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電力監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通變電所自動化中的應(yīng)用
閱讀：621 發(fā)布時間：2023-1-6
摘 要 ：在城市軌道交通的運(yùn)行過程中,，電力監(jiān)控系統(tǒng)很好地監(jiān)控了各個配電所,、電力設(shè)備以及接觸網(wǎng)等的運(yùn)行情況,，這對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)越來越受到人們的重視。該文對城市軌道交通的電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析,，首先對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,，然后對城市軌道交通電力監(jiān)控變電所的綜合自動化系統(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)，這是一個基于計算機(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)的配置過程中，主要是通過現(xiàn)有的設(shè)備來進(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)行的過程中,，雙網(wǎng)的工作同時進(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。如果其中一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障,，系統(tǒng)會及時發(fā)出警報,，而的網(wǎng)絡(luò)就會在一定的時間內(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)會根據(jù)數(shù)據(jù)的不同功能要求對其進(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，同時提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性與安全性,。網(wǎng)絡(luò)采用的是開環(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)的時候也不會對網(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)時服務(wù)器和歷史服務(wù)器,。實(shí)時服務(wù)器共有2 套,，其功能與性能都十分接近，可以對數(shù)據(jù)流進(jìn)行管理和控制,，同時也可以校驗(yàn)數(shù)據(jù),，以此來保證數(shù)據(jù)庫的一致性，同時可以在雙機(jī)工作狀態(tài)中進(jìn)行在線檢測,。另外,，實(shí)時服務(wù)器也可以對后臺的數(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,，另一套服務(wù)器會代替其工作，并通過打印機(jī)打印出故障信息,，使其顯示在另一臺服務(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,，可以對各種信息同時進(jìn)行監(jiān)視,，但是同一時刻只允許其中一臺下達(dá)控制指令,。數(shù)據(jù)文檔工作站可以對各種報表以及實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇、積累,、統(tǒng)計,、組合等加工，并生成各種報表,。系統(tǒng)維護(hù)工作站可以對系統(tǒng)中的軟件進(jìn)行維護(hù),，對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行定義，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的定義,、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 來提供的,，而在這個綜合管理系統(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)營人員提供一個全線監(jiān)控平臺，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)控變電所綜合自動化系統(tǒng)主要可以分為3層,。第1層是站級的管理層，第2層是網(wǎng)絡(luò)通信層,，第3層是間隔設(shè)備層,。站級管理層的主要的裝置有站控主單元、交換機(jī),、報警系統(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,、智能測控單元以及信息采集單元等,。
2.2 站級管理層
2.2.1 控制信號盤
在系統(tǒng)中，控制信號盤應(yīng)該在變電所的控制室里進(jìn)行安裝,，其防護(hù)等級應(yīng)該在 IP40 及以上,，控制信號盤的主要設(shè)備有人機(jī)接口單元、站控主單元以及測控裝置等，同時也應(yīng)該給打印機(jī)以及便攜式計算機(jī)預(yù)留出足夠的位置,，以便設(shè)備的活動支架可以自由拉出,。同時，在控制信號盤上也應(yīng)該進(jìn)行報警裝置的設(shè)置,，報警裝置應(yīng)該設(shè)置預(yù)警以及報警 2 種不同的音響,，并使控制信號盤的開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)投入和排除 2 種模式的轉(zhuǎn)換，報警裝置的音響應(yīng)該可以自動復(fù)歸,，并可以對報警的時間進(jìn)行調(diào)整,。另外，在控制信號盤上也應(yīng)該對有關(guān)的試驗(yàn)繼電器,、控制信號繼電器,、報警信號燈以及軌電位變送器等裝置進(jìn)行設(shè)置。在控制信號盤上也應(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,，這樣才可以為測試設(shè)備提供足夠的電能。
2.2.2 站控主單元
在整個變電所中,，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,，同時也可以對來自于電力調(diào)度中心的指令或變電所的指令進(jìn)行接收,，并將其發(fā)送給各個基礎(chǔ)設(shè)備,。另外,，站控主單元也會對基礎(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控制裝置進(jìn)行設(shè)計,，其配置有著靈活的特點(diǎn),，在總插槽數(shù)量一定的情況下，可以對其中的各個系統(tǒng)進(jìn)行任意形式的組合,，可實(shí)現(xiàn)直流測量,、控制以及開關(guān)量采集等功能,，在實(shí)際的應(yīng)用過程中,，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)而形成一個分布式的、面向用戶的變電站自動化系統(tǒng),。
2.2.4 一體化監(jiān)控計算機(jī)
在系統(tǒng)的控制信號盤的前面板上,，會配置工業(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系統(tǒng)中所有的事件信息,、測量信息等進(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,，如果一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，其他的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不會受到影響,，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)計的過程中對應(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)受到電磁信號的干擾,，滿足變電所通信技術(shù)的綜合性、自動化測量要求,，并對變電所進(jìn)行控制與保護(hù),，后者可以對通信通道進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展。
4 間隔設(shè)備層
在間隔設(shè)備層中,，變電所綜合自動化系統(tǒng)要接入各個機(jī)電設(shè)備中分散安裝的微機(jī)保護(hù)測控單元,、智能測控單元以及信息采集單元等單元，現(xiàn)場設(shè)備通過硬點(diǎn)輸出的形式進(jìn)行設(shè)置,。在變電所的綜合自動化系統(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
針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級）,，通過微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置,、電氣接點(diǎn)無線測溫產(chǎn)品,、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、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)自動化及無人值守的要求,，針對35kV及以下電壓等級研發(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)用電力自動化技術(shù),、計算機(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,、控制、通信等功能于一體的開放式,、網(wǎng)絡(luò)化,、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng),，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng),、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對變電站的控制和管理,，滿足變電站無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化系統(tǒng)工程設(shè)計,、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，可分為三層：站控管理層,、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(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)時監(jiān)測：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),，實(shí)時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息,，動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號,。
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)行報表：查詢各回路或設(shè)備時間的運(yùn)行參數(shù)。
5.4.5 實(shí)時告警：具有實(shí)時告警功能,，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,，保護(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警,。
5.4.6 歷史事件查詢：對事件記錄進(jìn)行存儲和管理,，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計,、事故分析,。
5.4.7 電能統(tǒng)計報表：系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(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系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
5.4.10 電能質(zhì)量監(jiān)測：可以對整個配電系統(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,。
5.4.11 遙控功能：可以對整個配電系統(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，自動準(zhǔn)確地記錄故障前,、后過程的各種電氣量的變化情況,。
5.4.13 事故追憶：可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實(shí)時穩(wěn)態(tài)信息。
5.4.14 Web訪問：展示頁面顯示變電站數(shù)量,、變壓器數(shù)量,、監(jiān)測點(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：設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(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
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)行也越來越受到社會各界的關(guān)注,?；谶@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，通過先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備,，對城市軌道交通的各種運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(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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