电气自动化技术在城市轨道交通中的应用

电气自动化技术在城市轨道交通中的应用

王雲达 史翔宇

呼和浩特市地铁运营有限公司 内蒙古 呼和浩特 010010

摘要： 在目前的城市交通环境中，轨道交通以其良好的通达性、大运量、低污染等优势，在众多交通方式中脱颖而出，逐渐成为大众的首选出行方式。但是，从长远来看，轨道交通将是我国公共交通发展的主要方向。同时，随着科学技术的进步，越来越多的高科技应用于轨道交通建设中，极大地促进了城市经济的发展，提高了人民的生活质量。轨道交通的突出优势离不开各种尖端技术的应用。其中，电气自动化技术是现代轨道交通系统的重要组成部分，也是现代轨道交通发展的重要支撑。

关键词：电气自动化技术；城市；轨道交通；应用

1电气自动化技术的应用特点

电气自动化技术在实际应用过程中具有很多方面的特点，首先，是技术涵盖面比较广，该技术是多学科交叉形成的，而且随着技术的不断发展，它的专业化程度更高，因此，在进行技术应用时，能根据实际情况进行技术实施，满足更多种情况下的应用需求。其次，是它的自我调节能力比较强，在电气工程中进行该技术的应用，能有效提高响应的速率，进行电力系统的调整，保证系统的安全运行，同时，智能控制器的使用，也能很好地提高自我调节能力。再者，是信息化程度比较高，当进行该技术的应用时，系统就具备了监控的能力，实时掌握各个设备的运行情况，在出现故障时，能在第一时间进行故障的解决。最后，是易于优化设计，电气自动化技术中融合了多种技术，在电气工程中进行该技术的应用，能实现对工程设计的优化，同时，还能对电气各个项目进行优化，有效提高工作的质量。

2电气自动化技术在城市轨道交通中的应用

2.1双向变流器控制系统的应用

直流牵引供电系统是城市轨道交通系统的重要组成部分，它承担着车辆运行所需电能的主要任务。为保证系统安全可靠运行，需将变压器、开关柜与双向换流器串联，构成高度集成的电力单元。因此，必须对牵引供电系统实施必要的监测和保护，以确保整条直流牵引供电系统的正常稳定运行。其中，双向换流器是城市轨道交通各系统供电需求的核心部件。具体来说，在城市轨道交通投入运行后，其控制系统相当于一台带有交流电感的换流器。在电网电压与交流电感值相对稳定的情况下，双向变换器控制系统能够对三相电压相位及幅值进行自动调节，以保证电流在适当范围内的稳定。在此基础上，利用双向变换器的动态响应能力，实现城市轨道交通的高效节能。另外，采用双向变换器，不仅能准确反映牵引供电系统运行状况，而且能自动调节系统功率。目前，我国城市轨道交通大多采用电力电子牵引驱动方式。电力电子变换设备的应用，离不开电气自动化技术的支撑。为了保证电网的稳定运行，需要对中压电网和变压器、牵引网直流母线进行连接。这样，系统就可以对车辆的电流和电压等重要参数进行实时监测，及时发现和处理异常状况。在城市轨道交通直流牵引系统中，采用双向换流器可实现能量双向流动。双向变换器以其较大的功率容量和较高的输入功率因数而在城市轨道交通中得到了广泛的应用。在牵引车辆运行过程中，主要依靠双向换流器及整流组来提供动力。在车辆制动过程中，通过双向变换器将制动能量回馈到中压环网，为电网提供足够的电能。在此情况下，将吸收装置置于地面，可有效提高直流电网电压的安全可靠性。对直流电压进行检测，对能量传输状态进行合理控制，对直流电压进行灵活调整，可有效改善直流电压的稳定性。

