層：此軟件層以軟件和其專用數據庫為基礎，通過其內置的通訊軟件同各控制器進行數據交換。

■?人機界面層：人機界面通過內部軟件時時獲得數據和服務，實現用戶友好的信息顯示和操作。

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BAS系統構成

■?BAS網絡采用分層分布式現場總線結構，由PLC控制設備、現場傳感器、維護終端、RI/O、現場總線、IBP盤等組成。

■?地下車站的兩端環控柜各設一套PLC，對本站所轄區間隧道及車站的通風空調大系統、小系統及其水系統、照明系統、電梯、自動扶梯、給排水系統相關的設備進行監控及管理，同時對相關設備用房和公共區的環境溫濕度等參數進行監測。

■?以靠近車站綜合控制室（Ａ端）的PLC為主控制器并兼作與綜。合監控系統的接口，并通過冗余現場總線與車站ＢＡＳ維護工作站、ＩＢＰ盤ＰＬＣ、ＦＡＳ通訊網關及車站從控制器進行連接，同時負責本端的設備監控。

■?另外一端（B端）的PLC為從控制器，通過冗余現場總線與車站BAS主控制器進行通訊連接，同時負責本端的設備監控。

■?兩端PLC下設置雙總線將各類RI/O、具有智能通訊口的現場設備和就地現場小型控制器等設備統一接入。分別對車站兩端的機電設備進行監控管理。

■?在車站綜合控制室IBP盤（綜合監控系統提供）設置一套PLC控制器及一套應急操作終端與主控制相連構成車站級BAS系統。實現IBP盤盤面監視和控制。并配置通訊網關用于實現與FAS的通訊接口，接收FAS主機傳送的火災報警模式號，實現車站BAS在火災工況下對設備聯動控制

設備監控

■?控制中心和車站系統對所有區間隧道和各層的設備進行監控，實現中央級、車站級的分層控制，自動和手動完成通風、空調、消防、突發事故以及照明、疏散等運行模式。

■?通風模式控制：正常運營情況下，根據站內和站外的環境溫度、濕度進行全新風、小新風、空調等模式的運行和切換。

■?消防模式控制：在車站火災或區間隧道火災時，按照消防要求，自動或人工啟動通風、排煙模式，啟動疏散指示。

■?PID調節：根據車站內溫度濕度場的分布，進行計算，求解最佳控制模型，保證車站內部穩定舒適的環境。

■?水系統控制：控制集中冷站、空調機的水系統，為空調系統提供足夠和均衡的冷源。

■?報警記錄和統計報表：記錄全線設備狀態信息、系統信息，記錄和語音提示各種報警狀態，記錄各種設備操作情況，生成運營和設備運行的幾十種統計報表。

■?口令與權限：可以對控制中心和車站操作人員、維護人員進行口令和權限管理。

本地鐵站環境控制成套解決方案，采用通用的系統平臺，具有強大的功能和卓越的性能，而且具有更高的可靠性、更佳的開放性和易用性。

高速發展的軌道交通行業

隨著中國經濟的持續發展，中國的工業化水平、城鎮化水平、生態環境和人民生活等將全面提升，跨區域經濟交流與合作將進一步加強。為滿足不斷增長的客運需求，交通基礎設施和運輸裝備規模就需要有一個較快的發展。因此，軌道交通到了高速?發展的關鍵時期.

客戶關注

配電安全性：軌道交通運載能力大，所以提高安全系數是軌道交通發展的重中之重。

降低電網污染：機車運行會對電網造成污染。如何提高電能的利用率，節約電能成本，同樣被運營商所關注。

環保可持續：綠色可持續能源應用，可降低運營維護成本，保護環境。

軌道交通建設提供系列產品與解決方案

作為電力和自動化領域的廠商，將軌道交通列為重要業務領域之一，為客戶提供高質量的、環保的產品與服務。將不斷創新的技術與全新的設計理念相結合，不斷推出性能更先進、系列更齊全，且符合軌道交通配電行業需求的高品質產品。與此同時，也推出一系列的優化方案，以滿足日益増長的市場需求。在低壓領域的產品與解決方案，涵蓋了車站、車輛段、變配電所等各種應用，為綠色交通系統的建設提供了可靠的保證。

400V低壓配電方案

軌道交通系統的運營涉及成千上萬乘客的安全，因而必須不斷地研究和提高整個系統的安全性和可靠性。積累多年以來的經臉碩果，憑借其一應俱全的高性能產品，和在軌道交通行業上的廣泛應用，滿足了各種將殊環境的需求。

低壓配電方案，包含配電、電動機保護、無功補償、諧波治理、防雷等各個部分,全面解決車站等軌道交通建筑可能遇到的電氣問題，整個方案通過整體優化設計，選擇具有領先技術的元器件，合理整合饋出回路，不僅可以合理減少0.4kV低壓開關柜的數量，減少投資與運營總體費用，而且提髙了配電系統安全性、可靠性，保障軌道交通系統正常運營。

主要400V配電設備

品牌低壓開關柜融合國際知名公司（西門子、施耐德）最先進的開關和自動化技術生產的國際最新的低壓開關設備,其主要的優點：

1、柜體采用標準型材制作，柜體強度好。

2、占地面積，設計方案靈活。

3、結構設計緊湊，較小的空間能容納較多的功能元件。

4、單元互換靈活，減少設備斷電時間。

5、整體配電線路分級對用電系統進行保護，做好的保護系統的連續性和可靠性。

技術參數

35 kV開關柜是地鐵供電系統中最重要的設備之一，對整個地鐵系統的安全可靠具有決定性的作用，一旦出現問題可能使整個地鐵系統陷于癱瘓。35 kV開關柜按照絕緣方式分為空氣絕緣開關柜(AIS)和氣體絕緣開關柜(GIS)

