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電力監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通變電所自動(dòng)化中的應(yīng)用
閱讀：613 發(fā)布時(shí)間：2023-1-6
摘 要 ：在城市軌道交通的運(yùn)行過(guò)程中,，電力監(jiān)控系統(tǒng)很好地監(jiān)控了各個(gè)配電所,、電力設(shè)備以及接觸網(wǎng)等的運(yùn)行情況，這對(duì)于城市軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著關(guān)鍵性的作用,。因此,，隨著當(dāng)今城市軌道交通事業(yè)的不斷發(fā)展,，城市軌道交通的電力監(jiān)控系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的重視。該文對(duì)城市軌道交通的電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析,，首先對(duì)城市軌道交通的電子監(jiān)控中心調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了研究,，然后對(duì)城市軌道交通電力監(jiān)控變電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了研究，希望可以給當(dāng)今城市軌道交通的良好運(yùn)行與發(fā)展提供幫助,。
關(guān)鍵詞 ：城市軌道交通 ,；電力監(jiān)控系統(tǒng) ；變電所
0 前言
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,，城市化進(jìn)程的加快使得城市的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善,。尤其是城市軌道交通技術(shù)的發(fā)展，讓城市居民的生活變得更加便捷,。將電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到城市軌道交通的運(yùn)行過(guò)程中，可以進(jìn)一步提升城市軌道交通的供電質(zhì)量,，保障城市軌道交通安全穩(wěn)定的運(yùn)行，這對(duì)于當(dāng)今城市軌道交通的發(fā)展以及城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著深遠(yuǎn)的影響,。
1 城市軌道交通電力監(jiān)控中心的調(diào)度系統(tǒng)研究
1.1 系統(tǒng)的構(gòu)成
城市軌道交通電力控制中主要應(yīng)用的控制系統(tǒng)是 PSCADA電力控制系統(tǒng),，這是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的分層分布式系統(tǒng),。該系統(tǒng)的硬件部分主要由 3 個(gè)部分組成,。（1）電力調(diào)度系統(tǒng),。（2）供電復(fù)示系統(tǒng)。（3）通信通道,。在系統(tǒng)的配置過(guò)程中,，主要是通過(guò)現(xiàn)有的設(shè)備來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)單元的配置,，系統(tǒng)包括服務(wù)器,、雙局域網(wǎng)絡(luò),、交換機(jī),、工作站,、UPS 以及打印機(jī)等設(shè)備,。表 1 是對(duì)其主要設(shè)備和功能總結(jié)表。
表 1 城市軌道交通電力監(jiān)控中心調(diào)度系統(tǒng)的主要設(shè)備和功能
1.2 電力調(diào)度系統(tǒng)
1.2.1 局域網(wǎng)絡(luò)
在電力調(diào)度系統(tǒng)之中,，局域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是互為備用的雙以太網(wǎng),，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程中,，雙網(wǎng)的工作同時(shí)進(jìn)行，可以分?jǐn)偛煌瑪?shù)據(jù)的傳輸工作,，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷達(dá)到平衡,。如果其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào),，而的網(wǎng)絡(luò)就會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)承擔(dān)全部的數(shù)據(jù)傳輸工作,，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)的不同功能要求對(duì)其進(jìn)行劃分,，這樣就可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率,，同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性與安全性。網(wǎng)絡(luò)采用的是開(kāi)環(huán)總線型的結(jié)構(gòu),，并進(jìn)行了以太網(wǎng)交換機(jī)的配置,，將 TCP/IP 作為通信協(xié)議，以光纖作為傳輸?shù)拿浇?，通信速率可以達(dá)到 100 mbps 以上,，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性很好，在增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成不利影響,。
表 2 是局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)要求表,。
1.2.2 服務(wù)器
服務(wù)器分為實(shí)時(shí)服務(wù)器和歷史服務(wù)器。實(shí)時(shí)服務(wù)器共有2 套,，其功能與性能都十分接近,，可以對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行管理和控制，同時(shí)也可以校驗(yàn)數(shù)據(jù),，以此來(lái)保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性,，同時(shí)可以在雙機(jī)工作狀態(tài)中進(jìn)行在線檢測(cè)。另外,，實(shí)時(shí)服務(wù)器也可以對(duì)后臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)資源分配管理。在其中的一套服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，另一套服務(wù)器會(huì)代替其工作,，并通過(guò)打印機(jī)打印出故障信息,，使其顯示在另一臺(tái)服務(wù)器的畫面上。歷史服務(wù)器也有 2 套,，并且有著相同的功能,，可以對(duì)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和管理，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢功能,。
表 3 是服務(wù)器各項(xiàng)指標(biāo)要求表,。
1.2.3 工作站
工作站分為操作員工作站、數(shù)據(jù)文檔工作站以及系統(tǒng)維護(hù)工作站,。操作員工作站可以對(duì)相關(guān)人員的監(jiān)視,、控制以及調(diào)度管理工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，操作員工作站也有2個(gè),，可以對(duì)各種信息同時(shí)進(jìn)行監(jiān)視,，但是同一時(shí)刻只允許其中一臺(tái)下達(dá)控制指令。數(shù)據(jù)文檔工作站可以對(duì)各種報(bào)表以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇,、積累,、統(tǒng)計(jì)、組合等加工,，并生成各種報(bào)表,。系統(tǒng)維護(hù)工作站可以對(duì)系統(tǒng)中的軟件進(jìn)行維護(hù)，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行定義,，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義,、編輯以及修改等功能。
