SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用设计
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摘 要 scada是数据采集与监控系统，实现远方电力运行设备的控制和监控，进而促进电力安全运行水平的提高。文章主要介绍了城市轨道交通供电系统的组成以及SCADA系统的功能。
关键词 SCADA；轨道交通；数据采集与监控
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0159-02
电力监控系统SCADA也被称作远动监控行业数据采集系统，其作用主要是对远方运行的电力设备进行监测与控制，从而保证电力运行的安全。SCADA系统主要有变电站综合自动化系统、通信通道及调度站主站系统三个大的部分构成。
1系统组成及设计
SCADA系统的控制中心选为自动化系统，其中主要设备包括web服务器、系统服务器、以太网交换机、打印服务器、系统维护工作站、操作员工作站，以及网络打印机和网络连接附件等等。
1.1控制中心调度系统设计
对于城市轨道交通供电系统而言，调度系统与控制中心主要采取分层、分布式开放局域网结构。其中，中心调度系统主要包含的设备有：两台三层以太网交换机；打印机服务器、操作员工作站、系统服务器各两套；web服务器、系统维护工作站各一套；四套网络打印机及网络连接的其他附件工程；在该控制中心调度系统中，还可以实现与其它设备系统连接的需要。
1.2变电自动化系统设计
随着国电南自生产NDT650变电所综合自动化系统在车站级监控系统中的应用，其结构为分层分布式。系统由站级管理层、间隔设备层以及网络通信层三部分组成。
其中站级管理层是在综控屏内设置的便携式维护计算机、SCADA操作员站，以及冗余热备的通信管理装置。网络通信层则是变电所内的通信接口和网络，间隔单元的数据交换工作则由变电所内的站级管理和通信网络层完成。间隔层设备包括供电一次设备中分散安装的各类微机保护测控单元、硬节点输出的现场设备、信息采集设备等。在变电所自动化系统中，通过间隔层设备完成了所内综合自动化系统的接口，而且实现了控制接触轨道隔离开关的功能。
在整个系统中，以远动控制方式控制系统的正常运行；在检修系统设备时，则通过变电所内的设备本体控制或者所内集中控制。将远方/当地选择开关设置在开关柜上。三级控制方式的使用，形成了相互闭锁的作用，确保了安全的系统控制性能。
1.3车辆段供电检修车间复示系统
在城市轨道交通供电系统中，对全线杂散电流以及触网设备进行监测时采用复示系统，也能对全线的变电所设备进行有效的监视，从而将现场的事故信息及时的提供给供电维修人员，提高了事故的处理效率，也最大程度的缩短了断电的时间，控制中心通过远程通信，对维修调度作业实现了实时接送，及时的将第一手资料传送至检修人员。
1.4通信通道和设备
控制中心和主变电站、牵引降压混合变电所、降压变电所等站所之间的通信系统，以两路100M光纤建立同心通道，提供RJ45物理通信结构。通过地铁内部数字光纤网及路由器将控制中心与车辆段复示系统相连，从而实现了与监控中心系统之间的通信。
2 SDCDA系统功能设计
2.1通信功能
控制中心监控系统是由系统服务器完成实时数据的采集功能，通过以太网通道采集全线变电站综合自动化系统将变电所内电气涉笔信息予以采集。其中通信专业采取了主备工作方式，有两个以太网通道。系统在正常运行的情况下，综合自动化系统和中心监控系统之间的通信通过一个信道完成；如果信道出现故障，中心系统则会自动切换到备用信道，以此来保证通信功能。在通信过程中，通常以文本的形式将通信报文保存在系统内，监控系统四个大小固定的文件保存在计算机内，作为变电所综合自动化系统通信报文的记录，方便系统维护人员的使用。
2.2采样数据的显示和查询
