牵引供电SCADA系统参考资料

牵引供电SCADA及安全监控系统参考资料1 牵引供电SCADA系统概述1.1 SCADA系统组成SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）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。

所谓远动系统的一般定义为“用电气化手段通过一个或多个相互连接（或非连接）的通道，对远方处于分散状态的生产过程的集中监测，控制和集中管理”。

牵引供电远动系统即是远动系统在铁道电气化方面的—个最典型的应用。

远动系统中采用的远动技术已作为一门独立学科，它是建立在自动控制理论、计算机技术、现代通信理论和技术之上发展起来的一个交叉学科，并随着这些技术的日益发展而迅速发展。

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系统的基本结构图1.1 SCADA系统结构展开图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。

在被控站内完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能的设备称为远动终端（Remote Terminal Unit，即RTU）。

习惯上还把由被控站发送监控站的信息，如遥测信息、遥信信息等称为上行信息，所用的信道为上行信道。

把监控站发往被控站的信息，如遥控信息、遥调信息等称为下行信息，所用的信道称为下行信道。

1.2.1 远动信息的传输在信道中传输的远动信息分为上行信息和下行信息。

（1）下行信息：从调度端发往被控站的信息称为下行信息（如下发遥控，遥调令），所有通道称为下行信道（2）上行信息: 从被控站发往调度端的信息称为上行信息（如被控站要上送的测量量，开关状态及事故信号等），所有信道称为上行信道。

从远动系统信息传送方式分为两大类，即循环传送方式（CDT）和查询传送（Polling）方式。

（1）CDT方式（循环传送方式）：以被控站的远动装置为主，周期地采集数据，并且周期性地以循环的方式向调度端发送数据，即由被控端传送遥测、遥信量给调度端。

（2）Polling方式（查询传送方式）：以调度端为主，由调度端发出查询命令，被控端按发来的命令工作，被查询的站向调度端传送数据或状态信息。

1.2.2 运动系统的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，l:N工作方式及M:N工作方式。

1:1工作方式：指1个调度端对应1个被控站；1:N工作方式：指1个调度端对应N个被控站；M:N工作方式：指M调度端对应着N个被控站。

1.2.3 SCADA系统的类型根据远动系统所采用的信道，被控站及调度系统的结构不同可有多种分类。

（1）按信道结构分：即按传送信号是利用有线信道还是无线信道进行传送，可分为有线和无线远动系统，如站场隔离开关的无线远动装置。

（2）按被控端结构分：可分为常规远动系统和综自远动系统。

（3）按调度端结构分：可分为单机系统、双机系统和网络化系统。

1.3 SCADA系统基本概念1.3.1 运动系统基本概念（1）遥控：遥控是从调度所发出命令以实现远方操作和切换。

这种命令只取有限个离线值，通常只取两种状态指令，例如命令开关的“合”，“分”指令。

遥控分为单控，程控。

（2）遥调：遥调是指调度所直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整，如调整变电所的某些量值（如变压器等可进行分级调整）。

（3）遥测：遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所。

牵引供电系统的主要遥测对象如下：✧变电所•进线电压•进线电流•主变功率•27.5KV母线电压•主变一次侧有功电度、无功电度•馈线电流•馈线故障点参数（馈线号、阻抗值、公里标）•电容补偿装置电流✧开闭所•进线电压•进线电流•27.5KV母线电压•馈线电流•馈线故障点参数（馈线号，阻抗值、公里标）✧分区所•接触网末端电压•馈线电流（4）遥信：遥信是将被控站的设备状态信号远距离传给调度所。

