第4章 牵引供电微机监控系统的实现
牵引变电所辅助监控系统的设计与实现 张睿
牵引变电所辅助监控系统的设计与实现张睿摘要：本文针对牵引变电所监控系统存在的问题，构建了牵引变电所辅助监控系统的总体方案，明确了各子系统的功能要求，对牵引变电所辅助监控系统的主要功能进行分析。
关键字：牵引变电所；辅助监控系统；联动1 引言牵引变电所是牵引供电系统中的重要环节，为保障其安全运行，除了配置保护测控系统以外，还设置有视频监控系统、安全监控系统、消防报警系统、设备状态监测系统等监控系统，目前这些系统大多还独立运行，通过不同通道上传数据，没有做到多系统的综合监控、集中管理，增加了系统的管理成本。
随着牵引变电所智能化水平的不断提高，以及运营单位对于无人值班运营的要求，有必要整合牵引变电所分散配置的监控子系统，构建统一的牵引变电所辅助监控系统。
2 系统构成牵引变电所辅助监控系统由视频监控子系统、安全防范子系统、环境监控子系统、SF6气体监测子系统、设备状态监测子系统以及消防子系统等系统组成，通过对牵引变电所各种辅助生产子系统的整合、优化及管理，通过监测、控制技术手段，和变电所保护测控系统协同工作，从而实现牵引变电所的安全稳定运行。
牵引变电所辅助监控系统如图1所示。
牵引变电所辅助监控系统采用分层分布式结构，分为监控层、间隔层和过程层。
辅助监控系统通过通信网络连接现场智能传感设备，实现变电所的安全防范、环境监测、火灾探测报警、SF6气体监测、视频监控等功能，以满足铁路运营对牵引供电系统安全生产的要求，完成牵引变电所亭内环境、安防、火灾探测等数据的采集，实现相关联动控制，并将辅助监控系统信息上传至供电维修机构。
牵引变电所辅助监控系统监控层实现全站安全防范、环境监控、火灾报警信息、SF6气体监测、以及视频监控等变电所辅助监控信息的一体化显示，以及监控信息的综合报警和智能联动控制功能；间隔层完成信息采集、处理、传输、信息远传、系统对时等功能，间隔层有多种通信规约和通信接口，便于其他智能设备纳入辅助监控系统进行统一管理；过程层实现现场终端传感设备的信号采集、测量、控制。
牵引供电系统的监控测试系统的设计及应用方案
牵引供电系统的监控测试系统的设计及应用方案为了减少制动能量在列车制动电阻上的耗散，抑制地铁隧道内温度的升高和减少车载设备，国外一般在牵引变电所的直流母线上设置再生制动能量吸收装置。
设置再生制动能量吸收装置的供电系统区别于传统的二极管不控整流供电系统，又被称为城市轨道交通新型供电系统。
新型牵引供电系统的结构由若干整流器单元多重化并联组成。
采用这种结构方式，可以提高系统的供电质量，同时供电装置扩容容易，并可以提供一定的冗余性。
另外其直流侧的制动能量可以回馈到交流电网，交流侧功率因数可调，并且直流侧的输出特性完全可控。
为了保障供电系统调试及运行的正常，要求对供电系统动态过程中的各电气参量、温度值及开关量等进行测量、传输、显示、存储及故障诊断，方便用户观察数据、分析数据。
而目前测量电参数主要依靠示波器、电压表、电流表以及万用表等仪表装置，这些仪表会影响PWM整流器的正常运行、威胁技术人员人身安全、使调试过程复杂化等，急需开发一种新的技术来代替传统的测量仪器。
此外，为方便设计人员调试修改供电系统底层程序，需要设计控制系统，实现与主控板的数据通讯。
为了解决以上问题，本文研究了新型供电系统的监控要求，以PWM整流器子系统为监控对象，设计了包含监测子系统和控制子系统的监控试验平台。
1监控系统方案根据系统的设计要求、考虑到设计人员和使用人员的应用层次不同，本文设计的新型能馈式牵引供电系统的监控系统主要分为两个部分，即监测子系统和控制子系统，如图1所示。
由图1可知，本监测控制系统的主要由监测子系统和控制子系统构成，其中监测子系统又包括下位机系统和上位机系统，控制子系统主要通过设计控制器实现。
新型能馈式牵引供电系统监控结构图如图2所示。
1．1监测子系统研究新型能馈式牵引供电系统监测子系统的示意图如图3所示，监测子系统由下位机系统和上位机系统构成。
1．1．1监控子系统的下位机系统研究监测子系统的下位机系统主要由多路传感器、信号调理板、监测板以及网络通信传输单元构成。
教材-7-1-4牵引供电设备安全监控系统主要设计原则与设计要.
