一、背景

在全球氣候變化與"雙碳"目標(biāo)背景下，城市軌道交通作為能源消耗和碳排放的重要領(lǐng)域，其綠色轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展已成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。安科瑞電氣股份有限公司推出的AcrelEMS軌道交通能效管理系統(tǒng)，正以其全面的用電管理能力和智能化的運(yùn)營模式，為軌道交通行業(yè)提供了一套安全、低碳、高效的能源配電解決方案。

二、軌道交通能源管理面臨的挑戰(zhàn)

隨著中國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的迅速擴(kuò)張（截至2024年，內(nèi)地已有59個(gè)城市開通運(yùn)營線路338條，總長度達(dá)11224.54公里），傳統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)已難以滿足現(xiàn)代軌道交通的復(fù)雜需求。系統(tǒng)普遍存在電能消耗高、能耗控制手段不足、多系統(tǒng)協(xié)同管控能力弱等問題。同時(shí)，光伏等新能源設(shè)備接入軌道交通牽引供電系統(tǒng)，也對系統(tǒng)的可靠性和安全性提出了新的挑戰(zhàn)。

更為棘手的是，目前許多軌道交通項(xiàng)目中的能源管理系統(tǒng)與電力監(jiān)控系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口關(guān)系不明確，導(dǎo)致數(shù)據(jù)匯集困難，無法從頂層設(shè)計(jì)、運(yùn)營維護(hù)方面提供精準(zhǔn)、高效的可視化、智能化、自動化支撐。隨著未來軌道交通電網(wǎng)日益復(fù)雜，對內(nèi)部用電管理以及用電數(shù)字化運(yùn)營效率提出了更高要求。

三、AcrelEMS系統(tǒng)的創(chuàng)新解決方案

安科瑞AcrelEMS軌道交通能效管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它是一套全面的、智能化的能源管理解決方案，旨在提升能源效率、降低運(yùn)營成本、確保能源系統(tǒng)的可靠性，并實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)營目標(biāo)。

?變電所綜合自動化系統(tǒng)(PSCADA)

系統(tǒng)通過在供配電的車站變電站、環(huán)控、關(guān)鍵設(shè)備上安裝監(jiān)測、計(jì)量、控制、保護(hù)等各類智能傳感器，搭建涵蓋35kV到0.4kV的完整電力測量、計(jì)量、控制體系。結(jié)合視頻監(jiān)視手段，實(shí)現(xiàn)"五遙"功能——遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視，實(shí)時(shí)監(jiān)測變電所的電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

AM6系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置具有數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算和信息存儲能力，可為35kV及以下電壓等級的進(jìn)線、饋線、變壓器等對象提供過負(fù)荷、低電壓、過電壓等保護(hù)功能。裝置具有完善的事故分析能力，包括SOE事件記錄、故障錄波記錄等，使系統(tǒng)可遠(yuǎn)程監(jiān)視、保護(hù)和控制配電回路運(yùn)行狀態(tài)。

?電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

軌道交通系統(tǒng)中大量使用電力電子設(shè)備，如牽引變流器和整流器，這些設(shè)備產(chǎn)生的非線性負(fù)載會引起諧波電流，導(dǎo)致電壓畸變、設(shè)備發(fā)熱等問題。AcrelEMS系統(tǒng)通過APView系列電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置和AnSin/AnCos系列治理裝置，有效解決了諧波污染、電壓波動、無功功率波動等電能質(zhì)量問題。

APView500裝置具備完整的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測、暫態(tài)監(jiān)測、瞬態(tài)監(jiān)測能力，支持故障錄波和事件記錄、電壓暫降容忍度曲線與分析等功能，并獲得國家機(jī)構(gòu)A類認(rèn)證。系統(tǒng)能夠精確監(jiān)測各進(jìn)線回路電能質(zhì)量，包括電壓暫降、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)、諧波畸變等數(shù)據(jù)波形記錄，進(jìn)而判斷配電系統(tǒng)擾動方向，生成專業(yè)的電能質(zhì)量分析報(bào)告。

?電氣火災(zāi)安全與終端治理

針對軌道交通中嚴(yán)峻的電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)配置了ARCM系列漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，對低壓用電環(huán)節(jié)各回路中的剩余電流、溫度和故障電弧等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)剩余電流越及時(shí)報(bào)警，防止因漏電引起的火災(zāi)發(fā)生。

