地铁环境控制系统

地铁环境控制系统(简称：环控系统)是以计算机及其网络技术结合机电设备自动化控制原理，以专门的地铁环境通风空调及防灾处理等理论为基础的自动化控制系统。

主要作用

对于地铁这样大规模的而且非常重要的地下设施，其环境条件与地上空气相对封闭，乘客人员流量非常集中，如果对如此重要的场合没有一套完善可靠的自动化控制系统来对地铁内的环境质量进行监视和控制，使其在正常情况下满足乘客舒适度的要求，并在紧急情况下提供正确可靠的信息保证乘客人员安全。

方案说明及特点

■ 采用先进的计算机网络构建硬件平台，并集成系统软件、通过接口，实现对各类设备的监控。

■ 采用成熟的以太网技术车站BAS与综合监控系统的连接。

■ 当脱离综合监控系统时，车站BAS系统及BAS内各子系统可相对独立工作。

■ PLC采用可靠的工业级产品,PLC系统冗余和现场总线链接冗余双重保证了BAS系统能全天侯7-24小时不间断工作。

■ 采用模块化设计,易于扩展。

■ 能为今后系统增容预留一定的条件。

监控对象

■ BAS系统监控的设备

■ IBP盘

■ 智能马达控制中心（或称智能低压柜，用于各种风机、风阀、电动蝶阀的电气控制与保护等）

■ 变频器

■ 冷水机组

■ 自动扶梯、电梯

■ 给排水设备

■ 各种照明

■ 隧道及站台通风设备

系统总体结构

BAS系统是基于分层分布式系统结构

■ 中央级：BAS的中央级主要是OCC的调度工作站,由综合监控系统实现

■ 车站级:包括车站级各就地监控功能和车站BAS监控功能。

■ 现场级:位于车站各就地监控点或数据采集点,具体包括各类传感器、执行器、远程I/O模块、接口模块或装置等。

软件结构

■ 数据接口层：运行于各子系统PLC控制器中的智能接口模块。数据接口层通过串口通讯或以太网连接并管理所有设备。

■ 数据处理层：此软件层以软件和其专用数据库为基础，通过其内置的通讯软件同各控制器进行数据交换。

■ 人机界面层：人机界面通过内部软件时时获得数据和服务，实现用户友好的信息显示和操作。

BAS系统构成

■ BAS网络采用分层分布式现场总线结构，由PLC控制设备、现场传感器、维护终端、RI/O、现场总线、IBP盘等组成。

■ 地下车站的两端环控柜各设一套PLC，对本站所辖区间隧道及车站的通风空调大系统、小系统及其水系统、照明系统、电梯、自动扶梯、给排水系统相关的设备进行监控及管理，同时对相关设备用房和公共区的环境温湿度等参数进行监测。

■ 以靠近车站综合控制室（Ａ端）的PLC为主控制器并兼作与综。合监控系统的接口，并通过冗余现场总线与车站ＢＡＳ维护工作站、ＩＢＰ盘ＰＬＣ、ＦＡＳ通讯网关及车站从控制器进行连接，同时负责本端的设备监控。

■ 另外一端（B端）的PLC为从控制器，通过冗余现场总线与车站BAS主控制器进行通讯连接，同时负责本端的设备监控。

■ 两端PLC下设置双总线将各类RI/O、具有智能通讯口的现场设备和就地现场小型控制器等设备统一接入。分别对车站两端的机电设备进行监控管理。

■ 在车站综合控制室IBP盘（综合监控系统提供）设置一套PLC控制器及一套应急操作终端与主控制相连构成车站级BAS系统。实现IBP盘盘面监视和控制。并配置通讯网关用于实现与FAS的通讯接口，接收FAS主机传送的火灾报警模式号，实现车站BAS在火灾工况下对设备联动控制

