城市軌道交通供配電技術(shù)第一章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的概述

城市軌道交通供配電系統(tǒng)是保障地鐵、輕軌等城市軌道交通正常運(yùn)行的“生命線”。它負(fù)責(zé)將電能從電網(wǎng)輸送至各個(gè)車站、車輛段、車輛維修中心等場(chǎng)所，為列車牽引、車站照明、通風(fēng)空調(diào)、電力拖動(dòng)、通信信號(hào)等設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。這個(gè)系統(tǒng)通常包括高壓輸電、變壓器、低壓配電等多個(gè)部分，是一個(gè)復(fù)雜而精密的工程。在城市建設(shè)中，供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和維護(hù)都至關(guān)重要，直接關(guān)系到城市交通的效率和安全性。

2.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)

城市軌道交通供配電系統(tǒng)與其他電力系統(tǒng)相比，具有一些顯著的特點(diǎn)。首先，它的供電可靠性要求極高，因?yàn)橐坏┕╇娭袛?，不僅會(huì)影響乘客出行，還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。其次，供配電系統(tǒng)需要適應(yīng)城市復(fù)雜的環(huán)境，包括地下、地面和高架等多種場(chǎng)景。此外，由于軌道交通的運(yùn)行時(shí)間通常較長(zhǎng)，供配電系統(tǒng)還需要具備高效的能源利用和節(jié)能能力。最后，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，大量采用智能控制和保護(hù)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障快速處理。

3.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成

城市軌道交通供配電系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：首先是高壓配電系統(tǒng)，負(fù)責(zé)將電網(wǎng)的高壓電能降壓至適合軌道交通使用的電壓等級(jí)；其次是變壓器系統(tǒng)，用于改變電壓等級(jí)，滿足不同設(shè)備的用電需求；再者是低壓配電系統(tǒng)，將電能分配至各個(gè)用電設(shè)備；此外，還包括電力監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)等，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這些部分相互配合，共同構(gòu)成了一個(gè)完整的供配電網(wǎng)絡(luò)。

4.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的供電方式

城市軌道交通供配電系統(tǒng)的供電方式主要有兩種：一種是集中供電方式，即在一個(gè)或多個(gè)主變電站集中降壓后，通過電纜或架空線路向各個(gè)車站和區(qū)間供電；另一種是分區(qū)供電方式，即在每個(gè)車站或車輛段設(shè)置獨(dú)立的變電所，直接從電網(wǎng)獲取電力。集中供電方式的優(yōu)勢(shì)在于供電可靠性高，但投資較大；分區(qū)供電方式則靈活性強(qiáng)，但系統(tǒng)復(fù)雜度較高。在實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)根據(jù)具體線路的實(shí)際情況選擇合適的供電方式。

5.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的負(fù)荷特性

城市軌道交通供配電系統(tǒng)的負(fù)荷特性主要表現(xiàn)為非線性、波動(dòng)性和時(shí)變性。列車牽引是主要的電力負(fù)荷，其運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波和浪涌，對(duì)電力系統(tǒng)造成一定影響。此外，車站的照明、通風(fēng)空調(diào)等設(shè)備也會(huì)隨時(shí)間變化而調(diào)整用電量。因此，供配電系統(tǒng)需要具備良好的諧波抑制和負(fù)荷均衡能力，以適應(yīng)這種復(fù)雜的用電特性。

6.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的安全防護(hù)措施

為了保障城市軌道交通供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要采取一系列安全防護(hù)措施。首先是短路保護(hù)，通過安裝熔斷器和斷路器，防止短路電流過大損壞設(shè)備；其次是過載保護(hù)，通過電流互感器和繼電保護(hù)裝置，及時(shí)檢測(cè)并切斷過載電路；此外，還需要設(shè)置接地保護(hù)和漏電保護(hù)，防止觸電事故發(fā)生。同時(shí)，系統(tǒng)還配備了自動(dòng)重合閘裝置，以應(yīng)對(duì)瞬時(shí)性故障，提高供電可靠性。

第二章

1.高壓配電系統(tǒng)的主要設(shè)備

高壓配電系統(tǒng)是城市軌道交通供配電的“大動(dòng)脈”，負(fù)責(zé)把電網(wǎng)送來的高壓電降壓分配出去。這個(gè)系統(tǒng)里最重要的設(shè)備就是高壓開關(guān)柜，它就像一個(gè)電力的“總閘”，可以控制電力的通斷，還能保護(hù)電路不受短路和過載的損害。除了開關(guān)柜，還有高壓電纜和母線槽，它們負(fù)責(zé)把電從開關(guān)柜輸送到變壓器或其他設(shè)備。這些設(shè)備必須非?？煽?，因?yàn)橐坏┏鰡栴}，整個(gè)供電系統(tǒng)都可能跟著癱瘓。

2.變壓器在供配電系統(tǒng)中的作用

變壓器是高壓配電系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它的主要任務(wù)就是把高壓電變成適合軌道交通使用的電壓。比如，電網(wǎng)送來的可能是10千伏或35千伏的高壓電，而軌道交通的設(shè)備可能只需要幾千伏或幾百伏的電壓，這時(shí)候就需要變壓器來“降壓”。變壓器就像一個(gè)電力“轉(zhuǎn)換器”，確保電能能夠以合適的電壓形式供應(yīng)給各種設(shè)備，避免因電壓不匹配而造成的浪費(fèi)或損壞。

3.低壓配電系統(tǒng)的構(gòu)成和功能

低壓配電系統(tǒng)是供配電的“末梢神經(jīng)”，負(fù)責(zé)把變壓器降壓后的電能進(jìn)一步分配給各個(gè)用電設(shè)備。這個(gè)系統(tǒng)主要由低壓開關(guān)柜、低壓電纜、配電箱等設(shè)備組成。低壓開關(guān)柜同樣具有控制和保護(hù)功能，能確保電力安全穩(wěn)定地送到每一個(gè)用電點(diǎn)。配電箱則更像是“分支線路”，把電分配給車站的照明、通風(fēng)、售票機(jī)等設(shè)備。整個(gè)低壓配電系統(tǒng)就像一個(gè)精密的“配電網(wǎng)絡(luò)”，確保每一寸電力都能準(zhǔn)確無誤地送達(dá)需要的地方。

4.電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代供配電系統(tǒng)中的“大腦”，它通過傳感器、計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。比如，可以隨時(shí)查看哪個(gè)站點(diǎn)的電壓是多少、電流有多大、設(shè)備是否正常等。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，甚至自動(dòng)采取保護(hù)措施，比如切斷故障電路。這種監(jiān)控方式大大提高了供電系統(tǒng)的可靠性，也減少了人工巡檢的工作量，非常高效。