7-1 高速铁路牵引供电的监测诊断与养护维修二、牵引供电设备的在线监测随着我国客运专线、高速铁路的建设步伐加快，对牵引供电系统的安全可靠性也提出更高要求，变电站管理模式也逐步过渡为无人值班模式。
根据实际现场需求，牵引变电所安全监控系统主要包括视频监控设备、高压电气设施在线监测设备以及所内环境监测控制设备、消防安全自动化设备、地震监测设备等部分。
(一）安全监控系统主要设计原则与设计要点预防为主是系统设备安全管理的基本原则。
变电所安全监控系统的主要作用即保障所内良好的设备工作环境，并实时监测牵引供电设备运行工况，防止牵引供电系统带病运行，提前排查隐患，为牵引变电所的供电安全、设备安全提供技术保障。
安全监控系统设计以结构化、规范化、模块化、集成化、智能化的方式实现，其主要构成包括运行设备状态远程图像监视，入侵检测，环境状态监控，设备运行参数状态监测等几部分。
安全监控系统框图如图7-1所示，系统各部分设计要点如下：图7-1 安全监控系统框图1．运行设备状态远程监视根据场地条件、设备布点、设备区监视目标及范围等综合考虑，配置摄像机数量及安装位置，安装方式以及摄像机选型及配套件如补光灯的设置，对于变电站，主要监视区域为入口处、场地设备区、高压室设备区、监控设备区等部分。
2．入侵检测红外或激光围禁作为入侵检测的外围设备安装后应具备防拆卸措施，电源及信号线隐蔽且具有防短路保护功能。
当发生非法翻越情况时，启动信号报警，区域摄像机则按预置位转向报警区域，当照明条件不满足要求时，自动打开本区投光灯，并自动启动硬盘录像和远方监控画面的视场切换。
门禁、玻璃破碎报警单元输出继电器接点给视频监控的矩阵报警输入模块和DVR的报警输入端，以实现对受控门点或相关部位的图像监视录像功能。
关键点如入口及场地摄像机可设计满足在复杂的天气和光线环境中精确侦测和识别单个或多个目标的运动情况、运动方向、运动特征等的智能摄像机。
通过设置一定的安全规则定义报警的条件，一旦有运动目标侵入设定的保护区域，系统立即在视频画面中标识锁定目标并触发报警。
第4章 牵引供电微机监控系统的实现
第4章
微机监控系统的实现
图4.1 由三态门组成的开关量输入电路
第4章
微机监控系统的实现
图4.2 由锁存器组成的开关量输入电路
第4章
微机监控系统的实现
图4.3 多路开关量采集电路图
第4章
微机监控系统的实现
采集信号处理原理 （1）异或运算判断变位开关位。
（2）判变位后的状态。
（3）实时数据存放最新采集数据。
第4章
微机监控系统的实现
动态数据主要反映运行状态及变化的数据，主要 包括：
⑴ 实时采集数据
⑵ 监控系统运行数据 ⑶ 计算的运行数据 ⑷ 历史归档数据 ⑸ 预测估算和研究开发数据
第4章
微机监控系统的实现
2．数据规划原则 数据库数据的规划过程是将数据格式化和标准化的过 程。以数据库文件要求的逻辑形式对各种数据的特征、属 性进行统一描述和定义。使得规划后的数据文件能很方便 地实现管理、识别、维护。 3．数据库设计 （1）内外存的合理安排。 （2）数据库的分布化。
第4章
微机监控系统的实现
4.2.2 微机远动系统的数据库设计
1．数据规划 监控中心系统数据库中的数据规划为：静态数据和动态 数据。 静态数据主要用于描述构成微机监控系统的组成元素， 主要包括： ⑴ 监控系统软/硬件配置的有关数据 ⑵ 构成牵引供电系统的有关设备参数 ⑶ RTU软/硬件配置的有关数据 ⑷ 工程项目的有关数据 ⑸ 牵引供电系统布置图有关的数据
第4章
微机监控系统的实现
4.3.3 通信软件
通信软件主要是用于系统数据的收集及分配， 包括远程通信管理软件、网络通信管理软件。
远程通信管理软件主要对单/双环远程通道管 理。要求在通道某点出现故障时，软件能够自动 切换处理故障；远方站故障恢复后，监控中心能 够立即与它通信，将远方控制终端的数据收集到 监控中心。
牵引供电系统PPT课件
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（3）接触网:是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨 道保持一定距离的输电网。通过电动车组受电弓和接触网的滑动接 触，牵引电能就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列 车运行。
（4）轨道:在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时， 轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成导通回流的任务。因此，电 力牵引的轨道，需要具有良好的导电性能。
