隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化水平，生態(tài)環(huán)境和人民生活等全面提升，跨區(qū)域經(jīng)濟交流與合作進(jìn)一步加強;同時，新一輪能源革命正在全球興起，綠色低碳可持續(xù)將成為未來城市能源發(fā)展的方向。這些無疑都增加了城市對軌道交通的迫切需求。

城市軌道交通具有大容量、集約性、高效、低能耗、無污染的特點，可以有效解決城市交通擁堵，減少環(huán)境污染、能源緊張等情況，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)發(fā)展，軌道交通智能化發(fā)展被提上日程。

北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司第五設(shè)計所總工程師孫名剛

萬億級市場下 城市軌道交通供電系統(tǒng)的思考

據(jù)統(tǒng)計，截至2017年末，我國內(nèi)地共計34個城市開通城市軌道交通并投入運營，開通城軌交通線路165條，運營線路長度達(dá)到5033公里。

2018年7月13日，國務(wù)院辦公廳《關(guān)于進(jìn)一步加強城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見》 國辦發(fā)[2018]52號文件發(fā)布，指出城市軌道交通是現(xiàn)代城市交通體系的重要組成部分。北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司第五設(shè)計所總工程師孫名剛先生表示：“未來軌道交通發(fā)展是一個萬億級的市場”。可以預(yù)見，城市軌道交通建設(shè)必將迎來嶄新的時代!

孫名剛先生對未來智慧城市軌道交通的建設(shè)有著獨到的理解：

一是產(chǎn)品、設(shè)備更加“智慧化、智能化”。設(shè)備互聯(lián)互通下，所有設(shè)備信息進(jìn)行矢量化、數(shù)據(jù)化、數(shù)字化。

二是地鐵自動駕駛的發(fā)展。從供電系統(tǒng)的設(shè)計、運行以及供電可靠性狀態(tài)的進(jìn)一步提升。

三是傳統(tǒng)供電可靠性方式的轉(zhuǎn)變。可設(shè)置快速停充電設(shè)備，快速嚴(yán)判故障點實現(xiàn)隔離故障下，縮短停電時間。

四是智能化的設(shè)備、技術(shù)，為地鐵供電設(shè)施良性發(fā)展提供條件。

“隨著云技術(shù)的發(fā)展，以及中國城市軌道交通供電技術(shù)的進(jìn)步和供電設(shè)備的成熟化，小型化、無油型、節(jié)能型設(shè)備會越來越多的應(yīng)用在城市軌道交通中來。” 孫名剛先生說，智慧接口的完善可實現(xiàn)全網(wǎng)一體化、智能化，可以預(yù)見后續(xù)城市軌道交通的發(fā)展和管理將會實現(xiàn)一機(移動終端)在手，全面了解供電系統(tǒng)的狀態(tài)。

城市軌道交通供電系統(tǒng)保護配置的發(fā)展與應(yīng)用

我國城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了上世紀(jì)九十年代“大環(huán)串”到“小環(huán)串”的變化，為解決地下土建空間狹小，施工困難的問題，本世紀(jì)初業(yè)內(nèi)提出了供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)從“小環(huán)串”向“大環(huán)串”的轉(zhuǎn)變思路。目前地鐵工程供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)環(huán)接的變電所數(shù)量多達(dá)5-10個，個別工程甚至環(huán)接的變電所數(shù)量多達(dá)十多個。

近年來隨著IEC 61850通信規(guī)約的引入，城市軌道交通數(shù)字通信電流保護的網(wǎng)絡(luò)化、智能化進(jìn)一步提高，以“數(shù)字通信電流保護”改進(jìn)了中壓環(huán)網(wǎng)保護的選擇性和速動性。孫名剛先生指出，“2017年3月執(zhí)行的《繼電保護IEC61850工程應(yīng)用模型》(GB/T32890-2016)中，規(guī)范了IEC 61850在國內(nèi)組網(wǎng)態(tài)勢”。

2015年3月，ABB基于IEC 61850/GOOSE的城市軌道交通數(shù)字化保護方案在寧波地鐵2號線35kV供電系統(tǒng)中投運，自此，數(shù)字通信電流保護開始進(jìn)入公眾的視野。孫名剛先生介紹說：“該方案不僅解決了目前地鐵供電需求下的技術(shù)難題，還提高了供電可靠性;方案采用GOOSE系統(tǒng)，實現(xiàn)全網(wǎng)無延時定位并切除故障，實現(xiàn)故障切除效率相對傳統(tǒng)方案整倍的提升。”

ABB的數(shù)字化保護方案支持網(wǎng)絡(luò)保護和控制可以實現(xiàn)智能電子設(shè)備以多對多信息共享的方式按需交換信息，當(dāng)某條線路發(fā)生故障時它將自動分析并跳閘對應(yīng)的開關(guān)設(shè)備，輕松應(yīng)對多達(dá)4個故障并發(fā)的突發(fā)狀況，確保故障處理的靈活性和及時性;并可大幅縮短供電故障的發(fā)現(xiàn)時間并提高恢復(fù)速度，減少停電時間，最終提高軌道交通供電服務(wù)的可靠性和安全性。

軌道交通供電系統(tǒng)實現(xiàn)從“故障修”到“狀態(tài)修”

洞察行業(yè)發(fā)展脈搏，把握“萬物互聯(lián)”變革先機，ABB始終將軌道交通行業(yè)作為戰(zhàn)略關(guān)注重點。應(yīng)對未來中國可能出現(xiàn)的軌道交通規(guī)模增加，勞動力數(shù)量減少的矛盾，從而解決人力成本上升，系統(tǒng)越來越復(fù)雜等問題，ABB也有大量的創(chuàng)新和成果。

在2018 ABB電力與自動化世界展會上，展出的ABB AbilityTM資產(chǎn)健康管理解決方案可以對設(shè)備的健康狀態(tài)量化評分、判定設(shè)備狀態(tài)并給出運行建議，實現(xiàn)了軌道交通供電設(shè)施從計劃修、故障修向狀態(tài)修的跨越。目前可以支持城市軌道交通的35kV供電系統(tǒng)和400V供電系統(tǒng)。孫名剛先生表示，“這個方案大量應(yīng)用了傳感器技術(shù)，使客戶了解電氣設(shè)備使用狀態(tài)，為運維提供詳實的參考數(shù)據(jù)。”

軌道交通行業(yè)的設(shè)施運營嚴(yán)重依賴電力，因此，如何保證復(fù)雜供配電系統(tǒng)的安全可靠，實現(xiàn)故障快速響應(yīng);如何確保電力品質(zhì)供應(yīng)優(yōu)良;如何進(jìn)行智能化管理，提高效率，降低損耗，實現(xiàn)經(jīng)營成本最優(yōu)化，是行業(yè)設(shè)備企業(yè)需要面對的機遇與挑戰(zhàn)。

軌道交通的快速建設(shè)，規(guī)模的不斷擴大，促使著供電設(shè)備系統(tǒng)化、規(guī)模化的進(jìn)一步發(fā)展，電氣設(shè)備智能運維系統(tǒng)將有著廣闊的發(fā)展前景。