5.繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理

繼電保護(hù)系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)中的“安全衛(wèi)士”，它的任務(wù)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除電力故障。當(dāng)電路發(fā)生短路或過載時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)迅速檢測(cè)到異常電流或電壓，并立即發(fā)出信號(hào)給斷路器，讓斷路器切斷故障電路，防止故障擴(kuò)大。這個(gè)過程非?？欤ǔＶ挥辛泓c(diǎn)幾秒的時(shí)間，就能把故障isolate掉，保護(hù)設(shè)備和線路不受損壞。比如，如果某個(gè)區(qū)間的電纜被雷擊導(dǎo)致短路，保護(hù)裝置就會(huì)立刻動(dòng)作，斷開電路，避免整個(gè)系統(tǒng)跟著遭殃。

6.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的接地方式

城市軌道交通供配電系統(tǒng)的接地方式非常重要，關(guān)系到人身安全和設(shè)備保護(hù)。通常采用的是“保護(hù)接地”方式，就是把電氣設(shè)備的金屬外殼接到接地網(wǎng)上。一旦設(shè)備發(fā)生漏電，電流就會(huì)通過接地網(wǎng)流入大地，而不是通過人體，從而避免觸電事故。此外，還有“工作接地”方式，是為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，將變壓器中性點(diǎn)等設(shè)備接地。合理的接地方式能有效降低觸電風(fēng)險(xiǎn)，提高供配電系統(tǒng)的安全性。

第三章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的高壓供電方案

城市軌道交通的高壓供電方案，簡(jiǎn)單說就是怎么把電網(wǎng)的大功率電安全、穩(wěn)定地送到地鐵或輕軌的各個(gè)站點(diǎn)。常見的方案有“集中供電”和“分區(qū)供電”兩種。集中供電就是找一個(gè)或幾個(gè)大型的變電站，把高壓電降壓后，通過長(zhǎng)長(zhǎng)的電纜統(tǒng)一供給整個(gè)線路的各個(gè)站點(diǎn)，這種方式可靠性高，但前期投資比較大，而且如果主變電站出了問題，整個(gè)線路的供電都可能受影響。分區(qū)供電則是每隔一段距離就在站點(diǎn)附近建一個(gè)變電所，直接從電網(wǎng)取電，這種方式比較靈活，某個(gè)站點(diǎn)的變電所壞了，不會(huì)影響其他區(qū)域，但系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜一些，建設(shè)成本和管理難度也更高。還有一種是“混合供電”，就是結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)鍵地段用集中供電，普通地段用分區(qū)供電，根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇。

2.低壓配電系統(tǒng)的常見接線方式

低壓配電系統(tǒng)的接線方式，主要是指電能如何從低壓開關(guān)柜分配到各個(gè)用電設(shè)備。最常用的是“放射式”接線，就像樹枝一樣，從開關(guān)柜出發(fā)，一根電纜負(fù)責(zé)連接一個(gè)或幾個(gè)用電設(shè)備，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障容易查找和隔離，某個(gè)設(shè)備壞了不會(huì)影響其他設(shè)備。但缺點(diǎn)是電纜用量比較大，尤其是在設(shè)備分布比較分散的情況下。另一種是“樹干式”接線，就像樹干分出枝丫一樣，從開關(guān)柜出發(fā)，一根主干電纜連接到幾個(gè)分配點(diǎn)，再由分配點(diǎn)引出支線連接到具體設(shè)備，這種方式可以節(jié)省電纜，但一旦主干線出了問題，它后面所有分支的設(shè)備都會(huì)斷電，故障影響范圍比較大。還有“環(huán)網(wǎng)式”接線，就是把幾個(gè)開關(guān)柜連接成一個(gè)閉環(huán)，正常情況下電流可以從兩個(gè)方向流，可靠性很高，但投資和復(fù)雜度也更高，一般用在特別重要的負(fù)荷上。

3.列車牽引負(fù)荷對(duì)供配電系統(tǒng)的影響

列車牽引是地鐵或輕軌耗電最大的部分，對(duì)供配電系統(tǒng)的影響非常大。列車的電動(dòng)機(jī)是“非線性負(fù)荷”，它們工作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很多諧波，這些諧波會(huì)污染電網(wǎng)，影響其他設(shè)備的正常工作，比如讓電纜發(fā)熱、降低變壓器效率等。而且，列車啟動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)候，電流會(huì)瞬間變得很大，這就要求供電系統(tǒng)有足夠大的容量和良好的短路承受能力，否則就容易跳閘停電。此外，列車運(yùn)行的啟停非常頻繁，導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)很大，這對(duì)變電所的電壓穩(wěn)定性和供電可靠性都提出了很高的要求。所以，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行供配電系統(tǒng)時(shí)，必須充分考慮列車牽引負(fù)荷的這些特點(diǎn)。

4.車站站用電負(fù)荷的特點(diǎn)分析

車站的用電設(shè)備種類比較多，除了給列車準(zhǔn)備電力的牽引變電所，還有照明、通風(fēng)空調(diào)、售票機(jī)、乘客電梯、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備等等。這些設(shè)備的用電特點(diǎn)各不相同。比如，照明是基礎(chǔ)負(fù)荷，需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定供電；通風(fēng)空調(diào)是為了保證乘客舒適，負(fù)荷也比較大，而且通常需要連續(xù)運(yùn)行；售票機(jī)、電梯等屬于沖擊性負(fù)荷，啟動(dòng)時(shí)電流會(huì)瞬間增大；而監(jiān)控、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等則是微功率負(fù)荷，耗電很少。這些不同的負(fù)荷組合在一起，就使得車站的總負(fù)荷既有平穩(wěn)的部分，也有波動(dòng)的部分，還有需要快速響應(yīng)的沖擊部分，給供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行增加了復(fù)雜性。

5.供配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量要求

電能質(zhì)量，簡(jiǎn)單說就是電的“品質(zhì)”，它關(guān)系到用電設(shè)備能不能正常、高效、安全地工作。對(duì)于城市軌道交通來說，電能質(zhì)量要求非常高。首先是電壓要穩(wěn)定，不能忽高忽低，否則會(huì)影響設(shè)備的壽命和精度，甚至導(dǎo)致故障。其次是頻率要穩(wěn)定，雖然電網(wǎng)頻率是標(biāo)準(zhǔn)的50赫茲，但軌道交通內(nèi)部的一些設(shè)備對(duì)頻率偏差很敏感，需要保證供電頻率的穩(wěn)定性。還有諧波問題，如前所述，列車牽引等非線性負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生諧波，必須控制在一定范圍內(nèi)，否則會(huì)干擾通信信號(hào)、損壞設(shè)備。此外，供電的連續(xù)性也很重要，要求盡量減少停電時(shí)間和次數(shù)，保證地鐵能夠安全、準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行。

