城市轨道交通综合监控系统第4章 电力监控系统

I/0功能的RTU(Remote Terminal Unit)设备,中心设 置主站系统,主站系统通过对各变电站的端口扫描获 取数据。 进入20世纪90年代，操作终端计算机在我国的 迅速普及,使得电力监控系统的应用走向新阶段。变 电站内部还是以传年代,单片/单板计算机以统继电 器为主的继电保护系统,通常在变电站内部设置一套 以计算机为核心的RTU系统。 RTU系统带有开关量输入/输出、模拟量(通常为 4-20mA,0-10V)输入功能模块,一方面,RTU通过开关 量输入/输出模块对断路器、隔离闸刀的位置信号进 行采集、对可控制的开关进行分/合控制、对变压器 /电容器组的抽头位置进行调整;另一方面,通过前端 变压器对经过电流、电压互感器次边的电压、电流
1.北京地铁1号线是典型的传统继电器控制系统 1号线的电力监控系统实施工作大体分为两个部 分：一是电力调度中心以及各变电站内的RTU,由一家 英国公司提供;一是复八线段的10kV交流继电保护系 统采用微机化成套保护。 微机化成套保护通信输出到一面转换屏,转换屏 完成通信--硬线的转换,转换后的接点接入到变电站 内的RTU的输入/输出通道中,没有微机成套保护的变 电站其继电器接点直接与RTU连接,750V牵引继电保护 系统仍沿用继电器保护,其相应接点也与RTU相连接。 RTU与调度中心的连接采用通信专业提供的光纤通道, 调度中心计算机采用iRMX实时多任务操作系统,各调 度员通过主机的接口与主机相连接。可以说,这是国 内轨道交通系统最早的电力监控系统,其最大的特点 是变电站采用了集中式的RTU结构,通道采用串行通道 ,中心未采用组网方式。
城市轨道交通综合监控系统(4)
第4章 电力监控系统
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 概述 电力监控系统的基本组成 电力监控系ห้องสมุดไป่ตู้的设备配置 电力监控系统的功能 系统接口
难点 电力监控系统的基本组成 电力监控系统的设备配置
要 求 了解RTU系统的功能 掌握PSCADA系统组成、设备配置 了解PSCADA系统功能 掌握PSCADA与其他系统的接口
数值进行采集。这些数据在RTU内部进行简单的处理 按照设定的通信规约打包送至调度中心,此时的数据 称为“生数据”。 断路器：一种对电路进行控制和保护的高压电气开 关、用于自动切断负载电流和短路电流。 调度中心设置一套计算机系统,通常分为前置机 和后台机系统,前置机系统负责对各变电站端口的扫 描读取数据,并对数据进行初步处理,例如,工程量变 换等,使之变成“熟数据”,再送至后台相关的服务 器、计算机中储存、显示。后台机系统包括服务器、 调度员工作站等计算机设备,负责数据的存储、显示 以及人机界面的功能。
变电站自动化系统及环控系统在车站综合,通过 通信专业提供的2M El通道和路由器与中心进行连 接,中心设置核心路由器，与各车站系统形成物理 上点对点的通信模式。在控制中心,以10/100Mbps 以太网为局域网的系统连接了服务器、调度员工作 站、维护工作站、核心路由器等设备,完全取消了 通道切换、前置机系统。此外,为了保证SOE信号的 时间精确程度,在中心和各车站设置了GPS对时系统 ,通过对时集线器与主要设备进行对时。北京城铁 13号线在变电站内部间隔层单元全部采用了智能化 的装置,取消了各种中央信号装置,并在地铁系统率 先采用网络化的通信通道,真正实现了分层分布式 的电力监控系统。
3.北京城铁13号线分布式电力监控系统 北京城铁13号线建设于21世纪伊始,是建立在微 机继电保护系统、网络技术取得飞速发展并成熟应 用的基础之上的。城铁13号线的变电站自动化系统 采用了分布式的系统,应用了集保护、测量、控制为 一身的10kv微机综合保护测控单元、750v系统微机 保护测控单元、智能化的变压器温控装置、智能化 的交/直流屏控制系统等智能化的间隔层单元,通信 网络采用了5Mbps光纤ArcNet现场总线、最高速率 12Mbps的Profibus-DP现场总线、MODBUS+现场总线 等多种现场总线。
RTU：开关量、模拟量的采集
生数据
调度中心前置机：对变电站端口扫描、数据加工
熟数据
调度中心后台机：数据存储、显示、人机界面、通信
随着我国城市轨道交通的飞速发展,国内已有众 多城市的轨道交通采用了电力监控系统,已投入运行 的系统： 北京地铁1号线、13号线;广州地铁1号线、2号线； 上海地铁1号线、2号线、明珠线；大连快轨3号线； 武汉轨道交通1号线一期工程；天津市区至滨海快速 轨道交通等。这些工程实施的时间不一样,技术水平 相差较大,但主要是3种类型。
SINEC H1用于连接主机、备机、模拟屏及主母钟； ETHERNET用于连接主工作站、备工作站、维修工作 站、归档工作站、监视工作站及各备用工作站。 广州地铁1号线工程反映了当时电力监控主流 技术,开始在地铁运用微机保护装置,并初步实现了 分布的系统。但是受当时技术的限制,站内仍然存在 大量的变送器、保护测量功能分离、站内总线速率 较低、中心局域网络非交换以太网、信息传送存在 不确定性等缺点。
2.广州地铁1号线分立电力监控系统 变电站自动化由主控单元、下位监控单元、继 电保护装置及通信网络等部分组成。主控单元、下位 监控单元分别采用了西门子SIMATICS5系列PLC,变电 站内部PLC之间采用SINEC L2现场总线通信,速率为 9600bps。这样,每个回路的微机保护装置负责该回路 的保护、下位监控单元负载开关量、模拟量、脉冲采 集并执行来自主控单元的命令进行开关控制；主控单 元负责对下位单元的管理、对调度中心或当地后台机 执行命令、状态传送、33kv备自投、0.4kv备自投、 开关闭锁、联跳等功能。各变电站自动化系统通过双 RS-422接口借助OTN网络与调度中心的通道切换装置 连接。在中心存在两个网络：SINEC H1和ETHERNET。
4.1概述
电力监控系统又称电力SCADA系统或远动系统, 是在供电系统设备(如断路器、隔离开关)的远程状 态监视、远程控制的需求基础上发展起来的。 自20世纪50年代,我国就开始了电力监控系统的 研究、开发工作。但是受到硬件技术、通信手段的 制约,电力监控系统的应用没有得到广泛的应用。通 过电话传送命令的人工调度指挥在电力部门长期存 在,变电站还普遍存在以传统继电器为基础的继电保 护系统。 随着集成电路技术的发展,出现了以集成电路为 基础的电力监控系统,各变电站内部设置一套带有