表 4 是工作站處理器和內(nèi)存的指標(biāo)要求表,。
1.2.4 中心 UPS 電源
在控制中心的機(jī)房中,，所有設(shè)備的電源都是由集中供電系統(tǒng) UPS 來(lái)提供的，而在這個(gè)綜合管理系統(tǒng)中,，所有的 UPS接口都在配電柜端子外側(cè),。
表 5 是其各項(xiàng)參數(shù)的具體要求表。
1.3 供電復(fù)示系統(tǒng)
供電復(fù)示系統(tǒng)主要的功能是為運(yùn)營(yíng)人員提供一個(gè)全線監(jiān)控平臺(tái),，進(jìn)而靈活地監(jiān)視接觸網(wǎng)運(yùn)行情況以及全線散雜電流的情況，可以及時(shí)了解事故信息,，進(jìn)一步提高事故的處理效率,。另外，供電復(fù)示系統(tǒng)也可以和控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程通信,，發(fā)送或接收維修調(diào)度計(jì)劃,，進(jìn)而讓檢修人員可以獲得第一手資料。
2 城市軌道交通電力監(jiān)控變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究
2.1 系統(tǒng)的構(gòu)成
城市軌道交通電力監(jiān)控變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要可以分為3層。第1層是站級(jí)的管理層,，第2層是網(wǎng)絡(luò)通信層,，第3層是間隔設(shè)備層。站級(jí)管理層的主要的裝置有站控主單元,、交換機(jī),、報(bào)警系統(tǒng)以及電源等。網(wǎng)絡(luò)通信層的主要設(shè)備是通信網(wǎng)絡(luò)以及接口,。間隔設(shè)備層的主要設(shè)備有控制單元,、智能測(cè)控單元以及信息采集單元等。
2.2 站級(jí)管理層
2.2.1 控制信號(hào)盤
在系統(tǒng)中,，控制信號(hào)盤應(yīng)該在變電所的控制室里進(jìn)行安裝,，其防護(hù)等級(jí)應(yīng)該在 IP40 及以上，控制信號(hào)盤的主要設(shè)備有人機(jī)接口單元,、站控主單元以及測(cè)控裝置等,，同時(shí)也應(yīng)該給打印機(jī)以及便攜式計(jì)算機(jī)預(yù)留出足夠的位置，以便設(shè)備的活動(dòng)支架可以自由拉出,。同時(shí),，在控制信號(hào)盤上也應(yīng)該進(jìn)行報(bào)警裝置的設(shè)置，報(bào)警裝置應(yīng)該設(shè)置預(yù)警以及報(bào)警 2 種不同的音響,，并使控制信號(hào)盤的開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)投入和排除 2 種模式的轉(zhuǎn)換,，報(bào)警裝置的音響應(yīng)該可以自動(dòng)復(fù)歸，并可以對(duì)報(bào)警的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整,。另外,，在控制信號(hào)盤上也應(yīng)該對(duì)有關(guān)的試驗(yàn)繼電器、控制信號(hào)繼電器,、報(bào)警信號(hào)燈以及軌電位變送器等裝置進(jìn)行設(shè)置,。在控制信號(hào)盤上也應(yīng)該安裝兩插頭以及三插頭的 220 V 交變電流插座，插座的容量都應(yīng)該在 10 A 以上,，這樣才可以為測(cè)試設(shè)備提供足夠的電能,。
2.2.2 站控主單元
在整個(gè)變電所中，站控主單元是其信息的中心,，其組成部分有主處理器模塊,、電源模塊以及各類的接口模塊等。通過(guò)站控主單元,，可以在所有的系統(tǒng),、設(shè)備以及工作站之間傳輸信息，同時(shí)也可以對(duì)來(lái)自于電力調(diào)度中心的指令或變電所的指令進(jìn)行接收,，并將其發(fā)送給各個(gè)基礎(chǔ)設(shè)備,。另外,，站控主單元也會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備中的各類信息進(jìn)行采集和處理，它有著強(qiáng)大的處理功能和良好的恢復(fù)功能,，其輸入接口和輸出接口都可以擴(kuò)充,。
2.2.3 通用控制單元
通用控制單元的主要組成部分有半機(jī)箱和標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 模塊。在通用控制單元中,，采用模塊化的方式對(duì)控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì),，其配置有著靈活的特點(diǎn)，在總插槽數(shù)量一定的情況下,，可以對(duì)其中的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行任意形式的組合,，可實(shí)現(xiàn)直流測(cè)量、控制以及開(kāi)關(guān)量采集等功能,，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,，雙CAN 接口可以使其與通信控制器之間形成良好的連接，進(jìn)而形成一個(gè)分布式的,、面向用戶的變電站自動(dòng)化系統(tǒng),。
2.2.4 一體化監(jiān)控計(jì)算機(jī)
在系統(tǒng)的控制信號(hào)盤的前面板上，會(huì)配置工業(yè)一體化工作站以及鍵盤等設(shè)備,，利用瀏覽器中的操作功能鍵,，采用數(shù)據(jù)輸入的形式或者是菜單檢索的形式可以對(duì)系統(tǒng)中所有的事件信息、測(cè)量信息等進(jìn)行查看,，并以漢字的方式將這些信息數(shù)據(jù)顯示在人機(jī)對(duì)話界面中,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一體化集中監(jiān)控。
3 網(wǎng)絡(luò)通信層
3.1 所內(nèi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
所內(nèi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的組成部分有網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò),，可對(duì)單網(wǎng)結(jié)構(gòu),、光纖以太網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行星型連接，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障,，其他的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不會(huì)受到影響,，很容易找到故障，并將故障隔離,。在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通信速率是10/100 M,，通信協(xié)議是 TCP/IP 通信協(xié)議，在聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)應(yīng)用層的通信協(xié)議進(jìn)行確定,。
3.2 交換機(jī)
交換機(jī)包括所內(nèi)的組網(wǎng)交換機(jī)以及遠(yuǎn)程通道擴(kuò)展的交換機(jī),。前者可以避免所內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)受到電磁信號(hào)的干擾，滿足變電所通信技術(shù)的綜合性,、自動(dòng)化測(cè)量要求,，并對(duì)變電所進(jìn)行控制與保護(hù)，后者可以對(duì)通信通道進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展,。