6.供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施與策略

隨著能源價(jià)格的上漲和環(huán)保要求的提高，城市軌道交通供配電系統(tǒng)的節(jié)能越來越重要。常見的節(jié)能措施有很多。比如，可以選用高效節(jié)能的變壓器和電機(jī)，減少設(shè)備本身的能耗。在變電所里安裝智能電表和能量管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控用電情況，找出耗能大戶并進(jìn)行優(yōu)化。合理設(shè)計(jì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，利用自然風(fēng)或優(yōu)化運(yùn)行時(shí)間來減少能耗。在照明方面，可以使用LED等高效光源，并根據(jù)需要智能控制開關(guān)。此外，還可以利用夜間低谷電進(jìn)行儲(chǔ)能，比如給電池充電，在白天高峰時(shí)放電補(bǔ)充，這樣就能利用電價(jià)的差價(jià)來降低運(yùn)行成本。通過這些措施，可以在保證供電可靠的前提下，最大限度地節(jié)省能源。

第四章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的短路電流計(jì)算

計(jì)算短路電流，簡(jiǎn)單來說就是估算一下萬一電路哪里出了問題，比如電線碰在一起短路了，會(huì)產(chǎn)生多大的電流。這個(gè)電流有多大非常關(guān)鍵，因?yàn)樗鼤?huì)直接影響我們選擇哪些保護(hù)設(shè)備，比如斷路器、熔斷器。如果短路電流算小了，保護(hù)設(shè)備可能不夠力，短路時(shí)跳不過去，后果不堪設(shè)想。如果算大了，選的設(shè)備可能過于保守，平時(shí)正常用電時(shí)就容易跳閘，影響正常運(yùn)營(yíng)。所以，要準(zhǔn)確計(jì)算短路電流，需要知道整個(gè)供配電系統(tǒng)的線路長(zhǎng)度、電纜截面積、變壓器的參數(shù)等等很多細(xì)節(jié)，才能算出在不同位置發(fā)生短路時(shí)的電流有多大。

2.繼電保護(hù)裝置的選型與整定

選型和整定繼電保護(hù)裝置，就好比給電力系統(tǒng)請(qǐng)了“保鏢”并教它怎么保護(hù)。選型就是根據(jù)計(jì)算出的短路電流大小、保護(hù)對(duì)象的重要性、以及需要保護(hù)的性質(zhì)（是防止短路還是過載等等），來選擇哪種類型的繼電器、電流互感器、電壓互感器等等。比如，重要的線路需要用更精確、更可靠的保護(hù)裝置。整定，就是給這些“保鏢”設(shè)定具體的參數(shù)，比如什么時(shí)候該動(dòng)作、動(dòng)作的靈敏程度怎么樣、跳閘后要不要自動(dòng)合上等等。整定得不好，要么保護(hù)不靈敏，出了問題反應(yīng)不過來；要么誤動(dòng)作，沒出問題也跳閘，都麻煩。所以，這個(gè)工作需要非常仔細(xì)，既要保證能可靠地保護(hù)設(shè)備，又要盡量減少不必要的停電。

3.供配電系統(tǒng)的接地故障保護(hù)

接地故障保護(hù)，主要是指處理線路漏電到地（也就是金屬外殼碰到電線）的情況。這種情況很危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致人觸電。為了防止這種情況發(fā)生，通常會(huì)給電氣設(shè)備的金屬外殼可靠地接地。一旦發(fā)生漏電，電流就會(huì)通過接地線流入大地，保護(hù)裝置（比如漏電保護(hù)器或接地保護(hù)繼電器）就能檢測(cè)到這個(gè)電流，并且迅速切斷電源，防止觸電事故。這個(gè)保護(hù)系統(tǒng)要靈敏可靠，能快速動(dòng)作，并且能在保證安全的前提下，盡量減少不必要的停電范圍。對(duì)于地鐵這種環(huán)境，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和保護(hù)措施都非常重要。

4.供配電系統(tǒng)的過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)，顧名思義，就是防止電路因?yàn)橛秒娏刻蠖盁龎摹?。雖然電流過大可能不會(huì)立刻造成短路，但如果長(zhǎng)時(shí)間超過設(shè)備的設(shè)計(jì)承載能力，就會(huì)讓電纜發(fā)熱、絕緣老化，甚至燒毀設(shè)備。過負(fù)荷保護(hù)就是監(jiān)測(cè)電流的大小，如果電流長(zhǎng)時(shí)間超過了設(shè)定的安全值，就啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，比如讓斷路器跳閘，切斷電源，給設(shè)備“休息”一下，避免損壞。這個(gè)保護(hù)的設(shè)定要適中，不能太靈敏，否則正常用電一高峰就跳閘；也不能太遲鈍，否則設(shè)備燒壞了就晚了。通常會(huì)比短路保護(hù)的電流定值設(shè)置得低一些，并且動(dòng)作時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些。

5.供配電系統(tǒng)接地方式的選擇與要求

供配電系統(tǒng)的接地方式，簡(jiǎn)單說就是怎么把設(shè)備的金屬部分和大地連接起來。主要有三種：保護(hù)接地、工作接地、防雷接地。保護(hù)接地是最常見的，就是前面提到的，把設(shè)備外殼接地，萬一漏電了電流就通過大地流走，保護(hù)人和設(shè)備安全。工作接地是為了保證電壓的參考點(diǎn)穩(wěn)定，比如變壓器中性點(diǎn)接地，可以使系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定。防雷接地是為了把雷擊時(shí)產(chǎn)生的巨大電流安全導(dǎo)入大地，保護(hù)設(shè)備和建筑。選擇哪種接地方式，以及接地電阻要有多大（衡量接地好壞的指標(biāo)），都要根據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)、重要性、當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件（比如土壤電阻率）等因素來決定，必須符合相關(guān)的規(guī)范要求。

6.繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)與檢驗(yàn)

繼電保護(hù)系統(tǒng)裝好了不是一勞永逸的，后面需要經(jīng)常“體檢”和維護(hù)，確保它時(shí)刻都能正常工作。運(yùn)行維護(hù)包括定期檢查保護(hù)裝置本身是不是完好、接線是不是松動(dòng)、儀表顯示是不是正常等等。還要定期進(jìn)行“試驗(yàn)”，比如模擬故障情況，測(cè)試保護(hù)裝置會(huì)不會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)正確動(dòng)作，動(dòng)作的定值是不是還是對(duì)的。此外，還要對(duì)電流互感器、電壓互感器等進(jìn)行檢查，因?yàn)樗鼈兪潜Ｗo(hù)裝置的“眼睛”和“耳朵”，如果它們出了問題，保護(hù)裝置就無法準(zhǔn)確判斷情況。通過這些運(yùn)行維護(hù)和檢驗(yàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題，保證保護(hù)系統(tǒng)能在真正需要的時(shí)候發(fā)揮作用。