系统控制和维修人员可以在监控计算机上及时的查询实时采样数据，其中数据的显示形式有两种形式：表格显示和图形显示。对于控制中心监测系统来说，通常将历史数据存储与系统服务器中，包含测量量、事件等数据信息的存储。通过历史曲线、事件预览表、历史报表的调出可以将先前存储的历史数据显示。还可以设定报表显示和曲线显示的历史数据存储周期，从而方便用户通过报表或画面的形式将历史存档数据显示。在数据库中记录了事件信息，历史时间的查询显示可通过事件一览表实现。
2.3控制操作
系统的控制功能采用了远程控制、设备本体控制、变电所内集中控制三级控制方式。在系统运行的过程中，控制中心具有操作权限，由其完成监控功能，而站内的计算机控制功能则闭锁，如果现场出现紧急情况时，变电所计算机会接收到控制中心下放的控制权限，此时控制功能有站内监视计算机完成，控制中心的控制权限失去，控制中心在下发和收回权限时，需经变电所监控值班人员确认方可进行。
2.4报警功能
在出现以下情况时，系统将启动报警器进行报警：事故报警，厂站出现事故跳闸信息，形成事故后，此时系统会形成强烈的告警。变位报警，系统在正常变位时，窗口中的变位点会发生变色并闪烁，推出文字信息，根据需求启动声音报警。越限告警，对报警模拟量的上限和下限值进行设定，在越限状态改变时，同时启动告警，在窗口显示相关的文字与数据。预告报警，在和接口设备通信时，如果通讯中断，系统会发出告警信息，提示相关工作人员对故障进行处理。如果发生各种告警信息，数据库会将各种信息进行明确分类，归档，并根据类型和时间采取分别检索和处理。其中，调度员必须要对事故变位和操作变位进行确认更新，避免将变位状态和事故状态永久保留。
2.5其他功能
全线的权限管理一致性的实现通过系统的集中管理完成。任何位置的工作站登录系统均有着相同操作过程，在操作时使用的用户名、用户类型以及密码信息需要一致。
3 SCADA通讯
在上海地铁八号线中，SCADA系统主站此采用了4台SUN-V440服务器，交换机则是采用思科2950，在一期从站用的是研华工控一体机，型号为AWS-8259TP-XA，通信环网交换机用的是HIRSCHMAN--RS2-4R。在城市轨道系统中，变电站的地理位置分布较为广泛，分散。为了确保控制中心系统与站点，以及各个站间的相互联系，进行工作协调，则是采取了专用的综合业务数字通信网完成不同类型信息的相互交换，如数据信息、语音和图像信息等。将这些交换系统根据功能可划分为数据通讯子系统、专用于列车运行调度的通信系统、闭路电视系统、广播系统等等，此网络系统属于广域网范畴，是由通信专业完成其建设维护。就目前而言，城市交通轨道中通信主干网主要有两种形式：同步数字体系（SDH）和异步转移模式（ATM）。其中SDH是以时分复用为基础的传输技术，支持固定接入速率；采取了点对点的直线线路模式，可对线路进行1：1的保护。ATM技术则是以统计时分复用为基础的传输技术，能够灵活分配虚电路带宽，有较强的扩展能力，对于图像信息的传输中有着较大的优势。通过SCADA系统设备连接主干网和数据信息子系统，最终实现轨道交通供电系统内的信息传输。
4 接口
只有通过通信专业通道，同时将信息发送至系统中，才能够将整个系统功能完成。通信专业提供的接口形式为的信号至城市轨道交通供电系统服务器屏柜的接口设备，实现了系统控制的对时功能。通信专业提供的双以太网完成了综合自动化系统的通信。控制中心通信和城市轨道专用数字光纤网完成了复示系统接口。
5结论
SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用，确保了轨道交通供电系统的稳定和安全，为城市轨道的正常运行提供了可靠的技术保障，为城市轨道交通运输的安全、可靠发展奠定了基础。
参考文献
[1]梁梅，刘永强，袁明军.具有开放性的电能质量SCADA系统的设计与实现[J].电力系统保护与控制，2010（11）.