北京市地铁运营有限公司供电分公司 北京 100082
摘要：北京地铁是城市基础设施的用电大户，而列车牵引用电占其中很大一部分，列车牵引用电又分为列车驱动和列车制动两部分能耗，把列车制动电能充分利用起来会节约电能作用。目前此再生制动能量装置已在北京地铁10号线一期12座牵引站的投入使用，达到预期效果，正在为创造节约型地铁服务。
关键词：北京地铁；再生制动能量吸收；中压交流电源
北京地铁自建设初期开始，一般均采用直流750V接触轨供电系统，即采用第三轨与走行轨共同构成直流牵引供电回路。随着科技的不断发展进步，目前也有部分线路采用直流1500V接触网供电系统供电方式。为了实现北京地铁绿色发展理念和践行节约型地铁运输理念，新建地铁线路部分已经采用电容储能装置和部分采用逆变吸收装置来达到节能降耗的目的。
一、地铁10号线再生能量吸收利用装置工作原理及连接关系
再生制动电能利用装置的核心是大功率的逆变器。逆变器是在脉宽调制技术的基础上发展而来的一种功率变换装置，其主电路构成上可以看成是一台三相逆变器加上一个交流电感，逆变器采用脉宽调制技术，能够在其交流侧输出幅值和相位可控的三相交流电。它根据设定的直流电压值，以及检测到的直流网压实际值，计算逆变器需要传输的逆变功率，再根据逆变功率计算三相逆变桥需要输出的交流电压。逆变器采用脉宽调制技术，能够在其交流侧输出幅值和相位可控的三相交流电。
如图所示：
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图1：逆变器主电路原理图
1、新增设备与既有设备的连接关系
根据现场既有设备的实际情况，站内新增设备的连接分别为：10kV设备连接和750V设备连接。
新增10kV配电柜母线侧全部通过母线桥连接方式引至既有10kV柜牵引侧的主母线上，为新增10kV配电柜提供电源。
2、新增750V再生制动柜安装与既有750V柜电缆连接关系
新增750V正、负极配电柜通过电缆连接的方式连接至既有750V柜内。所需电缆通过电缆夹层支架由新增750V再生制动柜（正极）敷设至既有750V的90柜正极，新增750V再生制动柜敷设至（负极）65、75柜负极
系统设备连接示意图：
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图2：一次系统接线图
二、再生能量吸收利用装置保护功能应用
1、10号线一期软件配置及调试范围和内容
（1）10号线一期软件配置需分三步进行配置，分别是：第一步控制中心：服务器、工作站、前置机的数据库、图形修改；第二步复示工作站：工作站的数据库、图形修改；第三步变电所：一体机、前置机的数据库、图形、逻辑修改。
（2）调试的主要范围：控制中心服务器；控制中心FEP；控制中心工作站；变电所一体机；变电所FEP；复示工作站。
（3）调试的主要内容：逆变装置（独立串口接入PSCADA）；逆变变压器（独立串口接入PSCADA）；10kV开关柜保护装置（独立串口接入PSCADA）；直流开关柜（接入原有设备总线）；10kV电度表（独立串口接入PSCADA）
2.单体调试及中心软件升级顺控测试
（1）变电所调试：变电所FEP、一体机硬件不进行升级，仅将新增的冗余串口服务器接入既有FEP，软件需在既有软件的基础上升级新接入设备的工程数据。在改造站，使用既有一体机、FEP和新增的串口服务器运行修改后的变电所FEP、数据库、HMI软件，并测试与各新增专业接口。调试期间，利用供电自动化提供的备机（包括一体机1台、FEP 1台），完成新增接口的功能调试，不影响既有变电所运营设备。变电所调试期间中心及变电所无法实现本所监控，本所有人值守。
（2）控制中心调试：它的工作站、服务器、FEP硬件不进行升级，软件需在既有软件的基础上升级新接入设备的工程数据。
调试期间，既有中心的FEP和服务器将更新变电所验证完成后的新版工程数据，且调试完成后不再恢复到既有旧版数据，待运营统一考虑中心及变电所的整体上线安排。中心级电调工作站HMI最后更新，由于变电所不能逐一或分批次单独上线，必须调试完成后整体上线，故对电调工作站不产生任何运营影响。
（3）软件升级及数据备份：为保证10号线安全稳定的运营，中心升级过程中先升级主服务器、主FEP工作站并进行测试。备服务器需拔掉网线，备FEP关闭服务保证回退正常。站内新增设备的二次电源供电；一期主备FEP、服务器、网管工作站软件数据备份后需关闭一期备FEP服务，并将一期备服务器网线拔掉；一期主FEP、服务器数据库软件的安装/更新后一期主FEP、主服务器数据库软件重启；更新网管工作站的新版HMI数据，检查中心软件状态，中心主FEP与各变电所连接状态；更新调度工作站的新版HMI数据后进行备份调度工作站的既有HMI数据；
（4）顺控全线750V开关停送电(包括新增设备) 测试： 第一步：以健德门站为试点进行停顺控程序（包含新增设备）；第二步：测试全线停送电顺控；第三步：测试全线停送电顺控（不包含新增设备，顺控卡片中取消新增设备的勾选）。根据以上测试结果，若以上第二步测试失败，明显确定中心软件未下发命令，则认为是中心问题，软件回退。若以上第三步测试失败软件回退，若至少以上第三步测试通过，升级备FEP和备服务器软件并回退主服务器、主FEP、工作站软件和升级备服务器、备FEP软件。再次检查中心服务器、FEP、工作站软件运行状态，确保各设备稳定运行。若软件测试通过，完成备服务器、FEP软件升级后可另行抽测健德门231开关远方就地信号、231开关电流电压值以确保软件程序的正确性。
结论
北京地铁10号线一期运营线路加装再生制动能量装置的投入使用，它对地铁公司倡导的六型地铁理念发挥了重要作用，经运行试验检测：在额定功率2×7500kW的正常情况下，列车制动产生的能量吸收逆变器效率大于98%，经统计2019年10号线一期12站次的新增能量装置共为10kV电网反向输入4859716度电量；2020年1月至8月共为10kV电网反向输入3755904度电量，它的投入为践行高效型、节约型和北京市提出的绿色出行理念提供了有力保障。
参考文献
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