摘要：以呼和浩特地鐵1號線電力監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹了軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能，主要由控制中心電力調(diào)度系統(tǒng)、系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡和變電站綜合自動化系統(tǒng)組成。

關(guān)鍵詞：軌道交通；電力監(jiān)控；人機界面

引言

城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)主要對城市軌道交通各變配電站、接觸網(wǎng)等電力設備的運行進行分層分布、遠程實時監(jiān)控，處理供變配電系統(tǒng)的各種異常事故和報警事件，確保系統(tǒng)的正常運行。過去，電力監(jiān)控系統(tǒng)單獨建設，集成度低，各變電站的接口方式和接口協(xié)議不同，使用困難，維護繁瑣，不能滿足綜合調(diào)度管理和運行穩(wěn)定性的要求。本文提到的電力監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：電力監(jiān)控軟件分散布置，主要安裝在控制中心和全線各變電站，各變電站具有設備監(jiān)控功能，中心具有全線變電站設備集中監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度控制功能；緊急情況下，控制中心遙控功能可下放到變電站，變電站具有設備遠程控制功能；系統(tǒng)采用冗余設備和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；使用豐富的人機界面，方便用戶操作和維護，如報警推圖、故障統(tǒng)計報表、趨勢分析、功率報表等。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要分布在控制中心、車站和變電站。系統(tǒng)采用熱備冗余的方式，保證了系統(tǒng)的高可用性，通常集成在綜合監(jiān)控中（ISCS）在系統(tǒng)內(nèi)，控制中心調(diào)度系統(tǒng)、各變電站綜合自動化系統(tǒng)和系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡共同構(gòu)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)度和分散儲備的原則進行設計。這種工作模式確保站級能夠wan全獨立于水平，并在降級模式下接管中心級的大部分功能。

1.1控制中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制中心電力監(jiān)控系統(tǒng)設備包括服務器、存儲、三層工業(yè)以太網(wǎng)核心交換機、工業(yè)網(wǎng)絡擴展交換機、信息安全設備、調(diào)度員雙屏工作站、打印機和大屏幕系統(tǒng)（OPS）等等?？刂浦行姆掌鞑渴鹑€電力監(jiān)控數(shù)據(jù)庫副本，通過系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡與全線變電站通信控制器設備進行通信，然后在工作站上顯示收到的信息。

調(diào)度大廳設備：線路調(diào)度輔助工作站2套；環(huán)調(diào)工作站2套；電調(diào)工作站2套；維修工作站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；中央機房設備：區(qū)域?qū)崟r服務器7臺（冗余）；中心歷史服務器1套（冗余）；2套區(qū)域?qū)崟r服務器(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)

控制中心與全線各車站骨干網(wǎng)交換機形成電力監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的局域網(wǎng)。骨干網(wǎng)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，通過通信系統(tǒng)提供的1000mbps單模光纖連接。交換機是工業(yè)以太網(wǎng)交換機。當其中一個環(huán)路有斷點時，網(wǎng)絡仍然可以正常運行。當一個環(huán)路中有兩個斷點時，網(wǎng)絡會自動切換到另一個熱備網(wǎng)絡。中央局域網(wǎng):由兩臺千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機構(gòu)建，兩臺交換機相互冗余，采用TCP/IP協(xié)議，符合IEE802.3標準；車站級局域網(wǎng)。各車站局域網(wǎng)也由兩臺千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機構(gòu)建，兩臺交換機相互冗余，采用TCP/IP協(xié)議，符合IEE802.3標準。

1.3變電所綜合自動化系統(tǒng)

變電站綜合自動化系統(tǒng)分布在全線各變電站，對電力設備進行控制和監(jiān)控(臨站環(huán)網(wǎng)設備可監(jiān)控)；可獨立運行，無人值守。該系統(tǒng)由一個監(jiān)控工作站、兩個冗余通信控制器和間隔設備組成。監(jiān)控工作站部署原始數(shù)據(jù)庫，通過管理網(wǎng)絡與通信控制器通信，通信控制器通過變電站現(xiàn)場總線連接間隔設備。

圖1變電所綜自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2系統(tǒng)功能

2.1控制和操作功能

電調(diào)可在控制指揮中心調(diào)度工作站集中控制全線變電站設備，包括單獨控制、程序控制、遠程回歸等。遙控權(quán)限默認在控制中心，變電站無控制權(quán)限，變電站可向中心請求設備控制權(quán)限，中心電源轉(zhuǎn)移確認后移交變電站。中心和變電站可通過遙控權(quán)限轉(zhuǎn)移功能實現(xiàn)遙控權(quán)限轉(zhuǎn)移管理，設備控制權(quán)限可通過權(quán)限轉(zhuǎn)移和強制回收轉(zhuǎn)移到中央調(diào)度員和其他級別操作員之間；此外，在特殊情況下（中央服務器停機、中央與變電站通信中斷）中心的遙控權(quán)限自動下放到變電站。此時，變電站也具有遙控功能。故障恢復后，由中央調(diào)度人員確認，權(quán)限轉(zhuǎn)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)收集變電站各設備的遙信信息，包括位置遙信（雙位置）和保護遙信（單位置）。根據(jù)通信協(xié)議的不同，設備的狀態(tài)通過主動或輪查發(fā)送給電力監(jiān)控系統(tǒng)，并實時顯示在人機界面上。位置遙信包括各開關(guān)的位置、位置、開關(guān)柜手車的工作位置、試驗位置、退出位置、各設備的啟停狀態(tài)、接觸網(wǎng)的帶電狀態(tài)等。遙信保護包括過流保護、零序過流保護、過載報警、重合閘失敗報警、變壓器超溫跳閘、整流器超溫跳閘、系統(tǒng)過壓、失壓報警、設備異常報警信號。