遥信分为几大类：①位置遥信：开关对象的状态信号。

②非位置遥信：初开关对象位置信号外的其他故障状态信息。

如：预告遥信：轻故障信号事故遥信：事故信号③软遥信：非常规节点遥信，由变电所综合自动化系统软件判定后给出。

对牵引供电系统涉及的遥信量可为以下几大类：✧变电所•遥控对象位置信号•中央信号（包括事故总信号、预告总信号，自动装置动作、控制回路断线，控制方式、所内监视、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等）•进线有压／失压，自投投入／撤除信号•牵引变压器的各类故障信号（含保护动作信号）•电容补偿装置的各类故障信号（含保护动作信号）•动力变压器的各类故障信号（含保护动作信号）•馈电线的各类故障信号（含保护动作信号）•各开关操作机构的工作状态信号•远动装置、远动通道运行状态✧开闭所•中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线、控制方式、所内监视、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等）•遥控对象位置信号•进线各类故障信号（含保护动作信号）•馈电线的各类故障信号（含保护动作信号）•各开关操作机构的工作状态信号•运动装置、运动通道运行状态✧分区所•中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线，控制方式、所内监视、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等）•遥控对象位置信号•馈线的各类故障信号（含保护动作信号）•各开关操作机构的工作状态信号•远动装置、远动通道运行状态（5）遥视：遥视是将被控站设备的视频信号传送给调度所，进行远方图像监视1.4 SCADA系统的发展SCADA系统在牵引供电系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。

在牵引供电SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了牵引供电SCADA系统向更高的目标发展。

SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。

SCADA系统发展到今天已经经历了四代。

第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统。

这一阶段是从计算机运用到SCADA 系统开始到70年代末。

第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统。

在第二代中，广泛采用小型计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX操作系统。

第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护、升级以及与其它联网构成很大困难。

第三代是90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统称为第三代。

这一阶段是我国SCADA系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术、网络技术、通信技术都汇集进SCADA系统中。

第四代是综合SCADA系统的基础条件已经具备，并在21世纪初诞生。

该系统的主要特征是采用lnternet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JA V A技术等技术，继续扩大SCADA系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。

SCADA系统在牵引供电系统的应用技术上已经取得突破性进展，应用上也有迅猛的发展。

其技术在不断完善，不断发展。

当今，随着电力系统以及牵引供电系统对SCADA系统需求的提高以及计算机技术的发展，为SCADA系统提出新的要求。

概括地说，有以下几点：1．SCADA系统与其它系统的广泛集成SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源，为系统分析提供大量的实时数据；同时在模拟培训系统、EMIS系统等系统中都需要用到系统实时数据，而没有牵引供电的实时数据信息，所有其它系统就不能得到牵引供电系统设备运行状态，无法真实的进行培训；EMIS的调度指挥抢修功能也不能很好的实现。

所以SCADA系统如何与其它非实时系统的连接成为SCADA研究的重要课题。

现在SCADA系统已经成功实现与行车调度系统、EMIS系统等的互联。

牵引供电SCADA系统与EMIS系统、地理信息系统、电力、水调度自动化系统、调度生产自动化系统以及办公自动化系统的集成成为综合调度管理系统的一个发展方向。

2．变电所综合自动化SCADA系统被控站以RTU、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。

变电所的综合自动化系统目前已取代常规被控站测控RTU而成为电气化铁道牵引变电所自动化的主导产品。

3．专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究与应用利用这些新技术模拟牵引供电系统的各种运行状态，并开发出调度辅助软件和管理决策软件，由专家系统根据不同的实际情况推理出最优化的运行方式或处理故障的方法，以达到快速判定及分析处理故障的目的。

4．面向对象技术、Internet技术面向对象技术（OOT）是网络数据库设计，将面向对象技术（OOT）运用于开放式SCADA系统是今后发展趋势。

2 牵引供电SCADA系统调度端2.1 概述在牵引供电SCADA系统中，调度中心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，完成天窗作业，处理影响整个牵引供电系统正常运行的事故和异常情况，将分散在几十公里、几百公里以上至上千公里以外的变电所、分区厅、开闭所表征牵引供电系统设备运行状态的信息，迅速、正确、可靠地收集，及时以友好人机界面向调度员显示，并对所有数据进行分析、处理、存储及打印，并转发其它系统共享。