張炳楠，趙春艷

0 引言

近年來，國(guó)內(nèi)的城市軌道交通建設(shè)一直在大規(guī)?？焖侔l(fā)展。根據(jù)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2022年底，中國(guó)大陸地區(qū)共有55個(gè)城市開通城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路308條，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度10 287.45 km。為滿足未來城市軌道交通的建設(shè)運(yùn)營(yíng)需求，中國(guó)軌道交通協(xié)會(huì)于2020年發(fā)布了《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，各地也根據(jù)綱要提出了建設(shè)智慧城軌的發(fā)展規(guī)劃，全面推進(jìn)中國(guó)智慧城軌建設(shè)。

智能供電系統(tǒng)是智慧城軌的重要組成部分，隨著國(guó)內(nèi)各地對(duì)智慧城軌關(guān)鍵技術(shù)研究的逐步深入，智能供電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)逐漸成熟。在國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)的智能電網(wǎng)、智能變電站以及國(guó)內(nèi)鐵路智能牽引供電系統(tǒng)的建設(shè)過程中，已經(jīng)形成了大量的成熟技術(shù)，逐步建立了相對(duì)齊全的標(biāo)準(zhǔn)體系。為了積極穩(wěn)妥地推進(jìn)城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和工程建設(shè)，有必要深入總結(jié)智能電網(wǎng)、智能變電站、鐵路智能牽引供電系統(tǒng)等領(lǐng)域的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，充分借鑒相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和成果，系統(tǒng)性地開展城市軌道交通智能供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究工作。

1 智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)作為目前電力系統(tǒng)的發(fā)展新趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外各大研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)針對(duì)建設(shè)智能電網(wǎng)建立了一系列較為全面、系統(tǒng)、開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，將智能電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)行、裝備制造等均進(jìn)行規(guī)范化要求，保障了智能電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康有序的發(fā)展。

1.1 國(guó)外智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）于2009年6月成立了P2030工作組，主要開展智能電網(wǎng)互操作技術(shù)導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)體系的研究工作。IEEE智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系包含了發(fā)電、輸電、配電、用戶側(cè)服務(wù)等內(nèi)容，對(duì)智能電網(wǎng)的特性、術(shù)語(yǔ)、功能、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)提出了要求[1]。IEEE部分現(xiàn)行智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 IEEE部分現(xiàn)行智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

除了IEEE，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）也早在2004年便率先建立了一套智能電網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系。該標(biāo)準(zhǔn)體系最早包含10大部分（篇），共計(jì)14項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。此后，IEC結(jié)合了國(guó)際各地智能電網(wǎng)的建設(shè)情況，逐步將該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展完善，形成了以變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和IEC 61850數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)和骨干的數(shù)十項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[2]。其中部分現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 智能電網(wǎng)IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系部分現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

除此之外，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）、歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CENCENELEC）、日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。∕ETI）等組織機(jī)構(gòu)也于2010年前后逐步啟動(dòng)了智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究。

1.2 國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)于智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也非常重視。早在2009年，國(guó)家電網(wǎng)公司就提出了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，開始了智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究。在此之后，2010年12月，國(guó)家能源局正式成立了國(guó)家智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化總體工作推進(jìn)組，旨在通過建立國(guó)家層面的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，搭建中國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的組織機(jī)構(gòu)。截至2018年底，國(guó)家電網(wǎng)已發(fā)布智能電網(wǎng)相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)789項(xiàng)，參與編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)151項(xiàng)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)315項(xiàng)，主導(dǎo)立項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)68項(xiàng)[1]。

近幾年，隨著國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的大力發(fā)展，我國(guó)在智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)、工程建設(shè)、裝備制造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，并取得了一系列重大突破。以此為基礎(chǔ)，國(guó)家能源局、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、住建部、國(guó)家電網(wǎng)公司建立了覆蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度及信息通信各領(lǐng)域，包含基礎(chǔ)通用、項(xiàng)目建設(shè)、重要裝備、運(yùn)營(yíng)管理4大部分的標(biāo)準(zhǔn)體系。國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系部分現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)部分現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

2 國(guó)內(nèi)電氣化鐵路智能牽引供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

近年來，我國(guó)電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)逐步開始走向智能化建設(shè)。京沈高鐵率先進(jìn)行了智能牽引供電系統(tǒng)的試驗(yàn)，之后京張高鐵、京雄城際等工程項(xiàng)目中設(shè)計(jì)應(yīng)用了智能牽引變電所，實(shí)現(xiàn)了智能牽引供電系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用的投入使用。為了保障智能牽引供電系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期健康有序發(fā)展，在原中國(guó)鐵路總公司的組織下，我國(guó)的高校、設(shè)計(jì)、科研、制造、運(yùn)營(yíng)等單位均開展了基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的智能牽引供電系統(tǒng)研究，主要包括智能牽引變電所的工程技術(shù)應(yīng)用、智能牽引供電調(diào)度系統(tǒng)的總體架構(gòu)等內(nèi)容。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，原中國(guó)鐵路總公司也陸續(xù)發(fā)布了《智能牽引供電系統(tǒng)總體技術(shù)方案》《智能牽引供電系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)條件》《鐵路供電安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（6C）各部分的暫行技術(shù)條件文件》《智能牽引變電所及智能供電調(diào)度系統(tǒng)總體技術(shù)要求》等一系列技術(shù)性指導(dǎo)文件，為我國(guó)鐵路智能牽引供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立奠定了良好基礎(chǔ)。