2.2节能变压器技术的应用

变压器是城市轨道交通的重要组成部分。在投入使用过程中，铁芯将产生空载损耗，同时绕组电流也会造成负荷损耗。因此，要根据实际情况选择合适的变压器型式，并采取必要的措施减少空载及负荷损失。为减少不必要的损失，可采用节能变压器技术，也就是采用无氧铜拉条以提高导电率。这样的导线比电解铜导线的电导率高。在此基础上，从降低电流密度的角度出发，进一步优化并改进绝缘结构，并采用预制绝缘元件降低负载损耗。通过对有关数据的统计分析，发现磁心损耗中，磁滞损和磁涡损占99%左右。其中，磁滞回线面积与磁滞回线面积密切相关，而涡流损失与厚度密切相关。当铁芯的磁导率较大时，相应的磁滞损耗较小，而较薄的铁芯则较小。因此，为使磁滞损耗降至最低，应尽量减小磁滞回线面积，并采用更薄的铁芯厚度以减小涡流损耗。因此，为降低铁耗，应尽可能使用低磁饱和的磁性材料，如 NdFeB等。此外，为最大限度地降低变压器损耗，还需改进结构，优化所用材料，尤其是铁芯及超导变压器。超导变压器是一种新型的电力元件，它采用超导材料制成。与传统变压器相比，超导变压器线圈采用氧化铋制成，可以保证超导变压器工作时直流电阻为0，不会造成负载损耗。另外，超导变压器的效率也得到了提高。从变压器投入使用之日起，对铁芯进行改进就一直是一项持续不断的工作。目前，常规变压器结构如立体铁芯、卷铁芯等均表现出优异的技术性能，可显著降低城市轨道交通电能损耗。

2.3自动化监控系统

将电气自动化技术引入轨道交通系统，可以实时监测轨道交通系统的运行状况，指导人员疏散，保证行车安全。目前，为了提高城市轨道交通的整体水平，国内已有不少地区开始采用电气自动化控制技术。在城市轨道交通系统中引入电气自动化技术，并将其全部数据输入自动控制系统，可实现全过程自动控制，提高列车运行状态。目前，我国城市轨道交通系统普遍采用自动化监测装置，以实现对列车运行状态的监控和调控。在轨道交通运输过程中，一般都会将自动监测装置安装在固定的轨道上或车内，对列车进行全时段的全面检测。因此，必须建立与之相适应的自动化监控系统，才能实现轨道交通全覆盖。该自动测试系统包括两大部分：一是硬件，二是软件。其中，软件主要负责图像的处理与分析，硬件的功能主要是对计算机、采集卡等硬件设备的管理与控制。在采集到这些信息后，需要用相应的算法来判断它是否正常运行，如果不符合，就会发出报警信号或发出报警指令。实现了集中式处理、自动化监测和现场实时监控。目前，我国不少城市都已实现地铁自动化管理。电气自动化技术可以实时监控数据，并将其上传和共享，以便监测各线路的运行状况。

2.4智能化低压配电系统

将智能化低压配电系统应用于城市轨道交通自动化控制中。该技术不仅能有效解决传统低压配电网的不足，还能为地铁的正常运营提供可靠的供电保障，保障地铁的安全稳定运行。城市轨道交通中采用智能化低压配电系统，既可以满足设计要求，又可以减轻工作人员的工作压力，提高管理效率，降低投资成本，具有很大的推广价值。智能化低压配电网能够实现对配电网的系统管理，实现控制、配、调度等系统的智能化。目前，我国已经为构建智能低压配电网络提供了技术基础与条件。展望未来，随着城市轨道交通技术水平的不断提高，低压配电网将逐渐成为主流，智能化功能也将得到进一步加强。

3结语

电气自动化技术将成为我国轨道交通发展的重要技术支柱。电气自动化技术是保障轨道交通运行安全的重要手段，也是提高运营效率、降低运营成本的重要手段。通过对电气自动化技术在轨道交通领域的实际应用情况分析，发现该技术能够有效弥补轨道交通运营方面的不足，并能有效解决我国轨道交通行业所面临的各种难题。随着电气自动化技术的不断革新与升级，电气自动化技术必将在轨道交通领域得到更广泛的应用。

参考文献：

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[2]杨海涛.电气自动化在城市轨道交通中的应用[J].集成电路应用,2019,36(12):40-41.

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