軌道交通電力監(jiān)控的系統(tǒng)構成和系統(tǒng)功能

1系統(tǒng)結構

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要分布于控制中心、車站、變電所，系統(tǒng)采用熱備冗余的方式，保證系統(tǒng)有高度的可用性通常是集成在綜合監(jiān)控（ISCS）系統(tǒng)之內(nèi)，由控制中心調(diào)度系統(tǒng)、各變電所綜合自動化系統(tǒng)、系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡共同構成全線完整的電力遠程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)按照集中調(diào)度、分散后備的原則來設計，這種工作模式保證站級可以完全獨立于級，并在降級模式下接管中心級的絕大部分功能。

1.1控制中心系統(tǒng)結構

控制中心電力監(jiān)控系統(tǒng)的設備由服務器、存儲、三層工業(yè)級以太網(wǎng)核心交換機、工業(yè)級網(wǎng)絡拓展交換機、信息安全設備、調(diào)度員雙屏工作站、打印機及大屏幕系統(tǒng)（OPS）等組成。控制中心服務器部署全線電力監(jiān)控數(shù)據(jù)庫副本，通過系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡與全線變電所通信控制器設備通信，然后將收到的信息加工處理后在工作站上顯示。

調(diào)度大廳設備：行調(diào)輔助工作站2套；環(huán)調(diào)工作站2套；電調(diào)工作站2套；維調(diào)工作站1套；總調(diào)工作站1套；交換機1套（冗余）；事件打印機3臺；報表打印機1臺；彩色打印機1臺；中心機房設備：區(qū)域實時服務器7套（冗余）；中心歷史服務器1套（冗余）；區(qū)域實時服務器2套（冗余）；可視化數(shù)據(jù)分析服務器1臺；中心FEP1套（冗余）；磁盤陣列2套。

1.2系統(tǒng)骨干網(wǎng)

控制中心與全線各個車站骨干網(wǎng)交換機組成電力監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的局域網(wǎng)，骨干網(wǎng)絡采用雙環(huán)型結構，通過通信系統(tǒng)提供的1000Mbps單模光纖實現(xiàn)連接，交換機為工業(yè)級的以太網(wǎng)交換機。當其中一條環(huán)路有一個斷點時，網(wǎng)絡仍可正常運行，當一條環(huán)路中有2個斷點時，網(wǎng)絡自動切換到另一條熱備網(wǎng)絡。中心級局域網(wǎng)：由2臺千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機搭建，兩臺交換機互為冗余，采用TCP/IP協(xié)議并，符合IEEE802.3標準；車站級局域網(wǎng)。每個車站局域網(wǎng)也由2臺千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機搭建，兩臺交換機互為冗余，采用TCP/IP協(xié)議并，符合IEEE802.3標準。

1.3變電所綜合自動化系統(tǒng)

變電所綜合自動化系統(tǒng)分布于全線各變電所，對本所電力設備進行的控制、監(jiān)視（可以監(jiān)視臨站環(huán)網(wǎng)設備）；可獨立運行，無人值守。系統(tǒng)由一個監(jiān)控工作站、2個冗余通信控制器、間隔層設備組成。監(jiān)控工作站部署本所數(shù)據(jù)庫正本，通過所內(nèi)管理層網(wǎng)絡與通信控制器通信，通信控制器通過變電所內(nèi)現(xiàn)場總線將所內(nèi)的間隔層設備連接起來。

2 系統(tǒng)功能

2.1 控制及操作功能

電調(diào)可以在控制指揮中心調(diào)度工作站上，對全線變電所設備進行集中控制，包括單獨控制、程序控制、遠方復歸等。遙控權限默認在控制中心，變電所無控制權限，變電所可以向中心請求設備控制權限，經(jīng)中心電力調(diào)取確認后，移交到變電所。中心和變電所可以通過遙控權限移交功能實現(xiàn)遙控權移交管理，設備控制權限可通過權限移交和強制取回實現(xiàn)在中心調(diào)度員和其他級別操作員之間傳遞；另外，特殊情況時（中心服務器宕機、中心與變電所通訊中斷）中心的遙控權限自動下放至變電所，此時變電所也具備遙控功能，待故障恢復后，經(jīng)過中心調(diào)度人員確認，權限重新移交回控制中心。