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(2) 额定利用率 当Iab=Ibc=Ie时， 额定输出容量：
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第二个绕组的首端A2构成原边的V接，顶点为C。
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基于嵌入式S3C2440的牵引供电系统监控装置的设计与实现
基于嵌入式S3C2440的牵引供电系统监控装置的设计与实现收稿日期:2010-04-06;修订日期:2010-08-18作者简介:宋海峰（1982-），男，哈尔滨人，硕士研究生，研究方向：电力电子与电力传动。
宋海峰，刘志刚，全恒立（北京交通大学电气工程学院，北京100044）摘要:针对传统牵引供电系统监控平台体积较大，成本较高等诸多方面的问题，提出了一种基于嵌入式系统的监控方案，介绍了基于嵌入式处理器S3C2440的牵引供电系统监控装置，并给出了该系统的结构图。
该系统充分利用了S3C2440和Windows CE 操作系统的强大管理功能，性能稳定可靠，实时性好。
关键词:S3C2440；嵌入式；Windows CE ；牵引供电中图分类号:TP274文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）10-0046-03Design and Realization of Monitoring and ControlEquipments for Novel Traction Supply System Based on S3C2440A's Embedded SystemSONG Hai-feng,LIU Zhi-gang,QUAN Heng-li（School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China ）Abstract:There are many problems in the traditional power supply system of traction,for example,the supervision platform is huge in size and the cost is high.To solve these problems,this paper puts forward a supervision solution that is based on the embedded system,discusses the supervision devices of power supply system of traction that is based on embedded processor S3C2440and offers the structure of the system.This system makes full use of the strong management function of S3C2440and Windows CE operarion systems,it is reliable in performance and excelling in real-time tasks.Key words:S3C2440;embedded;Windows CE;power supply system of traction0引言三星公司出品的S 3C2440芯片采用0.18mmCMOS 制造工艺以及272管脚FBGA 封装，片内电压1.8V ，存储器和外部I/O 支持3.3V 电压。
牵引变电所安全视频监控系统方案
第27卷 第7期2011年4月甘肃科技Gansu Science and Techno logyVo l 27 N o 7Ap r 2011牵引变电所安全视频监控系统方案李景坤(中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安710043)摘 要:随着牵引变电所的运行模式向无人值守化发展,安全视频监控系统变得尤为重要。
根据铁路牵引变电所安全监控现状,对牵引变电所安全视频监控系统的结构进行了分析,对监控中心、监控终端的子系统结构和视频通道进行了详细的介绍并给出了详细的系统结构图,同时,对系统中主要设备的功能进行了介绍,并提出了对接触网隔离开关进行视频监视的解决方案。
