摘要：城市轨道交通的大规模建设，在给市民出行带来便利的同时，也消耗了大量的电能。在一些投入运营年限较长的地铁中，存在能耗较高、电能利用率低等问题，不仅造成了电能浪费，而且也带来了严重的经济损失。为此，必须要进一步完善电能管理系统，实现对地铁用电的全过程、动态化监督管理，在保证城市轨道交通正常运营的前提下，提高电能利用率。本文首先概述了城市轨道交通电能管理现状，随后就电能管理系统的基本组成和具体应用展开了简要分析。
关键词：电能管理；城市轨道交通；实时监测；数据分析
引言：电能管理系统是依托于信息技术发展而来的自动化管理系统，可以根据程序设计，自动完成用电信息收集、电量查询、实时监测等功能，减轻了管理人员的工作压力。但是随着城市轨道交通覆盖范围的拓展，以及本身各类电气设备数量、类型的增加，对电能管理工作提出了更高的要求。在这一背景系，探究电能管理系统的优化应用策略就成为地铁管理部门的重要工作任务。
一、城市轨道交通电能管理现状
电能管理是城市轨道交通日常管理的重要组成之一，管理内容主要包括巡查抄表、设备检查、统计分析等。近年来，在信息技术的支持下，电能管理系统已经在国内各大城市的地铁运营单位得到了推广使用，为电能管理工作开展带来了便利。但是从实际应用效果来看，还存在一些问题：首先，电能管理的自动化和智能化程度有待提高。目前基本能够完成自动抄收，但是在电能分类分项方面，还存在精确度不高、分类混淆等该问题；其次，没有形成一套完善的电能管理指标体系。对于地铁系统中的各类电气设备，其运行效率、电能损耗不能做出精确评估，电能管理工作的开展缺乏参照依据；最后，数据整合分析能力不强，面对分散的各类电气设备，不能做出整体性的用电评估，不利于下一步电能管理工作的优化。
二、电能管理系统的基本组成
1、主站系统
主站系统是电能管理系统的总控中心，负责对子站系统收集和上传的各类电能信息进行分析、处理，并根据处理结果下达控制指令。主站系统的具体组成设备有中央计算机、数据库、交换机等。其中，数据库使用云服务器，既可以提高数据存储容量，满足了城市轨道交通用电信息的存储需求，又能够显著增强数据保密能力，避免出现用电信息丢失、泄露等问题，为中央计算机完成用电信息的调用、分析提供了必要的基础。
2、子站系统
在城市轨道交通的沿线车站，分别设置独立的子站系统，根据车站规模子站系统的数量不一，通常在1-3个。从系统组成上来看，子站系统主要包括了三大模块：（1）站级管理模块，主要负责对车站用电设备进行管理，包括各类用电设备的用电量变化情况，运行稳定性等。将这些用电信息打包，按照一定频率发送给主站系统。（2）现场采集模块，依靠分布在车站各个地方的传感器、数字仪表等，收集用电信息，包括具体的电能消耗等。（3）网络通信模块，负责将子站系统收集到的各类用电信息，传输给主站系统，并保证传输过程的安全性，防止电能信息丢失或乱码。
三、电能管理系统的应用
1、实时监测和历史记录
考虑到城市轨道交通在不同的时期，电能消耗情况存在差异，必须要实现对整个用电系统的实时、动态监测，这样才能帮助管理人员全面掌握各个系统的用电情况，提高了电能管理的精确性和针对性。系统可监测的电能质量指标，包括频率偏差、 电压偏差、 电压动态变化指标。实时监测结果会按照人为设定的频率，上传到终端控制系统，然后由计算机自动完成记录、统计、分析，并将最终的分析结果直观的展示给管理人员。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电能管理系统除了可以精确的完成实时监测外，还支持管理人员按照日期、项目等不同选项，查看历史用电记录。这对于进行电能损耗的处理有一定的帮助。
2、数据分析和查询统计
（1）数据分析界面：棒图、曲线、饼图、文字表格;统计电压合格率和负荷变动;线损统计分析功能和历史同期比较功能；自动分析三相不平衡；供电可靠率和供电质量的统计分析；监测量变化曲线绘制，主要包括电压、电流基波有效值曲线,有功功率变化曲线。（2）重点负荷分类统计、分析、管理；重点负荷对系统电能质量的影响分析；谐波对电能计量精度的影响分析；电能质量对继电保护等自动化装置动作行为的影响分析、统计。（3）负荷查询统计；电能质量监测点查询统计；历史记录查询统计。
3、设备的智能化管理
城市轨道交通系统中包含的电气设备数量多、种类杂，人工抄表不仅效率低，而且精确性也不容易得到保证，这就给最终的用电分析和电能管理工作开展带来了不必要的麻烦。用电设备的智能化管理，具有以下特点：其一，可以实现用电设备的自动归类，例如按照分布位置的不同，将每个子站的用电设备划分为一类，这样既可以展开横向用电对比，又能够减轻电能分析压力。其二，智能化管理还可以实现对各类用电设备运行工况的自动监测，例如某一类电气设备的电能损耗明显超出正常范围，通过智能化管理可以自动进行报警，方便管理人员及时查明异常原因，采取维护措施，保障了电气系统运行安全。
4、电能质量评估
从功能角度看，质量管理系统的服务对象是电能，具体涉及到谐波、偏差等各个环节，通过对接入点进行监测，能够在第一时间获得相应信息。主要有两种方法：（1）对具有针对性地对单项指标展开分析；（2）对多项指标进行全面分析。在数据采集方面，需要借助远程终端而实现，此时可获取各类所需的指标，诸如谐波、偏差等，这是后续环节的基础，对监测的准确性提出了严苛的要求。最终，以所得结论为基础，综合轨道交通系统的实际情况，制定出相应的策略，为运输提供保障。
四、城市轨道交通中电能管理系统的优化策略
1、自动化和智能化技术的应用
实现电能管理智能化是城市轨道交通用电管理的大势所趋。在今后的管理工作中，要注重将前沿信息技术应用到电能管理系统中，例如利用大数据技术，实现对城市轨道交通各类电气设备用电信息的快速、精确处理；利用云存储技术，可以实现用电信息的安全、完整保存，可以随时支持数据的调用、查询等工作。电能管理智能化和自动化程度的不断提升，还可以减轻对人力资源的占用，也在一定程度上节约了人工成本。
2、建立完善的能耗管理与评估系统
现阶段国内各大城市的轨道交通电能管理系统，主要功能还是侧重于对实时用电信息的收集、整理、统计和分析，但是对于各类电器设备的用电评估工作还没有全面的推广开来。分析和统计结果不能及时反馈到电气设备上，也不利于用电设备电能损耗问题的尽快解决。因此，下一步要在现有电能管理系统的基础上，进一步完善能耗管理与评估反馈系统，实现对电气设备的动态化管理。
结语：城市轨道交通是城市用电大户，加强电能管理，避免电能浪费，也符合当前城市推广、落实节能减排的趋势。针对当前城市轨道交通用电管理中存在的一些问题，要通过进行技术创新不断提高电能管理的自动化、智能化程度，充分发挥电能管理系统在实时监测、数据分析、统计查询等方面的作用，为管理人员开展电能检测、实现节约用电提供必要的支持。
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论文作者:张昂
论文发表刊物:《科技新时代》2019年6期
论文发表时间:2019/8/14
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