目前，我國(guó)已經(jīng)初步建立了鐵路智能牽引供電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系框架結(jié)構(gòu)，已經(jīng)編制并發(fā)布了《智能牽引變電所及智能供電調(diào)度系統(tǒng)總體技術(shù)要求》《鐵路輔助監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件》《鐵路供電調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)技術(shù)條件》等標(biāo)準(zhǔn)[3]，其余的標(biāo)準(zhǔn)仍處于在編狀態(tài)。

3 城市軌道交通智能供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系

3.1 構(gòu)建原則

城市軌道交通智能供電系統(tǒng)作為一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，不僅具備公共電力系統(tǒng)的一般特性，在負(fù)荷特性、供電方式、設(shè)備選用、運(yùn)營(yíng)調(diào)度等方面又與普通的城市電力系統(tǒng)用戶存在鮮明的差異，屬于電力系統(tǒng)內(nèi)的特殊配電用戶。此外，城市軌道交通通常采用直流750 V或1 500 V牽引供電制式，而我國(guó)電氣化鐵路采用交流27.5 kV牽引供電制式，二者區(qū)別較大。以上差異導(dǎo)致城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系與智能電網(wǎng)和鐵路智能牽引供電系統(tǒng)有所區(qū)別，需要在二者的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步研究。因此，在考慮構(gòu)建城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)建設(shè)的多樣性、科學(xué)性和復(fù)雜性，建立的標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)能夠指導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展方向，體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容應(yīng)完整全面，各標(biāo)準(zhǔn)之間內(nèi)容協(xié)調(diào)一致，避免內(nèi)容重復(fù)和矛盾，確保城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的建設(shè)水平始終處于世界先進(jìn)水平。因此，在構(gòu)建城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，應(yīng)遵循全面成套、層次恰當(dāng)、劃分明確、科學(xué)先進(jìn)、簡(jiǎn)便易懂等原則[4]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)體系框架

為了適應(yīng)智慧城軌的發(fā)展趨勢(shì)，參照我國(guó)智能電網(wǎng)及電氣化鐵路智能牽引供電系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在借鑒原有標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)分支的同時(shí)，結(jié)合城市軌道交通的特點(diǎn)，將智能供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)層級(jí)[5]，先按照層級(jí)的劃分將各規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)分為3個(gè)大方向，之后再根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)分，力求標(biāo)準(zhǔn)體系能夠涵蓋智能供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)定義、術(shù)語(yǔ)符號(hào)、工程建設(shè)、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面的內(nèi)容[6]。

基于以上研究，城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖1所示。

圖1 城市軌道交通智能供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

3.2.1 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

作為標(biāo)準(zhǔn)體系中的基石，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)擁有廣泛指導(dǎo)意義，具有成為行業(yè)內(nèi)通用標(biāo)準(zhǔn)和各種專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定依據(jù)和準(zhǔn)則的能力[7]。結(jié)合國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，城市軌道交通智能供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為：基礎(chǔ)定義標(biāo)準(zhǔn)、術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)、圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、模型標(biāo)準(zhǔn)、分類代碼標(biāo)準(zhǔn)等。建議編制的標(biāo)準(zhǔn)包括：《城市軌道交通智能供電系統(tǒng)總體技術(shù)方案》《城市軌道交通智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》《城市軌道交通智能低壓配電系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》《城市軌道交通智能接觸網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》。

3.2.2 通用標(biāo)準(zhǔn)

通用標(biāo)準(zhǔn)是一種在行業(yè)內(nèi)普遍適用的技術(shù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)[7]。與電氣化鐵路不同，城市軌道交通的特點(diǎn)之一是制式非常豐富。根據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通分類》（T/CAMET 00001—2020）中的描述，按系統(tǒng)制式可以分為地鐵系統(tǒng)、市域快軌系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、中低速磁浮系統(tǒng)、跨座式單軌系統(tǒng)、懸掛式單軌系統(tǒng)、自導(dǎo)向軌道系統(tǒng)、有軌電車系統(tǒng)、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)和電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)10種類型，每種類型對(duì)應(yīng)的智能供電系統(tǒng)方案也不盡相同。因此，通用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)成為各種制式均能夠采用執(zhí)行的綜合性標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合電氣化鐵路的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，通用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含不同制式下智能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、檢測(cè)、驗(yàn)收規(guī)范。建議編制的標(biāo)準(zhǔn)條目見表4。