关键词:视频监控;牵引变电所;电气化铁道中图分类号:TM 922 43截至2009年底,我国铁路营运里程已达到8 6万公里,跃居世界第二位,电气化铁路的开通总里程超过了3 2万公里,同样位居世界第二位。
根据2009年11月铁道部重新调整的 中长期铁路网规划 ,到2020年,我国铁路将新增4万多公里营运里程,而电气化铁路总里程届时将达到铁路总里程的60%,超过7万公里,承担的铁路运量比重将超过80%。
根据中国铁路的发展规划,铁路牵引供电系统需新建的牵引变电所、分区所及AT 所等各类牵引所的数量是相当可观的。
若仍采取有人值班的传统模式,将需要耗费大量的人力。
另外,尽管在选择所址时尽量考虑将其设置在车站、村庄、城市等有人区附近,但由于受牵引变电所供电能力的限制,往往不能满足需要,尤其分区所及AT 所等的所址更是难以令人满意,许多所址只能落在山岭深处或是戈壁滩等无人区,这些原因都使得很难为各所配备值班人员,甚至值守人员。
随着牵引所数量的大量增加和人们对工作条件要求的不断提高,这一问题将更加突出,因此无人值班有人值守以及无人值守的运行模式必将成为发展趋势。
牵引供电综合自动化系统和远动系统的不断发展进步,以及安全视频监控系统的日益成熟,为牵引所实现无人值守提供了技术保障。
牵引供电设备巡视监控系统设计
牵引供 电设备巡视 监控 系统设 计
王建华 王云涛
（ 廊坊师 范学院 ，河北 廊坊 ０ ５ ０ ） ６ ５ ０ 摘
一
要 ：根据当前 国内电气化铁路对牵引供电系统的安全 可靠运行 的要求 ，结合保 定 电务段 的实际情 况设计 了 套供电设备巡视监控 系统 ，本文介绍了该 系统的 系统 结构及其 基本组成 单元 ，对信 息的采集 、传输及 处理进
２ 采 集系统 组成及 实现
采集 系统 主要实 现功能 ：
点通过电源线引入的干扰。对 于整个系统而言 ， 为
了防止在 没有 人员 巡 视 时 检测 器 误 触 发 ， 计 了系 设 统启 动开 关 ， 当按 下 系 统 启 动 按 钮 时 ， 开关 电源 供
１接收各个监测器的信息 ） ２根据信息判断出是哪个地址发送及是否需要 ）
维普资讯
第 １ 卷第 １ ７ 期
２０ ０７年 ２月
北华航天工业 学院学报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｒｈ Ｃ ｉａＩ ｓｉｕｅｏ ｒｓ ａｅＥ ｇｎ ｅｉ ｏ ｒ ａ ｆＮｏ ｔ ｈｎ ｎ ｔ ｔ ｆＡｅｏｖ ｃ ｎ ｉｅｒ ｔ ｎ
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ＭＩ 孔 引出 的两 根 录音线 。 Ｃ插
２牵引变电所工控机 自动检测振铃信号并摘机 ） 应答建立线路连接。
３段监控机通过软件发 出传输命令 （ ） 含传输全
部时间数据 、 日时间数据 ， 以每次点为记录单位的语 音文件 ） 。
４ 牵引变电所工控机分析接收到的命令 ， ） 传输
１ 系统 的组成原 则
据 进入锁 存器 ， 锁存 器与工 控机之 间通 过并 口通信 ，
并 口通信 的特点是响应速度快 、 数据传输快 ， 有利于 实时采集信息并且 并 口电平是 Ｔ Ｌ电平 ， Ｔ Ｌ Ｔ 与 Ｔ
牵引供电系统微机保护系统原理的设计
题目：牵引供电系统微机保护系统原理的设计目录1.毕业设计方案流程图 (1)2.微机保护 (2)2.1微机保护装置的优越性 (2)2.2微机保护装置存在的不足 (2)2.3对微机保护装置的要求 (2)3.微机保护的硬件构成 (4)3.1模拟量输入单元 (4)3.2模拟量输出单元 (8)3.3保护CPU 单元 (11)3.4人机接口与通讯接口 (13)总结 (16)参考文献 (17)1.毕业设计方案流程图本设计题目为牵引供电系统微机保护系统原理的设计，文中首先对牵引供电系统微机保护系统进行了介绍，然后介绍了微机保护的硬件结构。
如下图所示。
2.微机保护随着当前电子信息技术和互联网技术的不断发展和壮大，牵引供电系统的供电保护系统功能逐渐得到完善并且突破传统电器保护的基本形式，继电保护形式基于微处理器逐渐显现，微机保护也可称为由微机微处理器和其他设备组成的继电保护。
2.1微机保护装置的优越性（1）灵活性强。
（2）综合判断能力强。
（3）性能稳定，可靠性高(4)微处理器的保护功能主要是借助微型计算机技术的存储功能，来实现并在逐步提高其保护性能，以此来不断提高相关设备装置的灵敏性。
(5)借助计算机的智能化，微机保护可以自动检查故障并对其进行诊断、锁定和修复，这是传统继电保护装置不能实现的功能。
(6)相对于传统继电保护装置来说危机保护装置的体积相对较小且其功能相对齐全且具有智能化。
(7)微机保护装置更加方便的可以和远程监控系统进行连接实现远程控制。