AIS是全部電氣元器件均處在空氣中，以空氣作為絕緣介質的開關柜。受空氣絕緣性能的限制，在35 kV的額定電壓下，開關柜的相間絕緣距離約為300 mm，使得開關柜的體積比較大，即使采用了一些固體絕緣技術和母線包封技術，開關柜的寬度也不能小于1 200 mm，柜內的一些帶電裸露部分依然容易發生放電現象。在城市軌道交通工程中，由于空間所限，空氣比較潮濕，易于受小動物侵害，AIS類開關柜的內部故障率較高。

GIS是主要一次設備（斷路器、隔離開關、母線、電流互感器等）安裝于以SF6氣體作為絕緣介質的密封箱體內的開關柜。SF6氣體是一種大分子量的惰性氣體，性能穩定、難于電離，熱絕緣系數小，經過拉弧擊穿后能夠自行恢復原介質的絕緣強度，氣體無毒無腐蝕性，對人員和設備安全。SF6氣體絕緣性能遠高于空氣，開關柜的相間絕緣距離大為縮小，兼之固體絕緣技術的采用，使得開關柜的體積大幅減小，開關柜的寬度減小至600 mm時還能保持可靠的絕緣強度。制造GIS采用了機械制造、鈑金、焊接、密封、查漏等多方面的先進技術，其生產商均為國際知名的優秀企業，具有較強的科研、開發、設計、生產、售后服務能力。GIS生產商均掌握了均勻電場的設計方法，開關柜內采用C型或D型母線，盡量使柜內電場均勻，能夠最大限度地減少放電現象的發生。開關柜氣室采用先進焊接技術，滿足IP65的防護等級，在開關柜間采用固體絕緣和插接技術，即使在開關柜拼接時也不會降低氣室的密封水平。開關柜內的名牌斷路器也是設備可靠性的一個重要保證。

GIS開關柜的特點

采用低壓力氣體作介質絕緣

依靠低壓力的SF6等氣體作絕緣介質，可以充分發揮氣體介質絕緣性能的優點。SF6氣體是一種大分子量的惰性氣體，性能穩定、難于電離，絕熱系數小，經過拉弧擊穿后能夠自行恢復原介質絕緣強度，氣體無毒無腐蝕性，對人員和設備安全，SF6氣體絕緣性能為空氣的2～3倍，并且隨著電壓等級的升高，優勢更加明顯。

采用真空斷路器

GIS所配開關以真空斷路器為主，真空滅弧室具有開斷能力強、電壽命長、可靠性高、滅弧室部分免維護等特點，真空斷路器在開斷過程中不會產生很高的壓力，因而爆炸的危險性較小，開斷短路電流時也不會有很大的噪聲。目前在普通空氣絕緣開關柜中也大都采用真空斷路器。

可實現小型化

由于采用了氣體絕緣介質以及合理的絕緣結構，使高壓元件尺寸得以縮小;在箱形容器內布置高壓元件，排列方便、集裝程度高，使設備得以小型化。GIS比空氣絕緣開關柜(簡稱AIS)占地面積減小了約1/3，體積減小了約1/2;35kV等級GIS的占地面積、體積減小得更加顯著。

可靠性較高

因氣體壓力低，密封問題已不突出，氣密性可達30年不用補氣。因高壓帶電導體要么密封于低壓力的SF6等絕緣氣體中，要么用具有接地屏蔽的固體絕緣件封閉，故GIS的最大優點是不受外界環境，如凝露、污穢、海拔高度、化學物質、小動物等的影響，無銹蝕、氧化程度很低，可靠性較高。

三相共箱方箱型結構占主流

GIS的結構包括分相型、三相共箱圓筒形、三相共箱方箱型3種。由于新的制造技術、焊接技術和材料的出現，GIS密封箱體在制造過程中可以利用現代先進的板材下料、折彎、焊接設備以及氦氣檢漏技術，使密封箱體的精度、剛度、強度提高，漏氣率降低。密封箱體制造技術的提高給GIS向方箱型發展提供了條件。現在新開發的產品大多為三相共箱方箱型。

三種母線結構共存

GIS的母線結構包括氣體絕緣母線、插接式固體絕緣母線2種。氣體絕緣母線現場安裝時需要打開密封蓋板進行母線的聯接，然后進行抽真空、充氣SF6;插接式固體絕緣母線現場安裝時不需要打開密封蓋板，用插接件將母線單相地連接起來，母線是干式的。氣體絕緣母線，現場連接復雜，但對制造和現場安裝精度的要求較低;插接式固體絕緣母線，便于現場的母線連接，但對制造和現場安裝的精度要求較高。

結構模塊化

GIS采用積木方式，模塊化設計，使結構簡化、統一、靈活，各氣室之間互不影響，通過密封箱體上預留的插座孔插接避雷器、電壓互感器、電纜終端以及進行密封箱體間的插接。根據需要，可很方便地通過預留的電纜插座來增加進出線電纜的數量，也可以很方便地向柜體兩邊擴展。

全屏蔽電纜終端進出線

GIS采用電纜作為電源的引入、引出。插接式電纜終端可配用不同截面的電纜。

免維護

因在柜內配置了電壽命長、可靠性高的真空斷路器，以及其他高壓元件可靠性的提高，GIS在整個壽命期主回路可以做到不檢修;同時又由于密封技術的提高，氣室的漏氣率極低，在壽命期內無需補氣。

信息化

GIS正朝著信息化、智能化方向發展，GIS同現代計算機技術進行了有機結合，使GIS具有控制、保護、測量、通信、顯示、故障錄波和事件記錄等功能，并可實現運行狀況的實時監測和故障預測。

GIS開關柜方案

斷路器柜

隔離柜

母線分段柜

GIS柜技術參數