第五章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

設(shè)計(jì)城市軌道交通的供配電系統(tǒng)，得遵循一些基本的原則，這些原則就像是做菜的“菜譜”，保證最后做出來的“菜”（也就是供電系統(tǒng)）好吃又安全。首先，最重要的原則就是**安全可靠**，這絕對(duì)是底線，必須保證供電絕對(duì)穩(wěn)定，不能輕易停電，否則影響的是全城的交通和乘客。其次，要**保證電能質(zhì)量**，電不能忽高忽低，頻率也不能亂跳，否則設(shè)備就遭罪了。再來，要**經(jīng)濟(jì)合理**，在滿足安全和質(zhì)量的前提下，盡量花最少的錢，用最合適的設(shè)備，不能浪費(fèi)。還有，要**靈活方便**，考慮到未來線路可能延伸，設(shè)計(jì)時(shí)要留有余地，方便以后改造。最后，還要**環(huán)保節(jié)能**，盡量減少對(duì)環(huán)境的影響，節(jié)約能源。

2.供配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算的方法

設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)之前，得先算出總共需要多少電，這叫負(fù)荷計(jì)算。這個(gè)計(jì)算不是簡(jiǎn)單地加加減減，得考慮很多因素。比如，列車每天要跑多少趟，每趟耗電多少；車站里各種設(shè)備，像照明、空調(diào)、電梯、自動(dòng)售檢票機(jī)等等，每天要用多少電。這些用電量不是固定的，有高峰期（比如早晚高峰），也有低谷期（比如深夜），所以計(jì)算的時(shí)候要考慮這些**負(fù)荷的波動(dòng)性**。還有，設(shè)備不是100%Eff（效率）用電，得考慮**同時(shí)率**（不是所有設(shè)備都在同一時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)）。常用的計(jì)算方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法等等，都是些專業(yè)的計(jì)算方法，通過這些方法可以估算出設(shè)計(jì)上需要多大的供電容量。

3.供配電系統(tǒng)電壓等級(jí)的選擇

供配電系統(tǒng)里，電的壓力（電壓）是不同的，選擇合適的電壓等級(jí)很重要。一般來說，從大電網(wǎng)拿來的電都是高壓的，比如10千伏或者35千伏。這些高壓電不能直接用，得通過變壓器降壓。降壓后的電壓，一部分可能還是較高的，比如幾千伏，用來供給牽引變電所，因?yàn)榱熊嚑恳枰碾妷罕容^高。另一部分則會(huì)降壓到幾百伏，比如380伏/220伏，這就是我們平時(shí)在車站里看到的電壓，用來給照明、通風(fēng)、售票機(jī)等設(shè)備供電。選擇哪個(gè)電壓等級(jí)，要綜合考慮傳輸距離、功率大小、設(shè)備成本、損耗等因素。電壓越高，傳輸同樣功率時(shí)損耗越小，但設(shè)備成本可能更高；電壓越低，設(shè)備可能便宜些，但傳輸損耗會(huì)增大。

4.供配電系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計(jì)，說白了就是設(shè)計(jì)電怎么從“入口”（比如變電站）流到“出口”（比如各個(gè)用電點(diǎn)）的路徑圖。這個(gè)“路徑圖”要簡(jiǎn)單明了，保證電流能夠順暢地到達(dá)目的地，同時(shí)還要有“冗余度”，也就是說，如果某條路堵了或者壞了，還有其他的路可以走，不至于整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。常見的方案有放射式、樹干式、環(huán)網(wǎng)式等等。放射式就像樹枝，從總干出發(fā)，分出很多支干，簡(jiǎn)單可靠，但不夠靈活。樹干式像樹干分枝，主干道出問題會(huì)影響后面所有支路。環(huán)網(wǎng)式就像一個(gè)圈，可以從兩個(gè)方向供電，最可靠，但投資最大。具體用哪種方案，要看線路的長(zhǎng)度、重要性、投資預(yù)算等等條件來決定。

5.變電所所址選擇的原則

建變電所（就是降壓變電的地方）得找個(gè)合適的地方，不能隨便挑。首先，得方便**進(jìn)出線**，也就是高壓電進(jìn)來，低壓電出去，要方便接電纜或架空線路。其次，要考慮**供電范圍**，這個(gè)變電所負(fù)責(zé)給哪些地方的設(shè)備供電，選址要能覆蓋整個(gè)范圍，并且盡量靠近負(fù)荷中心，這樣電線可以短一點(diǎn)，損耗小一點(diǎn)。還要考慮**安全性**，不能建在地質(zhì)不穩(wěn)定或者容易洪水淹沒的地方，也不能離居民區(qū)或重要建筑太近，以免事故時(shí)影響大。最后，還得考慮**建設(shè)和運(yùn)行成本**，比如土地費(fèi)用、征地拆遷、對(duì)周邊環(huán)境的影響等等。綜合考慮這些因素，才能選到最合適的地點(diǎn)。

6.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能考慮

在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的時(shí)候，節(jié)能是個(gè)必須考慮的重要因素?，F(xiàn)在都講究綠色環(huán)保，省錢也是省錢。首先，在設(shè)計(jì)方案時(shí)，可以考慮采用效率更高的設(shè)備，比如高效節(jié)能的變壓器、變頻器等。其次，在電纜選擇上，要選擇截面積合適的，既要保證安全，又要避免浪費(fèi)。還可以設(shè)計(jì)合理的接線方案，比如采用環(huán)網(wǎng)供電，提高供電效率。此外，可以考慮引入無功補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)，減少線路損耗?？傊?，要在保證供電質(zhì)量和安全的前提下，把能耗降到最低，做到經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