2.2微机保护装置存在的不足（1）传统继电保护装置的工作原理相对新型装置更为直观，容易掌握，而内部复杂的微机保护硬件电路和软件原理只有专业设计人员才能了解；（2）微机保护虽然具有很高的可靠性，可一旦出现故障，只有专业人员才能维护；（3）硬件更新换代快，容易过时；（4）由于微机保护是电子产品，更新换代较快，更增加用户掌握其原理的难度。
2.3对微机保护装置的要求(1)致使其保护工作不受到其他监控系统或其他系统的影响，正是由于这个微机保护装置的选择性和快速性及其可靠性以及灵敏度等特点，要求相关保护系统软件结构及其硬件结构要具备自身独立且完整的保护功能以此来实现对系统内部各个单位的保护功能。
高速铁路牵引供电自动化监控
高效的监控和运维。
自动化监控技术应用领域
电力系统监控
环境与安全监控
自动化监控技术在电力系统中广泛应 用，包括发电厂、变电站、输配电线 路等的监控和运维。
自动化监控技术还广泛应用于环境监 测、安全监控等领域，如空气质量监 测、水质监测、火灾报警等。
网络安全防护
采用防火墙、入侵检测等网络 安全防护措施，确保系统网络
的安全性。
数据备份与恢复
定期对重要数据进行备份，并 制定完善的数据恢复方案，确 保数据的完整性和可用性。
设备巡检与维护
制定设备巡检和维护制度，定期对 关键设备进行巡检和维护，确保设 备的正常运行和延长使用寿命。
应急处理机制
建立完善的应急处理机制，对突 发事件进行快速响应和处理，最
维护管理机构设置
成立专门的维护管理团队，负责系统的日常运行和维护工 作。
维护管理制度建立
制定完善的维护管理制度和流程，确保维护工作的规范化 和高效化。
维护人员培训
对维护人员进行专业技能培训，提高其维护能力和水平。
故障诊断与排除技术支持
故障诊断技术
采用先进的故障诊断技术，对系统进行实时监测和故障预警。
交通运输监控
自动化监控技术在交通运输领域也有 广泛应用，如铁路、公路、航空、水 运等交通方式的监控和调度。
高速铁路牵引供电自动化监控需求
实时监控需求
高速铁路牵引供电系统需要实时监控供电设备的运行状态 和电量参数，确保供电系统的安全和稳定。
故障诊断与处理需求
当供电设备出现故障时，自动化监控系统需要能够快速准 确地诊断出故障原因，并给出相应的处理建议或措施。
变配电所的微机监控系统课件
目录
• 微机监控系统的概述 • 变配电所的微机监控系统结构 • 变配电所微机监控系统的应用 • 微机监控系统的未来发展 • 案例分析
01
微机监控系统的概述
Chapter
定义与特点
定义
微机监控系统是一种利用计算机 技术对变配电所进行实时监控的 系统。
特点
具有自动化、智能化、可靠性高 、实时性强等特点，能够提高变 配电所的运行效率和安全性。
案例总结
该案例展示了微机监控系统在城市变配电所中的应用价值，提高了电力供应的稳定性和可 靠性，为城市的发展提供了有力保障。
某企业变配电所微机监控系统升级改造案例
案例概述
实施过程
案例总结
某企业为了提高变配电所的管理效率 和维护水平，决定对原有的监控系统 进行升级改造，采用微机监控系统。 该系统能够实现对变配电所的全面监 测和控制，提高企业的生产效率和能 源利用效率。
通过自动化控制和智能管理，降 低运行成本和维护成本，提高经 济效益。
提高运行效控制，减 少人工干预，提高变配电所的运 行效率。
通过对电压、电流等参数的实时 监测和调节，提高供电质量，满 足用户的需求。
02
变配电所的微机监控系统结构
Chapter
该企业与专业的技术公司合作，对原 有的监控系统进行了全面的升级改造 。通过安装新的传感器、数据采集器 和控制系统等设备，实现了对变配电 所的实时监测和控制。同时，该系统 还能够对企业的能源消耗进行监测和 分析，为企业节能减排提供了有力支 持。
该案例展示了微机监控系统在企业变 配电所升级改造中的应用价值，提高 了企业的生产效率和能源利用效率， 为企业的发展提供了有力支持。
该案例展示了微机监控系统在大型工 业园区变配电所设计中的应用价值， 提高了园区的供电可靠性和能源利用 效率，为园区的可持续发展提供了有 力支持。
牵引供电监控系统
牵引供电监控系统牵引供电监控系统是一种用于铁路牵引供电系统的监控设备，通过实时监测和控制牵引供电系统的运行状态，确保铁路线路的供电安全和可靠性。
该系统由多个组成部分组成，包括传感器、数据采集模块、通信设备、控制中心等。
一、系统概述牵引供电监控系统主要用于监测和控制铁路线路上的牵引供电设备，主要包括变电所、牵引变压器、接触网等。
通过监测设备的工作状态、电流、电压等参数，系统能够实时了解供电系统的运行情况，并及时发出警报和采取相应的措施，确保供电系统的安全运行。
