牵引供电SCADA系统(调度端及通信)

变配电所
箱 变
区间负 荷
…
箱 变
…
Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ
车 站
区间负荷
铁路通讯网络 通讯设备 调度中心局域网 调 度 中 心 通讯设备
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牵引供电SCADA系统
1.2 远动系统的基本组成
• 远动系统由调度端（控制中心、主站、控制 端）、执行端（被控站、远方终端）及信道等 组成。 • 调度端：设在控制中心内,完成远动对象的监 控、数据统计及管理功能等； • 执行端:设在牵引变电所、开闭所、分区所,AT 所及V停控制站内,执行端完成远动系统的数据 采集、预处理，发送、接收及输出执行功能， 常规远动系统被控端为远方终端设备（Remote Terminal Unit,即RTU）； • 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。
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牵引供电SCADA系统
2.选配功能
遥测量的图形显示功能 各种带条件的自动控制功能 实现与其它系统接口和数据转发； 实现供电设备运行状态的查询及运行参数的统计 模拟培训功能，实现对调度管理人员的操作培训 牵引供电系统运行故障的智能处理功能
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牵引供电SCADA系统
1.8远动系统性能指标
SCADA ＋数据处理和管理功能＋在线培训、辅助决 策等功能。有时也常简称为远动监控系统或远动系统。 概念辨析： 监控系统、SCADA系统、远动系统、调度自动化 区别与联系 系统
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牵引供电SCADA系统
铁路牵引供电系统、铁路电力供电系统
①为提供铁路行车提供电源的铁路牵引供电系统，其供 电可靠性影响行车安全; ②承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务，包括信 号系统、通信系统，生产、车站、供水系统以及生活 等铁路用电负荷，一般称为铁路电力供电系统其供电 可靠性不仅直接影响铁路运输系统的正常安全运行， 还关系到很多铁路职能部门的正常工作。
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牵引供电SCADA系统
4. SCADA系统 (Supervisory Control and Data
Acຫໍສະໝຸດ Baiduuisition System) 能够完成常规“四遥”功能的监视控制和数据采集系
统。简称远动监控系统或远动系统（Telecontrol
System）
5. 调度自动化系统
System)
(Dispatching Automation
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牵引供电SCADA系统
1. 调度端
包括服务器 冗余服务器 调度员工作 站、模拟盘 、通信前置 机、网络等 设备。
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牵引供电SCADA系统
2.通信通道（信道）
传输介质包括音频实回线 （电话线）、光纤、电力 载波、无线电等。 对大型远动系统,远动信息 的通路应分群,以保证响应 速度,
远动通道示意图
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牵引供电SCADA系统
1.6 常用远动信道
信道：信号传输时经过的通道。 远动信道：传输远动信号的通道。 专用有线信道：由远动装置产生的远动信号，以直流电 的幅值、极性或交流电的频率在架空明线或专用电缆中 传送。常作近距离传输。 电力线载波信道：载波电话，远动信号占用一个话路 （音频段）：0.3-3.4kHz。直接利用电力线作信道，无 需额外投资，结构坚固。
第一节 概述
1.1基本概念
1.远动
利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方设备的监视 和控制。
2.远动技术
监控系统调度端（控制站）与执行端（被控站）之间实现
遥控、遥信、遥测、遥调、遥视技术的总称。
3.牵引供电远动系统
由控制站(调度端)与被控站的远动装置及连接于两者之间 的信道设备组成的调度牵引供电设备的远距离监控系统.