第六章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式

城市軌道交通供配電系統(tǒng)怎么運(yùn)行，主要有幾種方式。最常見的是**正常運(yùn)行方式**，就是一切按部就班，高壓電穩(wěn)定地送到變電所，變電所降壓后，通過電纜分配給各個(gè)車站和區(qū)間的用電設(shè)備，比如牽引供電、照明、通風(fēng)等等，保證地鐵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。還有一種可能是**計(jì)劃性檢修運(yùn)行方式**，就是某個(gè)變電所或者某段線路需要檢修的時(shí)候，會(huì)提前安排，把檢修區(qū)域的供電切換到備用電源或者調(diào)整運(yùn)行方案，盡量減少對(duì)乘客的影響。最后一種就是**事故運(yùn)行方式**，萬一發(fā)生故障了，比如主變電所壞了，或者一條高壓線路跳閘了，系統(tǒng)會(huì)按照預(yù)設(shè)的預(yù)案，啟動(dòng)備用電源，比如車站的備用變壓器，或者從其他相鄰的線路倒供電，保證關(guān)鍵區(qū)域（比如車站）有電，維持基本運(yùn)行，或者安全地讓列車停運(yùn)。這幾種方式要相互配合，確保供電的可靠性。

2.供配電系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓調(diào)整與控制

供配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電壓不能亂晃，得保持穩(wěn)定。因?yàn)殡妷禾停O(shè)備可能不夠功率用，比如電機(jī)轉(zhuǎn)不動(dòng)，燈不亮；電壓太高，設(shè)備壽命會(huì)縮短，甚至可能被燒壞。所以，在變電所里通常會(huì)安裝調(diào)壓設(shè)備，比如調(diào)壓分接頭、靜止無功補(bǔ)償器（SVC）或者有載調(diào)壓變壓器，來實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓，讓它保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。特別是在負(fù)荷變化比較大的時(shí)候，比如早高峰列車進(jìn)出站頻繁，或者某個(gè)區(qū)域突然停電讓負(fù)荷減少，電壓可能會(huì)有波動(dòng)，這時(shí)候調(diào)壓設(shè)備就能發(fā)揮作用，穩(wěn)定電壓。還有一個(gè)重要的手段是**無功補(bǔ)償**，給系統(tǒng)補(bǔ)充一些“無功功率”，也能幫助穩(wěn)定電壓。

3.供配電系統(tǒng)運(yùn)行中的功率因數(shù)補(bǔ)償

功率因數(shù)是個(gè)啥？簡(jiǎn)單說，就是用電設(shè)備利用電力的效率。功率因數(shù)低，意味著同樣的電能，設(shè)備做出來的功就少，而且電流會(huì)bigger，這樣不僅浪費(fèi)電，還可能讓線路發(fā)熱、增加損耗，甚至需要升級(jí)更粗的電纜。所以，供配電系統(tǒng)運(yùn)行中，要盡量提高功率因數(shù)。提高功率因數(shù)的方法，最常用的是**安裝電容器**，電容器就像是給電力系統(tǒng)“充電”和“放電”的設(shè)備，在用電高峰時(shí)吸收一部分無功功率，在用電低谷時(shí)釋放出來，這樣就能平衡掉一部分設(shè)備消耗的無功功率，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4.供配電系統(tǒng)運(yùn)行中的電能計(jì)量與計(jì)費(fèi)

供配電系統(tǒng)運(yùn)行得好不好，花了多少錢，得有賬可查，這就是電能計(jì)量與計(jì)費(fèi)。在變電所和各個(gè)重要的配電點(diǎn)，都會(huì)安裝電表，精確地測(cè)量消耗的電量（千瓦時(shí)，也就是度）。這些電表就像電費(fèi)的“記賬本”。對(duì)于不同類型的負(fù)荷，比如牽引負(fù)荷和站用電，可能還會(huì)采用不同的計(jì)費(fèi)方式。比如，牽引負(fù)荷由于沖擊性強(qiáng)，可能按最大需量或者綜合電價(jià)來收費(fèi)；站用電則可能按實(shí)際消耗的電量來收費(fèi)。通過準(zhǔn)確的計(jì)量和計(jì)費(fèi)，可以了解各個(gè)部分的用電情況，為節(jié)能管理提供依據(jù)，也可以讓使用電力的單位明白電費(fèi)是怎么來的。

5.供配電系統(tǒng)運(yùn)行中的故障處理與應(yīng)急預(yù)案

供配電系統(tǒng)運(yùn)行中，故障是難免的，比如設(shè)備老化、天氣原因、人為操作失誤等等。一旦發(fā)生故障，必須快速處理。首先，有專門的**運(yùn)行人員**通過監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)檢查來發(fā)現(xiàn)故障。發(fā)現(xiàn)后，會(huì)根據(jù)故障的嚴(yán)重程度和位置，采取相應(yīng)的措施。比如，如果是一個(gè)小故障，可能只是重新合閘；如果是大故障，比如主變壓器損壞，就需要啟動(dòng)備用電源，并通知維修人員搶修。同時(shí)，會(huì)有一個(gè)**應(yīng)急預(yù)案**，提前規(guī)定好不同情況下的處理步驟，比如哪些開關(guān)該斷開，哪個(gè)電源該啟用，怎么與調(diào)度和維修部門溝通等等。快速、正確的故障處理和完善的應(yīng)急預(yù)案，是保證系統(tǒng)盡快恢復(fù)運(yùn)行，減少損失的關(guān)鍵。

6.供配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

運(yùn)行供配電系統(tǒng)，既要保證可靠，也要考慮經(jīng)濟(jì)合算。怎么判斷運(yùn)行得是不是經(jīng)濟(jì)？有幾個(gè)方面可以分析。首先是**電能損耗**，包括線路電阻發(fā)熱損耗和變壓器鐵芯損耗，這些損耗越小越好，可以通過選擇合適的電壓等級(jí)、電纜截面積、變壓器效率等來降低。其次是**設(shè)備運(yùn)行成本**，比如變壓器的折舊、維修費(fèi)用，電費(fèi)本身，以及運(yùn)行人員的工資等。還要考慮**備用容量**的成本，我們留了冗余，但備用設(shè)備也是要花錢的。最后，還要考慮**環(huán)境成本**，比如因?yàn)閾p耗產(chǎn)生的碳排放等。通過綜合分析這些成本，可以評(píng)估運(yùn)行方案的經(jīng)濟(jì)性，并進(jìn)行優(yōu)化，比如通過優(yōu)化調(diào)度減少損耗，或者采用更節(jié)能的設(shè)備來降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本。