二、系统组成牵引供电监控系统主要由以下几个组成部分组成：1. 传感器：用于测量和监测牵引供电设备的工作状态和参数，包括电流传感器、电压传感器、温度传感器等。
传感器将采集到的数据转换成电信号，传输给数据采集模块。
2. 数据采集模块：负责接收传感器传输的信号，并进行数据采集和处理。
数据采集模块将采集到的数据发送给控制中心，同时控制中心也可以向数据采集模块发送指令，控制其采集特定的数据。
3. 通信设备：用于数据的传输和通信，主要包括有线通信和无线通信两种方式。
有线通信一般采用光纤或者以太网进行传输，无线通信则采用无线电波进行传输。
通信设备将数据从数据采集模块传输到控制中心，同时也可以接收控制中心下发的指令。
4. 控制中心：是牵引供电监控系统的核心部分，负责接收和处理传感器采集到的数据，并进行分析和判断。
根据数据的不同情况，控制中心会发送相应的警报或者指令，以确保供电系统的正常运行。
控制中心也可以进行远程操作和监控，通过远程指令对设备进行调整和维护。
三、系统功能牵引供电监控系统具有以下几个主要功能：1. 实时监测：通过传感器实时监测牵引供电设备的工作状态和参数，包括电流、电压、温度等。
系统能够及时发现设备的异常情况，并通过警报提示操作人员进行处理。
2. 故障诊断：系统能够根据传感器采集到的数据，进行故障判断和诊断，找出设备故障的原因和位置。
这对于快速排除故障和提高供电系统的可靠性非常重要。
基于牵引供电微机远动综合实验系统的设计与实现
基于牵引供电微机远动综合实验系统的设计与实现刘家军;姚李孝;刘小勇;李益民;安源【摘要】设计了一个包含牵引供电调度、牵引变电所、接触网、电力机车运行的模拟仿真实验系统.该系统完成牵引供电系统各组成部分的基本功能,实现了从微机远动的遥控、遥信、遥测、遥调,变电所的控制与运行操作到接触网的结构、电力机车运行模拟仿真等综合实验功能,可实现系统化的教学实验功能和职业培训作用.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2010(038)016【总页数】4页(P116-118,167)【关键词】牵引供电;微机远动系统;模拟仿真;综合实验系统【作者】刘家军;姚李孝;刘小勇;李益民;安源【作者单位】西安理工大学水利水电学院,陕西,西安,710048;西安理工大学水利水电学院,陕西,西安,710048;西安理工大学水利水电学院,陕西,西安,710048;西安铁路职业技术学院,陕西,西安,710014;西安理工大学水利水电学院,陕西,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TM7430 引言随着电气化铁路飞速发展，牵引供电系统的可靠性和行车安全要求日益提高，牵引供电调度自动化的广泛应用极大地提高了接触网供电的可靠性和供电质量，缩短了变电所倒闸操作时间，减少误操作，提高了供电生产效率和管理水平，加之大量的新技术、新设备的采用，使供电生产上了一个新台阶[1]。
同时对生产技术人员及管理人员提出了更高要求，迫切需要提高生产人员的技术水平和综合业务知识，因此，继续教育与技能培训就成为必不可少的手段。
如何搞好这项工作，除了精心组织理论知识的讲授、案例分析外，理想的实验设备和实验手段是必不可少的。
开发一套针对牵引供电专业教学与培训的综合实验系统是十分必要的，这套系统可以再现从牵引供电调度、远动通信信道、牵引变电所、接触网到电力机车运行的全过程，可以模拟操作与运行、模拟各种供电故障等功能，具有整体性、实用性，性价比高的特点。
牵引供电监控系统
牵引供电监控系统牵引供电监控系统综述1牵引供电SCADA系统1.1 SCADA系统概述SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
SCADA 系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
在铁路牵引供电系统中使用的SCADA系统常称为远动系统。
牵引供电系统中使用的SCADA系统主要监控牵引供电系统沿线各变电所、分区所、开闭所的设备运行状态，完成遥控、遥测、遥信、遥调、遥视、保护及调度管理，辅助完成事故分析及处理等功能。
牵引供电系统中SCADA系统有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为牵引电力调度不可缺少的工具。
它在保证牵引供电设备安全稳定运行，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平等方面起着重要的作用。
1.2 SCADA系统的基本组成SCADA系统由监控站，被控站及信道三大部分组成，一个典型的SCADA系统结构如图1.1所示。