4 間隔設(shè)備層
在間隔設(shè)備層中,，變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要接入各個(gè)機(jī)電設(shè)備中分散安裝的微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元、智能測(cè)控單元以及信息采集單元等單元,，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)硬點(diǎn)輸出的形式進(jìn)行設(shè)置,。在變電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，所有間隔單元的組網(wǎng)形式都應(yīng)該和變電所內(nèi)的通信組網(wǎng)形式一致,，然后再納入系統(tǒng)中,。
5安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
5.1概述
針對(duì)用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級(jí)），通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置,、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置,、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置,、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備,、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電,、配電,、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站,、開(kāi)閉所,、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求,，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng),。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),，集保護(hù)、監(jiān)測(cè),、控制,、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化,、單元化,、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng),、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的控制和管理，滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求,，為變電站安全,、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障,。
5.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于軌道交通,，工業(yè),，建筑，學(xué)校,，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì),、施工和運(yùn)行維護(hù)。
5.3系統(tǒng)架構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì),，可分為三層：站控管理層,、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模,、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式,。
5.4系統(tǒng)功能
5.4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息,，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障,、告警等信號(hào)。
5.4.2 電參量查詢：在配電一次圖中,，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量,。
5.4.3 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。
5.4.4 運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù),。
5.4.5 實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能,，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作,、事故跳閘等事件發(fā)出告警,。
5.4.6 歷史事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì),、事故分析。
5.4.7 電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況,。
5.4.8 用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名,、密碼及操作權(quán)限,。
5.4.9 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。
5.4.10 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè),。
5.4.11 遙控功能：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
5.4.12 故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前,、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況,。
5.4.13 事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。
5.4.14 Web訪問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量,、變壓器數(shù)量,、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài),，用電分析和事件記錄。
5.4.15 APP訪問(wèn)：設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線,。
5.5系統(tǒng)硬件配置
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,，城市軌道交通的發(fā)展不僅方便了當(dāng)今城市居民的生活，同時(shí)也有效促進(jìn)了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,，城市軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行也越來(lái)越受到社會(huì)各界的關(guān)注,。基于這一情況,，我們應(yīng)該將電力監(jiān)控系統(tǒng)合理應(yīng)用到城市軌道交通的運(yùn)行監(jiān)控與管理中,，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，對(duì)城市軌道交通的各種運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,。這樣才可以保證城市軌道交通的穩(wěn)定運(yùn)行,，提升其運(yùn)行的安全性，這對(duì)于城市居民交通需求的滿足以及城市經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展都有著重要意義,。
參考文獻(xiàn)
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