第七章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

城市軌道交通供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，就像是給整個(gè)供電系統(tǒng)裝了一個(gè)“智能大腦”和“千里眼、順風(fēng)耳”。這個(gè)系統(tǒng)通過各種傳感器（比如測(cè)量電壓、電流、溫度的）和監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)收集供配電系統(tǒng)各個(gè)部分的工作狀態(tài)信息，比如哪個(gè)變電所在運(yùn)行，電壓多少，電流多大，設(shè)備溫度高不高，有沒有故障信號(hào)等等。這些信息通過電纜傳輸?shù)娇刂浦行牡拇笃聊簧?，運(yùn)行人員一目了然地就能看到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。更高級(jí)的是，這個(gè)系統(tǒng)還能自動(dòng)進(jìn)行一些操作，比如自動(dòng)調(diào)整電壓、自動(dòng)投切備用電源、自動(dòng)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)。甚至還能進(jìn)行故障的初步判斷和報(bào)警，大大提高了供電的可靠性、運(yùn)行效率和安全性，減少了人工巡檢的工作量。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控與集中控制系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中控制是自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的重要應(yīng)用。以前，要監(jiān)控或操作一個(gè)變電所，可能得派人去現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)在，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，坐在控制中心的電腦前，就能看到所有遠(yuǎn)程變電所的運(yùn)行情況，就像在自家客廳就能看清楚小區(qū)門口發(fā)生什么一樣。如果需要操作，比如調(diào)整變壓器的分接頭，或者切換某個(gè)開關(guān)，也可以通過電腦屏幕上的按鈕遠(yuǎn)程完成。這種集中控制的方式，好處很多。首先，可以集中管理，減少運(yùn)行人員。其次，響應(yīng)速度更快，遇到問題能迅速處理。再者，操作記錄可以保存下來，方便事后查證。這對(duì)于分布在城市各個(gè)角落的眾多變電所來說，非常方便高效，是現(xiàn)代城市軌道交通供配電系統(tǒng)的重要特征。

3.繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)化與智能化發(fā)展趨勢(shì)

繼電保護(hù)裝置是供配電系統(tǒng)安全的“衛(wèi)士”，現(xiàn)在這個(gè)“衛(wèi)士”也越來越聰明了，趨向于自動(dòng)化和智能化。以前，繼電保護(hù)的動(dòng)作都是預(yù)先設(shè)定好的，遇到故障按固定程序跳閘?，F(xiàn)在，隨著技術(shù)發(fā)展，新的保護(hù)裝置能進(jìn)行更復(fù)雜的計(jì)算和分析，判斷故障的性質(zhì)、位置和嚴(yán)重程度，然后做出更精確的決策，比如是只切除故障部分，還是整個(gè)線路跳閘，甚至能嘗試自動(dòng)恢復(fù)供電。它們還能通過通信網(wǎng)絡(luò)，將故障信息實(shí)時(shí)發(fā)送給控制中心，供運(yùn)行人員分析。一些先進(jìn)的保護(hù)裝置甚至具備自我診斷和學(xué)習(xí)能力，能在線監(jiān)測(cè)自身狀態(tài)，預(yù)測(cè)潛在問題，并在需要時(shí)自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。這種智能化的保護(hù)系統(tǒng)，大大提高了故障處理的效率和準(zhǔn)確性。

4.城市軌道交通供配電系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)

為了更好地管理龐大的供配電系統(tǒng)，現(xiàn)在越來越多地建設(shè)信息化管理平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)就像一個(gè)大數(shù)據(jù)庫和決策支持系統(tǒng)，它整合了來自各個(gè)變電所、監(jiān)控點(diǎn)、甚至列車上的大量信息。除了基本的運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控外，還能進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估、故障診斷分析、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化等等。平臺(tái)可以利用先進(jìn)的軟件技術(shù)，比如數(shù)據(jù)分析、人工智能，對(duì)海量信息進(jìn)行處理，為運(yùn)行人員提供決策建議，比如什么時(shí)候進(jìn)行設(shè)備檢修更合適，如何調(diào)整運(yùn)行方式更節(jié)能，遇到故障時(shí)提出最優(yōu)的處理方案等。通過信息化管理平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)管理的科學(xué)化、精細(xì)化和智能化。

5.供配電系統(tǒng)智能化運(yùn)維技術(shù)

隨著供配電系統(tǒng)越來越復(fù)雜，以及設(shè)備越來越先進(jìn)，傳統(tǒng)的運(yùn)維方式（比如定期巡檢、聽聲音、摸溫度）已經(jīng)不夠用了。智能化運(yùn)維技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它利用各種高科技手段，讓運(yùn)維工作更高效、更精準(zhǔn)。比如，利用紅外熱成像技術(shù)可以非接觸地檢測(cè)設(shè)備連接點(diǎn)是否過熱；利用振動(dòng)分析技術(shù)可以判斷變壓器或電機(jī)的軸承是否壞了；利用油中溶解氣體分析可以預(yù)測(cè)變壓器內(nèi)部絕緣狀況；還可以利用無人機(jī)進(jìn)行高空設(shè)備的巡檢。這些技術(shù)能提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，避免事故發(fā)生。同時(shí)，結(jié)合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的維護(hù)操作遠(yuǎn)程化，大大減少了人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的需求，提高了運(yùn)維的安全性和效率。

6.智能電網(wǎng)技術(shù)在城市軌道交通供配電系統(tǒng)中的融合應(yīng)用

智能電網(wǎng)是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，它的特點(diǎn)是信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化。把這些理念和技術(shù)應(yīng)用到城市軌道交通供配電系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能。比如，可以實(shí)現(xiàn)**需求側(cè)響應(yīng)**，在電價(jià)低谷時(shí)讓車站的某些非關(guān)鍵負(fù)荷（比如部分通風(fēng)）暫時(shí)減少用電，或者給儲(chǔ)能設(shè)備充電，在高峰時(shí)放電，幫助整個(gè)電網(wǎng)平衡負(fù)荷。還可以實(shí)現(xiàn)**故障自愈**，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)隔離故障區(qū)域，并快速恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，大大縮短停電時(shí)間。此外，通過更廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車能量的智能管理，比如利用列車下坡或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量進(jìn)行回收利用，為車站供電。這些智能電網(wǎng)技術(shù)的融合，將進(jìn)一步提升城市軌道交通供配電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

第八章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)規(guī)劃與城市發(fā)展的協(xié)調(diào)

城市軌道交通的供配電系統(tǒng)不是隨便建幾個(gè)變電所、拉幾根線就行的，它必須和整個(gè)城市的發(fā)展規(guī)劃協(xié)調(diào)一致。比如，要在哪個(gè)地方建地鐵線路，就得提前規(guī)劃好這條線怎么供電，需要建哪些變電所，這些變電所建在哪里比較合適（要考慮供電范圍、進(jìn)出線方便、安全距離等等）。如果城市發(fā)展了，比如新建了一個(gè)商業(yè)區(qū)或者住宅區(qū)，那么地鐵的客流量可能會(huì)增加，供配電系統(tǒng)是不是也得跟著升級(jí)擴(kuò)容？這些都需要提前考慮進(jìn)去。如果供配電規(guī)劃跟不上城市發(fā)展，可能導(dǎo)致地鐵供電不足，影響運(yùn)營(yíng)；如果規(guī)劃得過了頭，建了設(shè)備利用率很低的變電所，又造成浪費(fèi)。所以，供配電系統(tǒng)的規(guī)劃必須和城市的土地利用、交通規(guī)劃、能源規(guī)劃等緊密結(jié)合起來，相互協(xié)調(diào)，才能發(fā)揮最大的效益。