特別值得一提的是ASCP系列電氣防火限流式保護(hù)器，它有效克服了傳統(tǒng)斷路器存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大等弊端。發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級速度（150微秒內(nèi)）快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，顯著減少電氣火災(zāi)事故。

?軌道交通能源管理系統(tǒng)EMS

在車站配電柜、空調(diào)等設(shè)備上安裝監(jiān)測、計(jì)量、等各類智能傳感器，實(shí)現(xiàn)軌道交通能源監(jiān)控、控制和優(yōu)化平臺，旨在提升能源效率、降低運(yùn)營成本、確保能源系統(tǒng)的可靠性，并實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)營目標(biāo)，對軌道交通運(yùn)營中的復(fù)雜能源系統(tǒng)進(jìn)行全面管理和優(yōu)化。軌道交通能源管理系統(tǒng)是一套全面的、智能化的能源管理解決方案，適應(yīng)現(xiàn)代軌道交通對高效、安全、可持續(xù)能源管理的需求。

?分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

隨著新能源在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用，系統(tǒng)還集成了光伏發(fā)電監(jiān)測功能，可對逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測及報(bào)警，統(tǒng)計(jì)發(fā)電量并進(jìn)行效率分析。系統(tǒng)配置了AM5SE系列防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)可在2s內(nèi)自動降低出力或停止向電網(wǎng)線路送電，確保維修人員安全和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

四、智能化運(yùn)維與管理創(chuàng)新

AcrelEMS系統(tǒng)不僅在硬件層面提供了全面解決方案，更在管理運(yùn)維層面實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新：

?設(shè)備全生命周期管理

記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、維護(hù)記錄、故障歷史等信息，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和使用年限，智能推薦維護(hù)或更換計(jì)劃，幫助管理人員科學(xué)安排設(shè)備維護(hù)工作，延長設(shè)備使用壽命。

?智能巡檢與維護(hù)

系統(tǒng)支持流程化運(yùn)維巡檢、自動發(fā)布任務(wù)、巡檢節(jié)點(diǎn)跟蹤、缺陷處理跟進(jìn)、報(bào)警聯(lián)動消警等功能，通過平臺和APP實(shí)現(xiàn)通知與管理。

?數(shù)據(jù)可視化與分析

系統(tǒng)提供豐富的可視化界面，包括配電主接線圖、曲線分析、光字牌顯示等，支持一鍵生成車站配電分析報(bào)告，為決策提供數(shù)據(jù)支持。

?移動端管理

通過手機(jī)APP，運(yùn)維人員可隨時(shí)隨地監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，接收報(bào)警信息，處理運(yùn)維任務(wù)，大大提高了響應(yīng)速度和管理效率。

五、成功案例與實(shí)踐驗(yàn)證

安科瑞AcrelEMS系統(tǒng)已在多個(gè)軌道交通項(xiàng)目中成功應(yīng)用，包括無錫地鐵1、2號線電氣火災(zāi)運(yùn)營改造項(xiàng)目、昆明地鐵能效管理升級改造、北京地鐵17號線未來科學(xué)城項(xiàng)目、青島地鐵2號線一期工程等。

以無錫地鐵項(xiàng)目為例，系統(tǒng)對已運(yùn)行近10年的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級改造，按照最新國家標(biāo)準(zhǔn)更換了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，有效解決了電氣短路、觸點(diǎn)氧化和磨損、電弧故障風(fēng)險(xiǎn)等安全隱患，顯著提升了地鐵運(yùn)營的安全性和可靠性。

六、面向未來的軌道交通能源管理

隨著"綠智融合"成為軌道交通發(fā)展的核心方向，安科瑞AcrelEMS系統(tǒng)將持續(xù)演進(jìn)，通過數(shù)字賦智、科技賦能，推動軌道交通從低維度運(yùn)行向高維度運(yùn)營的轉(zhuǎn)變升級。系統(tǒng)未來將更加注重新能源集成、碳排放管理、智能算法優(yōu)化等領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)"碳達(dá)峰、碳中和"目標(biāo)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

在軌道交通建設(shè)進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展期的背景下，安科瑞AcrelEMS能效管理系統(tǒng)以其全面的功能、智能化的設(shè)計(jì)和可靠的性能，正成為軌道交通行業(yè)實(shí)現(xiàn)安全低碳運(yùn)營的重要利器，為城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。