摘要：地铁低压配电系统为地铁运营所需的机电设备提供低压电源，作为地铁建设的重要内容，其对地铁的安全运营具有积极的意义。另外，轨道交通系统是一个耗电量大、运营成本高的行业，其中照明用电约占车站总用电的20%。随着人们对轨道交通照明系统控制的灵活性及方便性的要求越来越高，对智能照明控制的需求也越来越大，因此智能照明控制系统越来越受到人们的广泛关注，并越来越多地应用于轨道交通照明的设计中。本文探讨了地铁低压配电及照明智能化的设计。
关键词：地铁；低压配电系统；照明系统；智能化
目前，我国地铁建设正处于高峰期，地铁可有效缓解公共交通问题。地铁配电系统为地铁车站的所有低压负荷提供电能，为地铁的正常运营提供电力保障。因此，合理、科学地设计地铁配电系统具有重要的意义。此外，地铁车站作为大型公共建筑，对照明质量、照明管理及节能降耗提出了较高的要求。地铁智能照明系统可预先设置运营模式与运营场景，实现车站不同区域、不同季节、不同时段照明灯具的自动开关，减少运营人员的工作量，以达到节能的目的。
一、地铁低压配电、照明系统的特点
地铁系统包括照明系统、动力系统、安保系统、轨道系统、信号系统、消防系统、环控系统、给排水系统等多个子系统，各子系统设备繁多，配合紧密。地铁智能低压配电系统不但要直接向各子系统供电，同时，对各种动力负荷(如电扶梯、车站排热风机、空调机组、冷水机组、污水泵、废水泵、消防泵等)与照明设备运行状态进行实时监控，这些设备的监控不仅是现地的，而且有些还需在中控室进行远程监控。
地铁照明系统一般包括正常照明和应急照明，其中一般正常照明包括工作照明、区间照明、节电照明、广告照明、导向标志照明、辅助用房照明，而应急照明包括备用照明、疏散照明等。一般来说，照明控制不但需开关现地控制，一些还需对照明配电室进行控制，如站台、站厅出入口的标志照明、公共区域照明等。
二、地铁智能低压配电系统设计
1、地铁智能低压配电系统的结构。地铁智能低压配电系统一般由计算机、通信网络、智能低压配电屏及控制设备组成。其中，计算机上安装了SCADA(数据采集与监控系统)，用于完成分布式配电系统的统一控制。通信网络提供了传输监控数据的介质及手段，最后低压配电屏和控制设备实现其具体的系统功能。整个智能低压配电系统由智能断路器、小型PLC、现场总线等组成，通过智能通信接口模块与SCADA(数据采集与监控系统)连接。
当前，地铁智能低压配电系统的现地设备主要采用现场总线技术的智能开关设备。配电系统中的智能断路器通过现场总线与计算机系统相连，实现了开关保护定值设置、电参量测量及显示、故障及维护信息管理、电能质量综合监测、远程控制、参数超限报警等功能。
2、地铁智能低压配电系统设计原则。在地铁智能低压配电系统的设计中，应优先考虑其可靠性和智能性，并应具有遥测、遥控、遥讯、遥调等功能。因此，地铁智能化低压配电系统的设计应遵循以下原则：首先，地铁智能低压配电系统自动化程度应有较高的水准；其次，地铁智能低压配电系统的可靠性应满足一定的要求，应能在正常情况下进行实时监测，并能快速鉴别异常情况，及时切断故障；最后，其安全性能应达到一定程度，要求其操作设置简单，并能及时排除不安全因素。
3、地铁智能低压配电系统的设计。根据GB51057《地铁设计规范》规定，遥控对象应包括低压配电系统中需要远方控制的断路器。在地铁智能低压配电系统的设计中，主要采用智能断路器及现场总线两项核心技术。
智能断路器主要用于车站变电所的进线、母联、三级负荷总开关和环控电控室的馈出线开关。智能断路器通过现场总线将采集到的电压、电流、功率因数、断路器分(合)状态等参数传送到中控层。
在车控室，值班员可在PC机上看到配电室所有设备的运行状态，在紧急情况下，技术工程师可随时在PC机上对各开关进行参数设置、组态、诊断、测试和维护等。