遙測器。電力監(jiān)控系統(tǒng)收集三相電流、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，如35kV系統(tǒng)、1500V系統(tǒng)、變壓器、400V系統(tǒng)、能饋逆變裝置等。遙測是通過周期掃描收集的，可以設置收集周期，長度不小于60秒。遙測數(shù)據(jù)以周期的形式保存在歷史服務器中。根據(jù)收集的電度信息，可以生成日用電報表、周報表、月報表和年報表；根據(jù)收集的電壓、電流和溫度，可以通過棒圖和圖形列表顯示；根據(jù)保存的遙測信息，可以在趨勢圖中打開，了解設備在任何時候的工作狀態(tài)。

2.3顯示和操作功能

中央電力調(diào)度和變電站值班人員通過監(jiān)控工作站的圖片監(jiān)控變電站的設備。監(jiān)控工作站的主要功能包括：用戶登錄、注銷功能、開關(guān)設備遙控、程序控制操作功能、開關(guān)設備遙信、遙控監(jiān)控功能、開關(guān)設備權(quán)限轉(zhuǎn)移操作功能、歷史事件、報警查詢、打印功能、功率報表統(tǒng)計功能、定值組投退功能。

中央電力調(diào)度工作站圖形圖。根據(jù)用戶權(quán)限的不同，系統(tǒng)為OCC操作員提供PSCADA全線設備的不同監(jiān)控圖片。主要圖片有: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母線電壓柱圖；全線1500V母線電壓柱圖；全線1500V開關(guān)反饋電流柱圖；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；趨勢和報告顯示圖；控制權(quán)限轉(zhuǎn)移圖。

變電站圖形圖。變電站一次系統(tǒng)圖；10kV系統(tǒng)圖；1500V系統(tǒng)圖；400V系統(tǒng)圖；信號光字圖；通信結(jié)構(gòu)圖；變電站布局圖；模擬測量圖；電能圖；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；軌道電位信息圖；自動屏幕圖；排水柜圖；雜散電流圖；控制權(quán)限轉(zhuǎn)移圖；遙控組屏蔽。

2.4報警功能

當供電設備發(fā)出跳閘、故障等信號時，電力監(jiān)控系統(tǒng)會自動推送報警圖片，并發(fā)出報警聲，提示相關(guān)人員。

人機界面報警顯示；中央調(diào)度系統(tǒng)音響；變電所報警音響報警；

3系統(tǒng)應用

3.1控制中心調(diào)度系統(tǒng)系統(tǒng)

呼和浩特地鐵1號線設有2個主變電站，22個變電站，其中牽引降壓混合變電站11個，降壓變電站11個?？刂浦行恼{(diào)度系統(tǒng)負責監(jiān)控、事故報警查詢、程序控制停電、趨勢查詢等功能。

3.2變電所綜合自動化系統(tǒng)

變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)收集變電站供電設備的遙信和遙測信息。信息在HMI界面上實時刷新，使值班人員及時了解現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)。主要監(jiān)控對象包括：35kV開關(guān)柜、1500V開關(guān)柜、0.4kV開關(guān)柜、牽引變壓器、整流器、配電變壓器、排水柜、軌道電位、再生逆變裝置等。當控制中心與變電站失去通信時，中心的控制權(quán)自動下放到變電站。此時，變電站系統(tǒng)管理員登錄監(jiān)控工作站賬戶，對設備進行緊急監(jiān)控。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

4.1概述

對于用戶變電站（一般35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接觸無線溫度測量產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化綜合監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站、配電、電力安全運行和更全面的管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開關(guān)、變電站和配電室。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化和無人值守要求，為35kV及以下電壓等級開發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應用于電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓等級的城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)變電站的控制和管理，滿足變電站無人值守或少人值守的需要，為變電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

4.2 應用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

4.3 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

4.4 系統(tǒng)功能

實時監(jiān)測；電參量查詢；曲線查詢；運行報表；實時告警；歷史事件查詢；電能統(tǒng)計報表；用戶權(quán)限管理

網(wǎng)絡拓撲圖；電能質(zhì)量監(jiān)測；遙控功能；故障錄波；事故追憶；Web訪問；APP訪問；

4.5 系統(tǒng)硬件配置

5 結(jié)語

綜上所述，隨著科技的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)將對軌道交通的建設起著越來越重要的作用，如在我國的智能城軌建設中，還可以通過對所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來即時生成相關(guān)的維修管理內(nèi)容，實現(xiàn)系統(tǒng)中信息的在線交流等，所以本系統(tǒng)仍需改進和提高以滿足現(xiàn)代化的設備運營需求。

參考文獻

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