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牵引供电SCADA系统
铁路牵引供电、电力供电远动系统结构示意图
分区所 接 牵引变电所 AT所
铁 路 牵 引 供 电
触 网 AT所
分区所
牵引变电所 AT所 AT所
A
地方电源
A
地方电源
A
A
开闭所 地方电源
变配电所 铁 路 电 力 供 电
箱 变
车 站
区间负 荷
贯通线
变配电所
箱 变 车 站
区间负 荷
贯通线
第一节 概述 第二节 远动系统调度主站系统 2.1 远动系统调度端硬件结构 2.2 远动系统调度端软件结构 2.3 远动系统监控系统的发展 第三节 远动系统通道 3.1 远动系统通信网络概述
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牵引供电SCADA系统
第一节 概述
发电—输电－配电－用电
电力调度中心（控制中心）
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电力变电所
牵引供电SCADA系统
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牵引供电SCADA系统
1.7 根据TB 10117-98铁路电力牵引供电远动系统技 术规范,远动系统主要功能包括： 1.基本功能
遥控：分单控和程控 实现对牵引供电系统供电设备运行状态的实时监视和故障 报警 实现对牵引供电系统中主要参数的遥测； 实现故障点参数的传送、计算和故障地点的标定 实现汉话屏幕画面显示、模拟屏显示及运行的故障记录信 息打印 实现电度统计等的日报月报制表打印； 实现系统自检功能； 以友好的人机界面实现系统维护功能； 实现远动信道切换
校核。无误才能发送执行命令。 遥控信息：传送改变运行设备参数的命令，必须进行 返送校核。无误才能发送执行命令。 上行信息：遥测和遥信信息。事件顺序记录，返送时
钟报文和遥控返送校核信息等。
下行信息：遥调信息遥控信息。对时功能中设置时钟 召唤时钟命令，装置复归，广播命令等。
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牵引供电SCADA系统
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牵引供电SCADA系统
光纤信道：电光转换、光信号传播，光电转换过程。信 道容量大，衰减小，不受外界电磁场干扰，误码率低。 无线电信道：由发射机、发射天线、自由空间、接收天 线和接收机组成。利用自由空间传输，不需架设通信线 路，可节约大量金属材料并减少维护工作量。 微波信道；频率300MHz－300GHz的无线电传播信号。 直线传播，远距离时设中继站。频带宽，传输稳定，方 向性强，保密性好。
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牵引供电SCADA系统
遥控 YK：（Romote-Control, Telecontrol） 从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开关的 “分”、“合”、故障信号的复归等。 遥信 YX：(Telesignal) 将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。如开关位 置信号、报警信号等。 遥测 YC：(Telemetering) 将被控站的某些运行和环境参数传送给调度端。如有功和 无功功率、电度、电压、电流等电气参数，温/湿度、接触 网故障点的距离等非电参数。 遥调 YT：(Teleadjusting) 调度端直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整。 如变压器电压等级等。 遥视 YS：（Teleseeing，Remote Video Monitoring） 现场重要设备的运行状态、重要场所的环境状态等通过 视频图像传送到调度端。安全监视。
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牵引供电SCADA系统
三、实时性
“响应时间”：从发送端事件发生到接收端正确接收到 该信息的时间间隔。
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牵引供电SCADA系统
1.9 根据TB 10117-98铁路电力牵引供电远
动系统技术规范,远动系统主要技术指标
遥控命令传输时间 《3s 遥信命令传送时间 《3s 遥信分辩率（被控站）《10ms 遥测综合误差 《1.5% 双机自动切换到监控功能基本恢复时间 画面调用响应时间 《3s 控制站系统可用率 《99.8%
《30s
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牵引供电SCADA系统
第二节
远动系统调度主站系统
2.1 远动系统调度端硬件结构 2.2 远动系统调度端软件结构 2.3 远动系统监控系统的发展
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牵引供电SCADA系统
2.1远动系统调度端硬件结构
远动（SCADA）系统调度端: • 能完成远方操作及监视，能正确和及时地掌握 每时每刻都在变化着的牵引供电系统设备运行 情况，处理影响整个牵引供电系统正常运行的 事故和异常情况； • 对所有数据进行分析，处理，存储及打印，以 友好人机界面向调度员显示，转发其它系统共 享。 调度端是SCADA系统的指挥中心，是远动系统 的重要组成部分之一。
1.5 远动信息的传输模式
循环传输模式CDT（Cyclic Data Transmission）方式： 以被控端为主，被控站的远动信息按规约规定组成帧，再编 排帧的顺序，周期性地以循环向调度端传送。信息传送是周 期性的、发端不顾及收端的需要，也不需收端给以回答。 问答传输模式Polling（查询）方式：调度端必须主动向被 控端发送查询报文，被控端按调度端的查询要求发送回答报 文。要保证调度端发问后收到正确的回答，必须保证有上下 行信道。
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牵引供电SCADA系统
3.被控端或远方 终端 （RTU, Remote Terminal Unit)
RTU主要配置有: 主控单元; 电源单元; 通信单元; 各类I/O单元
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牵引供电SCADA系统
1.3 远动系统工作方式
远动系统的工作方式有多种，可分为1：1 工作方式，1：N工作方式及M：N工作方式 1：N工作方式：指1个调度端端对应各N个被控 站的集中监控方式
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牵引供电SCADA系统
分布式调度端结构图
GPS
人机界面 客户方
信息处理
服务器方
G PS DAT A
G PS PO WER
M AIN PO WER
CLO CK PO WER
AC. PO WER
GPS T IME INT ERFACE
WILLO WG LEN SYST EMS INC..