设备监控

■ 控制中心和车站系统对所有区间隧道和各层的设备进行监控，实现中央级、车站级的分层控制，自动和手动完成通风、空调、消防、突发事故以及照明、疏散等运行模式。

■ 通风模式控制：正常运营情况下，根据站内和站外的环境温度、湿度进行全新风、小新风、空调等模式的运行和切换。

■ 消防模式控制：在车站火灾或区间隧道火灾时，按照消防要求，自动或人工启动通风、排烟模式，启动疏散指示。

■ PID调节：根据车站内温度湿度场的分布，进行计算，求解最佳控制模型，保证车站内部稳定舒适的环境。

■ 水系统控制：控制集中冷站、空调机的水系统，为空调系统提供足够和均衡的冷源。

■ 报警记录和统计报表：记录全线设备状态信息、系统信息，记录和语音提示各种报警状态，记录各种设备操作情况，生成运营和设备运行的几十种统计报表。

■ 口令与权限：可以对控制中心和车站操作人员、维护人员进行口令和权限管理。

本地铁站环境控制成套解决方案，采用通用的系统平台，具有强大的功能和卓越的性能，而且具有更高的可靠性、更佳的开放性和易用性。

高速发展的轨道交通行业

随着中国经济的持续发展，中国的工业化水平、城镇化水平、生态环境和人民生活等将全面提升，跨区域经济交流与合作将进一步加强。为满足不断增长的客运需求，交通基础设施和运输装备规模就需要有一个较快的发展。因此，轨道交通到了高速 发展的关键时期.

客户关注

配电安全性：轨道交通运载能力大，所以提高安全系数是轨道交通发展的重中之重。

降低电网污染：机车运行会对电网造成污染。如何提高电能的利用率，节约电能成本，同样被运营商所关注。

环保可持续：绿色可持续能源应用，可降低运营维护成本，保护环境。

轨道交通建设提供系列产品与解决方案

作为电力和自动化领域的厂商，将轨道交通列为重要业务领域之一，为客户提供高质量的、环保的产品与服务。将不断创新的技术与全新的设计理念相结合，不断推出性能更先进、系列更齐全，且符合轨道交通配电行业需求的高品质产品。与此同时，也推出一系列的优化方案，以满足日益増长的市场需求。在低压领域的产品与解决方案，涵盖了车站、车辆段、变配电所等各种应用，为绿色交通系统的建设提供了可靠的保证。

400V低压配电方案

轨道交通系统的运营涉及成千上万乘客的安全，因而必须不断地研究和提高整个系统的安全性和可靠性。积累多年以来的经脸硕果，凭借其一应俱全的高性能产品，和在轨道交通行业上的广泛应用，满足了各种将殊环境的需求。

低压配电方案，包含配电、电动机保护、无功补偿、谐波治理、防雷等各个部分,全面解决车站等轨道交通建筑可能遇到的电气问题，整个方案通过整体优化设计，选择具有领先技术的元器件，合理整合馈出回路，不仅可以合理减少0.4kV低压开关柜的数量，減少投资与运营总体费用，而且提髙了配电系统安全性、可靠性，保障轨道交通系统正常运营。

主要400V配电设备

品牌低压开关柜融合国际知名公司（西门子、施耐德）最先进的开关和自动化技术生产的国际最新的低压开关设备,其主要的优点：

1、柜体采用标准型材制作，柜体强度好。

2、占地面积，设计方案灵活。

3、结构设计紧凑，较小的空间能容纳较多的功能元件。

4、单元互换灵活，减少设备断电时间。

5、整体配电线路分级对用电系统进行保护，做好的保护系统的连续性和可靠性。

技术参数

35kV电气系统

35 kV开关柜是地铁供电系统中最重要的设备之一，对整个地铁系统的安全可靠具有决定性的作用，一旦出现问题可能使整个地铁系统陷于瘫痪。35 kV开关柜按照绝缘方式分为空气绝缘开关柜(AIS)和气体绝缘开关柜(GIS)

AIS是全部电气元器件均处在空气中，以空气作为绝缘介质的开关柜。受空气绝缘性能的限制，在35 kV的额定电压下，开关柜的相间绝缘距离约为300 mm，使得开关柜的体积比较大，即使采用了一些固体绝缘技术和母线包封技术，开关柜的宽度也不能小于1 200 mm，柜内的一些带电裸露部分依然容易发生放电现象。在城市轨道交通工程中，由于空间所限，空气比较潮湿，易于受小动物侵害，AIS类开关柜的内部故障率较高。

