地铁是我国大型城市公共交通的重点发展方向,而可靠的供电是地铁安全运营的重要保障,功能强大的地铁供电变电站自动化系统又是保证供电质量的基础。地铁供电变电站的一次设备、运行方式及管理模式与大电网变电站有一定的差异,导致了其自动化系统的功能也与大电网变电站的功能存在不少差异。现着重探讨和研究这些具有地铁特色的功能要求及实现方案。

1 一次系统

      地铁供电变电站按功能划分主要有4种类型:主变电站、牵引变电站、降压变电站和跟随变电站。主变电所将110kV电网电压降为35kV,给牵引变电站和降压变电站供电(电压等级仅为参考值,进口一次设备可能略有差异,以下同);牵引变电站则是将35kV交流电经变压器、整流器转换为直流1500V/750V,给接触网/接触轨供电;降压变电站则是将35kV电网电压降为400V,提供车站的动力和照明电源,同时也是跟随变电站的进线电源;跟随变电站无变压器,是降压变电站400V侧在地理上的延伸,是为离降压变电站较远的地铁设备供电。
      主变电站、降压变电站、跟随变电站与交流电网上的其他变电站并无本质的区别,无论是电气接线方式还是运行方式均与普通变电站类似,只有直流牵引变电站是地铁供电系统所特有的。地铁变电站自动化系统的很多独特之处也多与直流牵引变电站有关。

       图1中,102、103为进线断路器,来自于主变电站的2段不同的33kV母线;101、104为出线断路器,给两边相邻的降压变电站供电。201、202为直流进线开关;211、212、213、214为直流馈线开关,分别给上行和下行接触网供电。2112、2134为接触网分段隔离开关, 仅当该站直流停止供电时才能合上。

2 系统功能
      现代意义的变电站自动化系统的功能在IEC61850-5:2003[1]中作了系统、全面的阐述。IEC61850-5将系统的功能从逻辑上分为变电站层、间隔层和过程层3个层次和系统支持功能(如自检、时钟同步)、系统配置或维护功能(如测试、配置参数)、运行或控制功能(如遥控)、本地过程自动化功能(如数据采集、继电保护)、分布式自动化支持功能(如联锁、同期)和分布式过程自动化功能(如顺控、电压无功控制),共6种类别。

      而传统意义的变电站自动化系统指的是数据采集与处理(SCADA)系统(不包括继电保护等功能)的子站部分,或称为远动终端设备。

      远动终端设备可以视为现代意义的变电站自动化系统的一部分。

      2002年颁布实施的国家标准《GB/T13729-2002远动终端设备》[2],对远动终端设备的功能要求作了明确的规定。铁道行业标准《TB/T2831-1997电气化铁道牵引供电远动系统技术条件》[3]则在引用GB/T13729-1992的基础上,对系统功能作出了针对行业应用的更为具体的要求。