现场总线技术是一种应用于过程自动化及制造自动化领域的现场设备互联网通信技术。在地铁智能低压配电系统中，控制系统采用单总线结构，当设备较多时，采用多条单总线形式。例如，一个车站的区段和变电所选择一条现场总线，环控电控室选用3条现场总线，低压配电屏内的设备与网关通过总线相连，并通过网关输出至车站SCADA系统。现场总线技术在地铁智能低压配电系统中的应用，实现了低压系统电气设备与计算机系统间的数据共享及实时更新，使低压系统电气设备的状态监测更加简单直观。同时，现场总线解决了低压系统设备间的开关信号、接点信号及模拟信号传输问题。通过通信的数字化，现场总线使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现地铁智能低压配电系统的高性能、高可靠性及维护简便化。
三、地铁智能照明系统设计
1、地铁智能照明系统组成。地铁智能照明系统是由现场数据总线及智能照明设备组成的分布式控制网络照明管理系统，其核心是智能照明控制系统。智能照明控制系统中的所有组件均内置微处理器，每个组件都有一个地址，所有组件都通过总线连接。智能照明控制系统由控制部件、执行部件、监控部件及网络部件组成。其中，控制部件包括控制面板、触摸屏、传感器、控制器、智能时钟、用户编程器等；执行部件包括调光模块、开关模块等；监控部件包括软件、PC机(或使用BAS主机)；网络部件包括通信电缆、网关、各模块的智能接口等。
2、地铁智能照明系统的设计。根据GB50157《地铁设计规范》规定，地下车站公共区域的照明负荷采用交叉配电、分组控制。智能照明系统应提供灵活的控制方式。在运营过程中，可根据需要控制灯具的开关和调光等，以节约电能。智能照明控制系统主机设置在车站控制室内，通过通信线路和照明配电箱中的控制模块进行控制信号的传输。智能调光模块用于控制车站站厅、站台、出入口通道和屏蔽门灯，调光模块可实现单灯亮度调节和场景亮度调节，以满足运营管理的需要，从而达到节能的目的。
智能照明系统中的智能开关模块安装在相应的照明配电箱中，调光模块等系统模块安装在专用智能照明控制箱中。需预留智能照明系统与综合监控系统的接口，亮度传感器通过总线连接到DALI模块上，调光模块与灯具间采用BVR-2×1.5mm2控制线，控制线与灯具的电源线分开穿管敷设。一般情况下，每个调光模块可控制的灯具数量不应超过64个。网关与综合监控的接口采用Modbus-RTU通信协议。网关至综合监控系统的通信线缆由综合监控系统提供。智能照明系统EIB总线由智能照明系统提供，至灯具间的调光控制线BVR-2×1.5由常规安装提供。
3、智能照明系统工作状态。智能照明系统主要有四种工作状态：
1)停运状态。夜间列车停运，车站值班人员完成日常巡检工作后，车站实际开启的所有灯具为应急照明部分，正常工作照明的所有灯具均关闭，车站平均照度不超过最大负荷状态的25%。
2)准运行状态。列车在夜间停运后及早间运行前，车站值班人员应进行例行巡检，以及清洁人员进行保洁工作，车站平均照度不应超过最大负荷状态的5%。
3)低谷运营状态。列车正常运行状态下的非高峰运营期间，车站平均照度不应超过最高负荷状态下的75%。
4)高峰运营状态。在客流较为集中的高峰运营期，如工作日上下班时段、节假日等，该模式下车站的平均照度不得超过最大负荷状态的90%～100%。
上述四种状态的具体参数将根据各地铁车站不同的客流量和高峰时段不同而有所不同，但均会按这一整体控制模式进行控制。
参考文献：
[1]尹强.地铁低压配电系统设计优化探讨[J].科技资讯，2014(23):125-127.
[2]曾令新.地铁智能低压配电系统应用探讨[J].技术与市场，2015(08):43-44．
[3]郭晋平.智能照明控制系统在地铁车站的应用与探析[J].建筑知识，2015(12):124．