GIS是主要一次设备（断路器、隔离开关、母线、电流互感器等）安装于以SF6气体作为绝缘介质的密封箱体内的开关柜。SF6气体是一种大分子量的惰性气体，性能稳定、难于电离，热绝缘系数小，经过拉弧击穿后能够自行恢复原介质的绝缘强度，气体无毒无腐蚀性，对人员和设备安全。SF6气体绝缘性能远高于空气，开关柜的相间绝缘距离大为缩小，兼之固体绝缘技术的采用，使得开关柜的体积大幅减小，开关柜的宽度减小至600 mm时还能保持可靠的绝缘强度。制造GIS采用了机械制造、钣金、焊接、密封、查漏等多方面的先进技术，其生产商均为国际知名的优秀企业，具有较强的科研、开发、设计、生产、售后服务能力。GIS生产商均掌握了均匀电场的设计方法，开关柜内采用C型或D型母线，尽量使柜内电场均匀，能够最大限度地减少放电现象的发生。开关柜气室采用先进焊接技术，满足IP65的防护等级，在开关柜间采用固体绝缘和插接技术，即使在开关柜拼接时也不会降低气室的密封水平。开关柜内的名牌断路器也是设备可靠性的一个重要保证。

GIS开关柜的特点

采用低压力气体作介质绝缘

依靠低压力的SF6等气体作绝缘介质，可以充分发挥气体介质绝缘性能的优点。SF6气体是一种大分子量的惰性气体，性能稳定、难于电离，绝热系数小，经过拉弧击穿后能够自行恢复原介质绝缘强度，气体无毒无腐蚀性，对人员和设备安全，SF6气体绝缘性能为空气的2～3倍，并且随着电压等级的升高，优势更加明显。

采用真空断路器

GIS所配开关以真空断路器为主，真空灭弧室具有开断能力强、电寿命长、可靠性高、灭弧室部分免维护等特点，真空断路器在开断过程中不会产生很高的压力，因而爆炸的危险性较小，开断短路电流时也不会有很大的噪声。目前在普通空气绝缘开关柜中也大都采用真空断路器。

可实现小型化

由于采用了气体绝缘介质以及合理的绝缘结构，使高压元件尺寸得以缩小;在箱形容器内布置高压元件，排列方便、集装程度高，使设备得以小型化。GIS比空气绝缘开关柜(简称AIS)占地面积减小了约1/3，体积减小了约1/2;35kV等级GIS的占地面积、体积减小得更加显著。

可靠性较高

因气体压力低，密封问题已不突出，气密性可达30年不用补气。因高压带电导体要么密封于低压力的SF6等绝缘气体中，要么用具有接地屏蔽的固体绝缘件封闭，故GIS的最大优点是不受外界环境，如凝露、污秽、海拔高度、化学物质、小动物等的影响，无锈蚀、氧化程度很低，可靠性较高。

三相共箱方箱型结构占主流

GIS的结构包括分相型、三相共箱圆筒形、三相共箱方箱型3种。由于新的制造技术、焊接技术和材料的出现，GIS密封箱体在制造过程中可以利用现代先进的板材下料、折弯、焊接设备以及氦气检漏技术，使密封箱体的精度、刚度、强度提高，漏气率降低。密封箱体制造技术的提高给GIS向方箱型发展提供了条件。现在新开发的产品大多为三相共箱方箱型。

三种母线结构共存

GIS的母线结构包括气体绝缘母线、插接式固体绝缘母线2种。气体绝缘母线现场安装时需要打开密封盖板进行母线的联接，然后进行抽真空、充气SF6;插接式固体绝缘母线现场安装时不需要打开密封盖板，用插接件将母线单相地连接起来，母线是干式的。气体绝缘母线，现场连接复杂，但对制造和现场安装精度的要求较低;插接式固体绝缘母线，便于现场的母线连接，但对制造和现场安装的精度要求较高。

结构模块化

GIS采用积木方式，模块化设计，使结构简化、统一、灵活，各气室之间互不影响，通过密封箱体上预留的插座孔插接避雷器、电压互感器、电缆终端以及进行密封箱体间的插接。根据需要，可很方便地通过预留的电缆插座来增加进出线电缆的数量，也可以很方便地向柜体两边扩展。

全屏蔽电缆终端进出线

GIS采用电缆作为电源的引入、引出。插接式电缆终端可配用不同截面的电缆。

免维护

因在柜内配置了电寿命长、可靠性高的真空断路器，以及其他高压元件可靠性的提高，GIS在整个寿命期主回路可以做到不检修;同时又由于密封技术的提高，气室的漏气率极低，在寿命期内无需补气。

信息化

GIS正朝着信息化、智能化方向发展，GIS同现代计算机技术进行了有机结合，使GIS具有控制、保护、测量、通信、显示、故障录波和事件记录等功能，并可实现运行状况的实时监测和故障预测。

GIS开关柜方案

断路器柜

· 隔离柜

母线分段柜

GIS柜技术参数