（1）调度端：设在电力调度所内完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等；（2）被控站：受调度端监视的站场称为被控站，被控站完成远动系统的数据采集、预处理、发送、接收及输出执行等功能；（3）信道：远动信息传输的介质（通路）称为信道，可分为有线信道及无线信道。
牵引供电SCADA系统调度控制中心与牵引供电系统的变电所、开闭所，分区所中的被控站联系了起来。
按我国的习惯，一侧称为调度端，另一侧称为执行端。
从监控的角度看，一侧是监控端，而另一侧是被监控端。
广义而言，对其他站实现远程监控的站称为监控站或主站，而受主站监控的站称为被控站或分站、子站。
牵引供电管理信息系统的设计与实现
西南交通大学工程硕士研究生学位论文第１６页３．１．４锚段和锚段关节编码锚段编码采用无层次、不等长编码。
锚段编码通过其所属的站场或区间编码拼接上锚段名称组成。
站场和区间的唯一性，保证了编码的唯一性。
锚段关节编码出两个相邻锚段的锚段编码拼接而成。
３．１．５设备编码设备编码时采用了无层次编码。
每一个设备由一个３８位（字符）的ＵＵＩＤ唯一确定。
３．２体系结构３．２．１分布式系统在传统的大型计算机应用系统中，数据集中存放在服务器的文件系统或者数据库服务器中，用户通过终端（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）或者工作站（Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）与服务器交换信息，这种系统称之为集中式系统（ＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｄＳｙｓｔｅｍ）。
如图３－１所示。
它的优点是便于进行系统维护，服务器端软件升级容易，数据的安全性和一致性可以得到较好的保障。
图３－１集中式系统结构但采用这种结构的系统，必须具备以下一些条件：西南交通大学工程硕士研究生学位论文第１８页实现对数据的更新。
本地业务处理完毕以后，再建立和远程服务器之间的通信链路，进行数据交换，解决了通信链路争用问题。
图３－２分布式系统结构图３．２．２应用模式客户／服务器模型（Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ，简称Ｃ／Ｓ）是目前最为流行的应用程序结构，如图３－３所示。
在这种结构中，服务器处理完客户发出的请求，并将处理结果回应（Ｒｅｐｌｙ）给客户。
在客户／Ｈａ务器模型中，一个服务器可以为多个客户同时提供服务。
一图３—３客户／服务器樱型般情况下，在服务器上都有～个侦听进程或线程（Ｔｈｒｅａｄ），当服务器侦听到客户请求时，会重新派生一个进程或线程为客户服务，侦听进程或线程继续监视其它的客户请求。
客户／服务器模型是一个广义的计算模型，客户、服务器之间必须通过网络传递信息。
在客户、服务器之间采用的稠络协议目前主要是ＴＣＰ／ＩＰ。
测览器／服务器结构，简称Ｂ／Ｓ（Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ），依然是客户／服务器结构。
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数据规划为：静态数据和
动态数据。
▪
静态数据主要用于描述构成微机监控系统的组成元
素，主要包括：
▪ ⑴ 监控系统软/硬件配置的有关数据
▪ ⑵ 构成牵引供电系统的有关设备参数
▪ ⑶ RTU软/硬件配置的有关数据
▪ ⑷ 工程项目的有关数据
▪ ⑸ 牵引供电系统布置图有关的数据
▪ （1）批处理系统。 ▪ （2）分时系统。 ▪ （3）实时系统。
▪ 实时多任务操作系统 ▪ 1．任务的状态 ▪ 2．任务的调度 ▪ 3．任务的调度方式 ▪ 4．任务的同步和互斥 ▪ 5．任务之间的通信和数据传递 ▪ 6．实时多任务系统操作系统的选择
▪ 1．任务的状态 ▪ （1）就绪状态。 ▪ （2）运行状态。 ▪ （3）睡眠状态。 ▪ （4）挂起状态。 ▪ （5）挂起睡眠状态。
▪ 2．任务的调度
▪ （1）该任务发出一个等待事件调用，它将处于挂起等 待状态，直到有事件到达。
▪ （2）该任务发出一个调用，请求一个不存在的资源（ 如内存，I/O等），该任务也被挂起在挂起链中。
▪ （3）该任务发出系统调用，请求进入睡眠状态，该任 务被挂在睡眠链上。
▪ （4）该任务发出一个更高优先级的任务抢占，使其挂 在就绪链上。
第4章 微机监控系统的实现
▪ 4.1 微机监控系统软件 ▪ 4.2 监控中心数据库 ▪ 4.3 监控中心的其它软件 ▪ 4.5 RTU遥信量的采集与处理 ▪ 4.6 RTU遥测量的采集与处理 ▪ 4.7 RTU遥控操作输出