2.新能源技術(shù)在城市軌道交通供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

現(xiàn)在都提倡環(huán)保，新能源技術(shù)也慢慢應(yīng)用到地鐵供電里了。最有潛力的就是**太陽能**了，可以在車站的屋頂、車站在地面或高架的部分區(qū)域安裝太陽能光伏板，曬太陽的時(shí)候把光能變成電能，用來給車站的照明、通風(fēng)等設(shè)備供電，甚至可以存起來，晚上用。還有**風(fēng)能**，雖然地鐵沿線風(fēng)能資源不一定好，但在一些特定的車輛段或者地面車站，如果條件允許，也可以考慮安裝小型風(fēng)機(jī)發(fā)電。更遠(yuǎn)的未來，像**儲(chǔ)能技術(shù)**（比如大容量電池）也會(huì)用得更多，可以配合太陽能、風(fēng)能等波動(dòng)性電源使用，存儲(chǔ)多余的電，在需要的時(shí)候再放出來，提高供電的穩(wěn)定性和新能源的利用率。這些新能源技術(shù)的應(yīng)用，不僅能節(jié)約傳統(tǒng)能源，還能減少對(duì)環(huán)境的影響，讓地鐵更綠色。

3.城市軌道交通供配電系統(tǒng)智能化運(yùn)維的發(fā)展趨勢(shì)

以后地鐵供配電系統(tǒng)的運(yùn)維會(huì)越來越智能，自動(dòng)化程度會(huì)更高。現(xiàn)在很多工作還是需要人去現(xiàn)場(chǎng)檢查、操作的，但未來很多基礎(chǔ)性的、重復(fù)性的工作會(huì)交給機(jī)器或者軟件來完成。比如，利用各種傳感器和智能算法，系統(tǒng)可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障，并自動(dòng)生成維修建議，甚至自動(dòng)安排維修計(jì)劃。無人機(jī)巡檢會(huì)變得非常普遍，可以代替人工去高空或者危險(xiǎn)的地方檢查設(shè)備。人工智能（AI）也會(huì)被用起來，分析大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，找出優(yōu)化運(yùn)行方式、提高效率、降低能耗的方法?？傊?，未來的運(yùn)維會(huì)更少依賴人工，更多依靠智能化的技術(shù)和系統(tǒng)，讓運(yùn)維更高效、更可靠、成本更低。

4.城市軌道交通供配電系統(tǒng)安全防護(hù)的智能化升級(jí)

地鐵供配電系統(tǒng)的安全防護(hù)也非常重要，而且也在不斷智能化升級(jí)。傳統(tǒng)的防護(hù)主要靠繼電保護(hù)和接地，但未來的防護(hù)會(huì)更全面、更智能。比如，可以通過更先進(jìn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的電磁環(huán)境、設(shè)備溫度、振動(dòng)等，一旦有異常，能更早地發(fā)現(xiàn)?？梢岳么髷?shù)據(jù)分析，識(shí)別出潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，比如某些設(shè)備的老化趨勢(shì)、某些區(qū)域的故障多發(fā)模式等。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)和供配電系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)有人非法闖入帶電區(qū)域，或者設(shè)備有異常指示，能立刻報(bào)警。甚至可以利用人工智能進(jìn)行故障的智能診斷和定位，縮短故障處理時(shí)間，減少事故損失。這些智能化手段的加入，將大大提升供配電系統(tǒng)的整體安全水平。

5.城市軌道交通供配電系統(tǒng)與乘客信息系統(tǒng)（PIS）的集成

地鐵里除了供電，還有給乘客看信息的系統(tǒng)，叫乘客信息系統(tǒng)（PIS），就是車站大屏幕和車上的顯示屏。未來的供配電系統(tǒng)會(huì)和PIS更緊密地集成。比如，可以通過智能電表實(shí)時(shí)獲取各個(gè)車站的用電數(shù)據(jù)，如果某個(gè)車站因?yàn)榕R時(shí)活動(dòng)導(dǎo)致用電激增，PIS系統(tǒng)可以顯示提示信息，告知乘客注意用電情況，或者引導(dǎo)他們使用其他設(shè)施。反過來，PIS系統(tǒng)也可以接收供配電系統(tǒng)的狀態(tài)信息，如果某個(gè)區(qū)域要停電檢修，PIS可以及時(shí)發(fā)布乘客服務(wù)信息，比如預(yù)計(jì)停電時(shí)間、影響范圍、替代交通方案等，提前告知乘客，減少對(duì)乘客出行的影響。這種集成可以讓信息更全面，服務(wù)更貼心。

6.城市軌道交通供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探索

節(jié)能環(huán)保是地鐵發(fā)展的大方向，供配電系統(tǒng)在這方面也有很多綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探索空間。除了前面提到的利用新能源和儲(chǔ)能之外，還可以在設(shè)備選型上更注重節(jié)能。比如，推廣使用高效節(jié)能的變壓器、變頻器、LED照明等。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，可以通過優(yōu)化變電所的布局和接線方案，減少線路損耗。還可以利用智能調(diào)度技術(shù)，根據(jù)實(shí)際的客流量和列車運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整供電方案，避免不必要的能源浪費(fèi)。此外，還可以探索利用地鐵運(yùn)行的動(dòng)能進(jìn)行能量回收，比如在列車下坡或制動(dòng)時(shí)回收部分能量。通過不斷探索和應(yīng)用這些綠色節(jié)能技術(shù)，可以最大限度地降低地鐵運(yùn)營(yíng)的能源消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

