轨道交通电力监控的系统构成和系统功能

1系统结构

电力监控系统主要分布于控制中心、车站、变电所，系统采用热备冗余的方式，保证系统有高度的可用性通常是集成在综合监控（ISCS）系统之内，由控制中心调度系统、各变电所综合自动化系统、系统骨干网络共同构成全线完整的电力远程监控系统。系统按照集中调度、分散后备的原则来设计，这种工作模式保证站级可以完全独立于级，并在降级模式下接管中心级的绝大部分功能。

1.1控制中心系统结构

控制中心电力监控系统的设备由服务器、存储、三层工业级以太网核心交换机、工业级网络拓展交换机、信息安全设备、调度员双屏工作站、打印机及大屏幕系统（OPS）等组成。控制中心服务器部署全线电力监控数据库副本，通过系统骨干网络与全线变电所通信控制器设备通信，然后将收到的信息加工处理后在工作站上显示。

调度大厅设备：行调辅助工作站2套；环调工作站2套；电调工作站2套；维调工作站1套；总调工作站1套；交换机1套（冗余）；事件打印机3台；报表打印机1台；彩色打印机1台；中心机房设备：区域实时服务器7套（冗余）；中心历史服务器1套（冗余）；区域实时服务器2套（冗余）；可视化数据分析服务器1台；中心FEP1套（冗余）；磁盘阵列2套。

1.2系统骨干网

控制中心与全线各个车站骨干网交换机组成电力监控系统内部的局域网，骨干网络采用双环型结构，通过通信系统提供的1000Mbps单模光纤实现连接，交换机为工业级的以太网交换机。当其中一条环路有一个断点时，网络仍可正常运行，当一条环路中有2个断点时，网络自动切换到另一条热备网络。中心级局域网：由2台千兆工业以太网交换机搭建，两台交换机互为冗余，采用TCP/IP协议并，符合IEEE802.3标准；车站级局域网。每个车站局域网也由2台千兆工业以太网交换机搭建，两台交换机互为冗余，采用TCP/IP协议并，符合IEEE802.3标准。

1.3变电所综合自动化系统

变电所综合自动化系统分布于全线各变电所，对本所电力设备进行的控制、监视（可以监视临站环网设备）；可独立运行，无人值守。系统由一个监控工作站、2个冗余通信控制器、间隔层设备组成。监控工作站部署本所数据库正本，通过所内管理层网络与通信控制器通信，通信控制器通过变电所内现场总线将所内的间隔层设备连接起来。

2 系统功能

2.1 控制及操作功能

电调可以在控制指挥中心调度工作站上，对全线变电所设备进行集中控制，包括单独控制、程序控制、远方复归等。遥控权限默认在控制中心，变电所无控制权限，变电所可以向中心请求设备控制权限，经中心电力调取确认后，移交到变电所。中心和变电所可以通过遥控权限移交功能实现遥控权移交管理，设备控制权限可通过权限移交和强制取回实现在中心调度员和其他级别操作员之间传递；另外，特殊情况时（中心服务器宕机、中心与变电所通讯中断）中心的遥控权限自动下放至变电所，此时变电所也具备遥控功能，待故障恢复后，经过中心调度人员确认，权限重新移交回控制中心。

2.2 数据采集与处理功能

遥信。电力监控系统采集变电所内各种装置的遥信信息，包括位置遥信（双位置）和保护遥信（单位置）。根据采用的通讯协议的不同，设备的状态通过主动上送或是轮询的方式发送给电力监控系统，实时的显示在人机界面。位置遥信包括各种开关的分位、合位，开关柜手车的工作位、试验位、退出位，各个设备的启动、停止状态、接触网带电状态等。保护遥信包括过流保护、零序过流保护、过负荷报警、重合闸失败报警、变压器超温跳闸、整流器超温跳闸，以及系统过电压、失压报警、装置异常报警信号。

遥测。电力监控系统采集35kV系统、1500V系统、变压器、400V系统、能馈逆变装置等的三相电流、零序电流、三相电压、线电压、系统功率、频率、功率因数、电度、设备温度等遥测信息。遥测以周期扫描的方式进行采集，采集周期可设置，长不得小于60s，遥测数据以周期的方式保存在历史服务器中。根据采集电度信息可以生成用电量日报表、周报表、月报表、年报表；根据采集的电压、电流、温度等可以棒图、图形列表的方式展现出来；根据保存的遥测信息可以在趋势图形中打开，了解设备在任何一段时间的工作状态。

2.3 显示及操作功能

中心电力调度、变电所值班人员通过监控工作站的画面对变电所设备进行监视。监控工作站实现的主要功能有：用户登、录注销功能；对开关设备进行遥控、程控操作功能；对开关设备进行遥信、遥测监视功能；对开关设备进行权限移交操作功能；历史事件、报警查询及打印功能；电量报表统计功能；定值组投退功能。

中心电力调度工作站图形画面。系统根据用户权限的不同，为OCC操作员提供对PSCADA全线设备的不同监视画面。主要画面有：全线一次系统图；全线供电分区系统图；全线35kV系统图；全线1500V系统图；全线35kV母线电压柱形图；全线1500V母线电压柱形图；全线1500V开关馈出电流柱形图；全线1500V程控送电；全线1500V程控停电；全线1500V接触网状态图；全线35KV系统、1500V系统、400V系统模拟量显示图；趋势、报表显示图；控制权限移交图。

变电所图形画面。变电所一次系统图；10kV系统图；1500V系统图；400V系统图；信号光字牌图；通讯结构图；变电所平面布置图；模拟量图；电能表图；有源滤波信息图；交直流屏信息图；温控器信息图；整流柜信息图；负柜信息图；接口柜信息图；钢轨电位信息图；自动化屏图；排流柜图；杂散电流图；控制权限移交图；遥控组屏蔽。

参考文献

[1] 黄昱旻 . 地铁综合监控系统的构成及优化 [J]. 城市轨道交通研究 ,2010,10.

[2] 骆汉宾 , 宫培松 , 等 . 地铁设计管理系统的研究与应用 [J]. 铁道工程学报 ,2013,9.

[3] 李 鹏.城市轨道交通电力监控系统的应用

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

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