軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究周火德

1、 軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究周火德 國(guó)電南瑞科技股份有限公司210061摘要：軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)軌道交通電力系統(tǒng)的各種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信息處理、故障報(bào)警、報(bào)表統(tǒng)計(jì)以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)軌道交通運(yùn)營(yíng)中存在的故障和安全隱患，確保軌道交通安全運(yùn)行。本文主要分析了城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成和功能，并闡述了城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)架、系統(tǒng)分布，并對(duì)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：軌道交通；電力監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與應(yīng)用引言：由于城市軌道交通的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，在運(yùn)行過(guò)程中受到自然因素、人為因素等影響，電力設(shè)備會(huì)出現(xiàn)絕緣性能下降、外殼破損等故障。電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)地鐵

2、線路的電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而確保電力設(shè)備處于安全、有效、可靠的狀態(tài)。因此，電力監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通中廣泛應(yīng)用。軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)系到地鐵電力系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制功能，直接影響到地鐵運(yùn)行的安全性。1.軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)又稱PSCADA系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)、電力電子技術(shù)在城市軌道交通中的具體應(yīng)用。該系統(tǒng)主要由電力調(diào)度系統(tǒng)、通信通道以及變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成。電力調(diào)度系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的中心，它由硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)等構(gòu)成；通信通道主要為電力調(diào)度系統(tǒng)的前置機(jī)和變電所之間提供數(shù)據(jù)交換通路，滿足系統(tǒng)通信要求；變電所綜合自動(dòng)化

3、系統(tǒng)由電力自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)構(gòu)成，它負(fù)責(zé)處理整個(gè)變電所中央信號(hào)、通信調(diào)度、信息處理、自動(dòng)化保護(hù)以及數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控和時(shí)間順序記錄等內(nèi)容。軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、信息處理、監(jiān)控，為電力調(diào)度系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考，確保整個(gè)軌道交通牽引供電系統(tǒng)和全線電力變配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。軌道交通運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)異常問(wèn)題，電力監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，電力調(diào)度人員根據(jù)警報(bào)信息立即鎖定故障范圍，并安排電力技術(shù)人員進(jìn)行維修，確保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全。2.城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用2.1軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架一般采用兩級(jí)管理并配套三級(jí)控制法。兩級(jí)管理方法

4、是將車(chē)站級(jí)和中央級(jí)共同管理，中央級(jí)、車(chē)站級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)管理稱為三級(jí)控制，又稱為分層分布控制體系。兩級(jí)管理和三級(jí)控制方法相互獨(dú)立相互聯(lián)系，將其應(yīng)用在軌道交通電力監(jiān)控體系中，能夠滿足城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，確保整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、簡(jiǎn)化性。電力監(jiān)控系統(tǒng)與供電系統(tǒng)的各開(kāi)關(guān)柜、牽引變壓器、硅整流器、配電變壓器、排流柜、雜散電流監(jiān)測(cè)裝置、牽引網(wǎng)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)、再生能量吸收裝置、鋼軌電位限制裝置、有源濾波裝置等配置的綜合測(cè)控保護(hù)裝置、智能采集裝置通過(guò)通信接口連接實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。車(chē)站變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與本車(chē)站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度中心與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。2.2系統(tǒng)分布電力監(jiān)控系統(tǒng)采用集中管

5、理、分散布置的模式，分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由站內(nèi)管理層、數(shù)據(jù)通信層、基礎(chǔ)設(shè)備層組成電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各變電所的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，包括變電所內(nèi)電壓、電流、功率、電度量等模擬量、所內(nèi)各開(kāi)關(guān)、刀閘、設(shè)備狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量以及其它智能設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)的采集，并將信息送往車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)由車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)送至中央級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)還要接收變電所級(jí)和控制中心級(jí)的控制命令，實(shí)現(xiàn)變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的集成。電力監(jiān)控主備冗余系統(tǒng)是整個(gè)城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)采集、分析、處理各個(gè)電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)工作站將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為文本、圖像、圖形、表格等直觀具體的信息，便于電力調(diào)度人

6、員分析和處理數(shù)據(jù)信息。電力監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)冗余的通信通道實(shí)現(xiàn)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通信，通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)接受電力調(diào)度中心的控制命令，并向電力調(diào)度中心傳送變電所操作、事故、預(yù)告、測(cè)量等信息。全線所有變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息匯總，并實(shí)現(xiàn)控制中心、變電所控制室對(duì)變電所的統(tǒng)一調(diào)度管理。綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的正常功能。2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所內(nèi)電壓、電流、功率、電度量和開(kāi)關(guān)量等信息的采集，并將信息送往車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，接收所級(jí)、站級(jí)和控制中心級(jí)的控制命令，實(shí)現(xiàn)變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的集成。變電所內(nèi)一體化監(jiān)控計(jì)算機(jī)

7、、車(chē)站綜合監(jiān)控室中的值班員工作站完成本站的監(jiān)視工作，控制中心電力調(diào)度工作站完成全線各站電力設(shè)備的監(jiān)視工作。在正常情況下，由控制中心電調(diào)操作員工作站實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的控制工作，如控制開(kāi)關(guān)及刀閘的合/分，變電所監(jiān)控工作站只進(jìn)行監(jiān)視功能。當(dāng)維護(hù)和調(diào)試時(shí)，控制中心下放控制權(quán)，由變電所監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制和維護(hù)功能。在控制中心授權(quán)的情況下，變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有遙控本車(chē)站變電所設(shè)備的權(quán)限。具體的控制方式分為單獨(dú)控制、程序控制。其它的操作功能包括斷路器故障跳閘遠(yuǎn)方復(fù)歸、保護(hù)投退、保護(hù)定值組管理、供電系統(tǒng)控制閉鎖功能、遙控屏蔽功能、檢修屏蔽、人工置數(shù)、設(shè)備禁止等。電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能還包括數(shù)據(jù)采集與處理、人機(jī)界面的顯示與操作、報(bào)警功能、設(shè)備冗余切換、系統(tǒng)自檢、通道測(cè)試、權(quán)限管理功能。結(jié)束語(yǔ)：供電系統(tǒng)是城市軌道交通正常運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，只有確保供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，才能為軌道交通的通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，確保整個(gè)地鐵列車(chē)運(yùn)行的安全性和可靠性。更強(qiáng)大完善的功能、更高度的集成、更具人工智能等是未來(lái)電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。Reference：1張曉，張明明.軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究J.數(shù)字化用戶，2017，（2