大屏幕投影
系统可用率 运行时间 100% 运行时间+停用时间
5.传输可靠性：用信息的差错率表示
信息出现差错的数量 差错率＝ 传输信息的总数量
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牵引供电SCADA系统
二、容量 容量：遥控、遥调、遥测和遥信等对象的数量。 对电铁牵引远动系统，通常要求： 遥控：> 64路 遥测：> 32路 遥信：>128路
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牵引供电SCADA系统
GPS
GPS DAT A GPS POWER MAIN POWER CLOCK POWER AC. POWER
调度端
大屏幕投影 服务器 系统维护工作站 磁盘阵列
GPS T IME INT ERFACE
WILLOWGLEN SYST EMS INC..
服务器
系统维护打印机
远程维护 MODEM
M：N工作方式：指M个调度端对应着N个被控站 . 一机双调:对位于分界处(如路局)的被控站应分别 实现与两个远动系统调度端的数据通信,
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牵引供电SCADA系统
1.4 远动信息内容
遥测信息：各种运行参数，分为电量和非电量两类。 遥信信息：断路器、隔离开关等的状态信号。
遥调信息：改变运行设备状态的命令。必须进行返送
一、可靠性
1.定义
设备在技术要求规定的工作条件下，能保证所规定的技术指标 的能力。
2.可靠性包括两个方面
装置本身可靠性，信息传输的可靠性。
3.每个设备可靠性
平均无故障时间(MTBF)：
两次偶然故障的平均间隔时间
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牵引供电SCADA系统
4.系统可靠性：系统可用率
影响系统可用率因素：设备质量、维护检修情 况、环境条件。电源供电可靠性及其备用的程度等
以太网交换机 磁带机
实时打印机 通信前置机 切换装置
报表打印机 画面拷贝机
通信前置机 Web服务器
信道
执行端RTU
星型通道 UPS
执行端
供电段复示终端
复示终端
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牵引供电SCADA系统
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牵引供电SCADA系统
分布式配置特点: • 把各项功能进一步分散到多台计算机中去，由 局域网络（local area network，LAN）将各台 计算机连接起来 • 计算机之间通过LAN交换数据。备用机也同样 连接在局域网络上， 并可随时承担同类故障机 或预定的其他故障机的任务，信息共享，设备 共享。 • 在硬件接口和软件接口中都遵循一定的国际标 准或工业 标准， 使不同厂家的产品容易互连， 容易扩充，形成开放系统（open system）。
服务器1
服务器2
磁盘阵列
调度员工作站1-1
调度员工作站1-2
系统维护工作站 系统维护打印机 远程维护 MODEM
以太网交换机 磁带机
实时打印机 切换装置
报表打印机
画面拷贝机
通信前置机1
通信前置机2 Web服务器
信息输入输出
通信处理
外设
UPS
复示终端
供电段复示终端
信道
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牵引供电SCADA系统
特点: 客户/服务器（C/S）结构 • 指网络中服务的提供方式，请求服务的一方叫 客户方，提供服务的一方叫服务器方。 • 数据集中管理、安全可靠和数据一致性强，多 用户共享主机系统的数据资源和外设资源，共 享资源能力强,降低了系统成本。