本章学习目标
▪ l 微机监控系统的软件 ▪ l 微机远动系统的数据库结构及数据模型 ▪ l 监控画面的种类及生成方法 ▪ l 监控系统的通信软件 ▪ l 开关量的采集与处理的过程及原理 ▪ l 模拟量的采集与处理的过程及原理 ▪ l 遥控与遥调的原理及过程
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4.1 微机监控系统软件
▪
微机监控中心软件包括：系统软件、
支持软件、应用软件。
▪
4.1.1 系统软件
▪
4.1.2 支持软件
▪
4.1.3 应用软件
4.1.1 系统软件
▪ 操作系统是监控中心最基本的系统软件 。它的主要功能是使用户可以充分地利用系 统的资源，同时又提供各种友善的方式来帮 助用户方便地使用资源。常用的操作系统有 Windows和Unix操作系统两类。操作系统分 为：
▪ 数据库在线生成是在离线的基础上实现的， 包括两个方面的内容：一是根据监控系统新建内 容对数据库进行扩充的在线生成；二是对数据库 进行在线修改。
4.2.4 数据库管理系统的职能
▪ 数据库管理系统的功能是： ▪ （1）初建数据库时，理解用户的定义，自动生成数据
库。 ▪ （2）检索数据。 ▪ （3）对数据库记录进行更新，增加或删除。 ▪ （4）进行数据库的数据间运算。 ▪ （5）防止多个任务同时存取。 ▪ （6）具有数据库内容的转贮记录功能。
4.2.1 数据库简介
▪ 1．数据库管理的目标 ▪ （1）减少数据冗余度，实现数据资源共享。 ▪ （2）使数据具有独立性，提高应用程序的生命
力。 ▪ （3）实现数据集中管理，提高安全性和完整性
。
▪ 2．数据模型 ▪ （1）层次数据模型。 ▪ （2）网状数据模型。 ▪ （3）关系数据模型。
4.2.2 微机远动系统的数据库设计
▪ 动态数据主要反映运行状态及变化的数据，主 要包括：
▪ ⑴ 实时采集数据 ▪ ⑵ 监控系统运行数据 ▪ ⑶ 计算的运行数据 ▪ ⑷ 历史归档数据 ▪ ⑸ 预测估算和研究开发数据
▪ 2．数据规划原则 ▪ 数据库数据的规划过程是将数据格式化和标准化的
过程。以数据库文件要求的逻辑形式对各种数据的特征 、属性进行统一描述和定义。使得规划后的数据文件能 很方便地实现管理、识别、维护。
▪ ⑴背景画面：变电所主接线图、区间接线图、接 触网图、系统结构图等等。
▪ ⑵动态画面：画面上显示各种信息，且随着实时 数据刷新而变化。
▪ 3．任务的调度方式 ▪ （1）先来先去服务算法（FCFS算法）。 ▪ （2）循环轮转算法（RR算法）。 ▪ （3）最高优先数第一算法（HPF算法）。
▪ 4．任务的同步和互斥 ▪ （1）任务的时间同步。 ▪ （2）任务的启动和停止。 ▪ （3）任务之间的互斥。
▪ 5．任务之间的通信和数据传递 ▪ （1）任务间的同步与互斥的信息。 ▪ （2）任务间交换的数据。
▪ 数据库管理系统包括建立数据库、修改数据 、提取数据和存储数据。
▪ 监控图形生成系统主要有画面编辑器、画面 的生成、动态刷新。
4.1.3 应用软件
▪
根据系统要求及用户要求编制的具体应用
应用软件包括：数据收集软件、模拟屏接口软
件、同后台机通信的软件、计算软件等。
4.2 监控中心数据库
▪ 4.2.1 数据库简介 ▪ 4.2.2 微机远动系统的数据库设计 ▪ 4.2.3 微机远动系统的数据库生成 ▪ 4.2.4 数据库管理系统的职能
4.3 监控中心的其它软件
▪ 4.3.1 画面生成软件 ▪ 4.3.2 报表生成软件 ▪ 4.3.3 通信软件
4.3.1 画面生成软件
▪ 目前使用较多的画面生成是，设备厂家自行 设计一个图形编辑器，该图形编辑器充分利用 CRT显示器的图形功能，配上键盘可绘制当复 杂的背景画面，并支持动态信息刷新。
▪ 6．实时多任务系统操作系统的选择 ▪ （1）操作系统的功能。 ▪ （2）应用方便。 ▪ （3）文档资料齐全易懂。 ▪ （4）人－机接口方便，调试工具丰富。 ▪ （5）具有汉字平台。
4.1.2 支持软件
▪ 支持软件是作为工具，以方便应用软件的开 发和开发项目的管理工作。对于微机监控中心来 说主要包括：数据库管理系统、监控图形生成系 统、编程环境软件等等。
▪ 3．数据库设计 ▪ （1）内外存的合理安排。 ▪ （2）数据库的分布化。 ▪ （3）数据库的开放。
4.2.3 微机远动系统的数据库生成
▪ 数据库的生成有两种格式，一种是数据库离 线生成，另一种是数据库的在线生成。
▪ 数据库的离线生成一般用于整个监控系统数 据库的框架，是在工程师终端上实现的。离线生 成的关键是确定新建数据库的大小和容量。