第九章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與問題

城市軌道交通供配電系統(tǒng)雖然越來越先進(jìn)，但也面臨著不少挑戰(zhàn)和問題。一個(gè)很大的挑戰(zhàn)就是**日益增長(zhǎng)的用電需求**。隨著城市發(fā)展，地鐵線路越來越多，客流量也越來越大，尤其是高峰時(shí)段，列車牽引的用電負(fù)荷非常驚人，現(xiàn)有的供配電系統(tǒng)有時(shí)候會(huì)感到“吃力”，需要不斷進(jìn)行升級(jí)改造。另一個(gè)問題是**設(shè)備的老化和維護(hù)壓力**。地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間很長(zhǎng)，供配電設(shè)備24小時(shí)不停歇地工作，損耗和老化在所難免，需要投入大量人力物力進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，一旦設(shè)備故障，后果不堪設(shè)想。此外，**城市空間的限制**也讓人頭疼。建地鐵變電所需要占地面積，而且要遠(yuǎn)離居民區(qū)以防噪音和電磁輻射，現(xiàn)在城市土地越來越貴，找合適的地方越來越難。還有，**自然災(zāi)害和突發(fā)事件**的應(yīng)對(duì)也是一大挑戰(zhàn)，比如地震、洪水、恐怖襲擊等，都可能對(duì)供配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，需要有強(qiáng)大的應(yīng)急能力。

2.提高城市軌道交通供配電系統(tǒng)可靠性的措施

為了讓地鐵運(yùn)行得更穩(wěn)定，供配電系統(tǒng)的可靠性必須不斷提高。首先，要**加強(qiáng)設(shè)備的質(zhì)量和選型**，選擇那些技術(shù)成熟、可靠性高的設(shè)備，從源頭上減少故障發(fā)生的可能性。其次，要**優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)**，比如采用冗余設(shè)計(jì)，關(guān)鍵設(shè)備準(zhǔn)備備用，萬一一個(gè)壞了，另一個(gè)能頂上，保證供電不中斷。還要**加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)**，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢、清潔、緊固，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理小隱患，防止發(fā)展成大故障。此外，要**完善繼電保護(hù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)**，讓系統(tǒng)自己能快速判斷和處理故障，盡量縮短停電時(shí)間。最后，要**制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案**，并定期進(jìn)行演練，確保一旦發(fā)生故障，人員知道怎么處理，設(shè)備知道怎么聯(lián)動(dòng)，能夠最快速度恢復(fù)供電。

3.城市軌道交通供配電系統(tǒng)節(jié)能降耗的途徑

地鐵是耗電大戶，節(jié)能降耗非常重要。一個(gè)主要的途徑是**提高設(shè)備效率**，比如更換成更高效的變壓器、變頻器，使用LED等節(jié)能燈具。另一個(gè)是**優(yōu)化運(yùn)行方式**，比如利用夜間低谷電給儲(chǔ)能設(shè)備充電，在白天高峰時(shí)放電補(bǔ)充負(fù)荷；根據(jù)客流量智能調(diào)節(jié)車站的通風(fēng)空調(diào)功率。還可以**加強(qiáng)負(fù)荷管理**，比如在保證基本服務(wù)的前提下，對(duì)一些非關(guān)鍵負(fù)荷進(jìn)行智能控制，避免不必要的能耗。此外，**推廣使用新能源**，比如在車站屋頂安裝太陽能板，也能有效減少對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。通過這些措施，可以在保證地鐵正常運(yùn)營(yíng)的前提下，最大限度地節(jié)省能源，降低運(yùn)營(yíng)成本。

4.城市軌道交通供配電系統(tǒng)智能化運(yùn)維的實(shí)現(xiàn)路徑

讓地鐵供配電系統(tǒng)運(yùn)維更智能化，需要一個(gè)清晰的發(fā)展路徑。首先，是**基礎(chǔ)信息的數(shù)字化**，把系統(tǒng)中所有的設(shè)備信息、運(yùn)行數(shù)據(jù)、維護(hù)記錄等都錄入電腦系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息化管理。然后，是**監(jiān)測(cè)和控制的自動(dòng)化**，通過安裝傳感器和智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行操作，減少人工干預(yù)。接下來，是**數(shù)據(jù)分析的智能化**，利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對(duì)收集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以預(yù)測(cè)設(shè)備故障、優(yōu)化運(yùn)行方式、輔助決策。最后，是**運(yùn)維流程的精益化**，根據(jù)智能分析和預(yù)警，制定更科學(xué)、高效的維護(hù)計(jì)劃和流程，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)維修到主動(dòng)預(yù)防的轉(zhuǎn)變。這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要技術(shù)、管理、人才的共同提升。

5.城市軌道交通供配電系統(tǒng)綠色發(fā)展的策略

地鐵要實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，供配電系統(tǒng)需要采取一系列策略。首先是**大力發(fā)展可再生能源**，比如盡可能多地利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源為地鐵供電。其次是**推廣節(jié)能技術(shù)和設(shè)備**，從源頭減少能源消耗。第三是**提高能源利用效率**，通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，讓每一度電都能發(fā)揮最大的作用。第四是**加強(qiáng)資源回收利用**，比如對(duì)變壓器的油進(jìn)行再生處理，減少環(huán)境污染。最后是**踐行綠色理念**，在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都考慮環(huán)保因素，比如采用環(huán)保材料、減少施工和運(yùn)營(yíng)過程中的碳排放等。綠色發(fā)展是地鐵可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

6.城市軌道交通供配電系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢(shì)展望

看看未來，城市軌道交通供配電系統(tǒng)會(huì)朝著更智能、更綠色、更可靠的方向發(fā)展。**智能化**會(huì)越來越明顯，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)會(huì)深度應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的負(fù)荷預(yù)測(cè)、更智能的故障診斷和自愈、更優(yōu)化的運(yùn)行調(diào)度。**綠色化**會(huì)是主流，新能源占比會(huì)越來越高，能源回收利用技術(shù)會(huì)更成熟，整個(gè)系統(tǒng)將更加環(huán)保低碳。**可靠性**會(huì)持續(xù)提升，通過冗余設(shè)計(jì)、智能防護(hù)、快速響應(yīng)等手段，保證供電的“永不掉線”。此外，**互聯(lián)互通**也會(huì)成為趨勢(shì)，供配電系統(tǒng)會(huì)與城市電網(wǎng)、乘客信息系統(tǒng)、列車控制系統(tǒng)等更緊密地連接，實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同運(yùn)行?？傊?，未來的地鐵供配電系統(tǒng)將是一個(gè)更加先進(jìn)、高效、環(huán)保的“智慧能源網(wǎng)絡(luò)”。

第十章

1.城市軌道交通供配電系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

城市軌道交通供配電系統(tǒng)要發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵?，F(xiàn)在有很多新技術(shù)在應(yīng)用或者正在研究中。比如，**智能電表和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)**，可以讓供配電系統(tǒng)像人的神經(jīng)系統(tǒng)一樣，實(shí)時(shí)感知每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，還能遠(yuǎn)程控制開關(guān)，大大提高了監(jiān)控和管理的效率。**柔性直流輸電技術(shù)（HVDC）**也在慢慢應(yīng)用，特別是對(duì)于長(zhǎng)距