2.2 數(shù)據(jù)采集與處理功能

遙信。電力監(jiān)控系統(tǒng)采集變電所內(nèi)各種裝置的遙信信息，包括位置遙信（雙位置）和保護遙信（單位置）。根據(jù)采用的通訊協(xié)議的不同，設備的狀態(tài)通過主動上送或是輪詢的方式發(fā)送給電力監(jiān)控系統(tǒng)，實時的顯示在人機界面。位置遙信包括各種開關的分位、合位，開關柜手車的工作位、試驗位、退出位，各個設備的啟動、停止狀態(tài)、接觸網(wǎng)帶電狀態(tài)等。保護遙信包括過流保護、零序過流保護、過負荷報警、重合閘失敗報警、變壓器超溫跳閘、整流器超溫跳閘，以及系統(tǒng)過電壓、失壓報警、裝置異常報警信號。

遙測。電力監(jiān)控系統(tǒng)采集35kV系統(tǒng)、1500V系統(tǒng)、變壓器、400V系統(tǒng)、能饋逆變裝置等的三相電流、零序電流、三相電壓、線電壓、系統(tǒng)功率、頻率、功率因數(shù)、電度、設備溫度等遙測信息。遙測以周期掃描的方式進行采集，采集周期可設置，長不得小于60s，遙測數(shù)據(jù)以周期的方式保存在歷史服務器中。根據(jù)采集電度信息可以生成用電量日報表、周報表、月報表、年報表；根據(jù)采集的電壓、電流、溫度等可以棒圖、圖形列表的方式展現(xiàn)出來；根據(jù)保存的遙測信息可以在趨勢圖形中打開，了解設備在任何一段時間的工作狀態(tài)。

2.3 顯示及操作功能

中心電力調(diào)度、變電所值班人員通過監(jiān)控工作站的畫面對變電所設備進行監(jiān)視。監(jiān)控工作站實現(xiàn)的主要功能有：用戶登、錄注銷功能；對開關設備進行遙控、程控操作功能；對開關設備進行遙信、遙測監(jiān)視功能；對開關設備進行權限移交操作功能；歷史事件、報警查詢及打印功能；電量報表統(tǒng)計功能；定值組投退功能。

中心電力調(diào)度工作站圖形畫面。系統(tǒng)根據(jù)用戶權限的不同，為OCC操作員提供對PSCADA全線設備的不同監(jiān)視畫面。主要畫面有：全線一次系統(tǒng)圖；全線供電分區(qū)系統(tǒng)圖；全線35kV系統(tǒng)圖；全線1500V系統(tǒng)圖；全線35kV母線電壓柱形圖；全線1500V母線電壓柱形圖；全線1500V開關饋出電流柱形圖；全線1500V程控送電；全線1500V程控停電；全線1500V接觸網(wǎng)狀態(tài)圖；全線35KV系統(tǒng)、1500V系統(tǒng)、400V系統(tǒng)模擬量顯示圖；趨勢、報表顯示圖；控制權限移交圖。

變電所圖形畫面。變電所一次系統(tǒng)圖；10kV系統(tǒng)圖；1500V系統(tǒng)圖；400V系統(tǒng)圖；信號光字牌圖；通訊結構圖；變電所平面布置圖；模擬量圖；電能表圖；有源濾波信息圖；交直流屏信息圖；溫控器信息圖；整流柜信息圖；負柜信息圖；接口柜信息圖；鋼軌電位信息圖；自動化屏圖；排流柜圖；雜散電流圖；控制權限移交圖；遙控組屏蔽。

參考文獻

[1] 黃昱旻 . 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構成及優(yōu)化 [J]. 城市軌道交通研究 ,2010,10.

[2] 駱漢賓 , 宮培松 , 等 . 地鐵設計管理系統(tǒng)的研究與應用 [J]. 鐵道工程學報 ,2013,9.

[3] 李 鵬.城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