表4 建議編制的通用標(biāo)準(zhǔn)條目

3.2.3 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是工程建設(shè)中最常用的標(biāo)準(zhǔn)，因此分類必須合理、簡(jiǎn)潔，便于行業(yè)內(nèi)從業(yè)人員的應(yīng)用。對(duì)于智能供電系統(tǒng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定方案，可以通過借鑒智能電網(wǎng)供電系統(tǒng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合城市軌道交通工程建設(shè)的特點(diǎn)，將智能供電系統(tǒng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分為綜合規(guī)劃、智能供電設(shè)備、調(diào)度運(yùn)維、信息通信4大部分[7]。

綜合規(guī)劃是建設(shè)智能供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是支撐智能供電系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。綜合規(guī)劃下屬的各規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)建模仿真和三維設(shè)計(jì)2個(gè)方面。系統(tǒng)建模仿真的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)不同的牽引供電制式分別進(jìn)行編制，不僅應(yīng)滿足目前主流的牽引供電制式，還應(yīng)對(duì)如交直流混合牽引供電制式、柔性直流牽引供電制式等較為新型的技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)編制；在三維設(shè)計(jì)方面，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)注重與BIM相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，提升智能供電系統(tǒng)的三維可視化設(shè)計(jì)水平，規(guī)范三維設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程和成果移交。

智能供電設(shè)備是組成智能供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此該部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備類型和設(shè)備參數(shù)2個(gè)方面。設(shè)備類型應(yīng)能夠涵蓋智能供電系統(tǒng)內(nèi)例如智能主變壓器、智能斷路器、智能隔離開關(guān)、智能整流機(jī)組、智能互感器、智能電能表、智能接觸網(wǎng)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等所有的一次設(shè)備、二次設(shè)備、監(jiān)控子系統(tǒng)等內(nèi)容。設(shè)備參數(shù)及設(shè)備性能的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)結(jié)合不同的供電方式，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備及子系統(tǒng)的功能用途、基本性能、技術(shù)參數(shù)等提出具體的指標(biāo)要求。

調(diào)度運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能夠保障智能供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。調(diào)度運(yùn)維系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注智能供電系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)維系統(tǒng)、生產(chǎn)管理規(guī)程、設(shè)備資產(chǎn)管理3個(gè)方面。智能調(diào)度運(yùn)維系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)智能供電調(diào)度系統(tǒng)和智能供電運(yùn)維系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)監(jiān)控要求、系統(tǒng)管理需求、系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)、系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容提出具體的要求。生產(chǎn)管理規(guī)程方面的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合智能供電系統(tǒng)檢修維護(hù)工作流程進(jìn)行編寫，對(duì)智能供電系統(tǒng)的設(shè)備巡視、檢修維護(hù)、生產(chǎn)計(jì)劃編制、安全管理等方面提供參照標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于設(shè)備資產(chǎn)管理方面，相應(yīng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定運(yùn)營(yíng)單位需對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)備、材料、備品備件等資產(chǎn)的信息及技術(shù)資料進(jìn)行全過程動(dòng)態(tài)管理。

信息通信方面的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注信息平臺(tái)、數(shù)據(jù)模型、通信網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面。在制定信息平臺(tái)相關(guān)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)著重體現(xiàn)平臺(tái)的高安全性、高可靠性，對(duì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、云平臺(tái)等方面作出相應(yīng)的要求。數(shù)據(jù)模型領(lǐng)域的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注完善數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)價(jià)值評(píng)估及數(shù)據(jù)服務(wù)方面的標(biāo)準(zhǔn)[8]。通信網(wǎng)絡(luò)作為智能供電系統(tǒng)的信息傳輸通道，應(yīng)參照智能電網(wǎng)的相關(guān)研究，對(duì)傳輸網(wǎng)方面開展相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。而在網(wǎng)絡(luò)安全方面，隨著近些年國(guó)家對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的標(biāo)準(zhǔn)越來越高，作為供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化的安全保障，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)要求、防護(hù)體系、數(shù)據(jù)保護(hù)等方面也應(yīng)進(jìn)行專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究和編制。

建議編制的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條目詳見表5。

表5 建議編制的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條目

4 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通智能供電系統(tǒng)是智慧城軌的重要組成部分，制定其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系是智慧城軌發(fā)展的重要內(nèi)容，是指導(dǎo)城軌智能供電系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究與制定的綱領(lǐng)性文件，對(duì)促進(jìn)智能供電系統(tǒng)相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)、裝備制造、工程建設(shè)、運(yùn)行管理及產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。本文針對(duì)目前城市軌道交通智能供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展情況，對(duì)城軌智能供電系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)進(jìn)行了研究，提出了智能供電系統(tǒng)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系。