城市轨道交通电力监控系统的设计及发展 王霖

城市轨道交通电力监控系统的设计及发展王霖

发表时间：2019-07-08T12:31:50.230Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：王霖

[导读] 摘要：在电力系统中，通常把电力监控又叫做变电所综合自动化系统，该系统是结合了计算机技术、网络技术、自动化技术以及信息化技术为一体新型的集成系统。

（天津轨道交通运营集团有限公司天津市 300300）

摘要：在电力系统中，通常把电力监控又叫做变电所综合自动化系统，该系统是结合了计算机技术、网络技术、自动化技术以及信息化技术为一体新型的集成系统。通过该系统可以联结电力间隔设备，实现实时监控电力设备状态，通过集成平台的技术支撑对轨道交通实施统一的监控，对各个系统通过信息化的共享以及对各个系统的联动控制，从而提高轨道交通的运行效率。

关键词：轨道交通；电力监控；综合监控；系统设计

一、综合监控系统的特点

综合监控系统（ISCS）是轨道交通各专业自动化系统采用统一的计算机硬件和软件平台形成可数据交互的统一监控平台系统。无论是电力监控（PSCADA）还是机电环境与设备监控（EMCS/BAS），无论是行车调度监控（ATS）还是网络管理系统（NMS），都建立在一个统一的计算机网络平台上由一个统一的软件体系结构支撑。综合监控系统仍然遵循两级调度和三级控制的机制。整个综合监控系统分为中央综合监控系统、骨干网、车站综合监控系统和前置机（FEP）。这样就可以实现轨道交通全线各专业资源共享信息互通。可见综合监控系统不仅克服了分立系统在调度指挥中的不足，而且也是轨道交通调度自动化发展的必然结果。

综合监控系统具有以下特点：

1）采用统一的软硬件平台，维护人员只要维护一组服务器，降低了运营维护的工作量；各类调度员使用同一套软件系统平台，人机界面和操作方式等相同，有益于运行人员的培训。

2）综合监控系统采用分布式结构，任何一个位置在授权下都可完成所集成专业的远控操作。

3）打破专业壁垒，进行跨专业的联合调度。发生紧急情况时，各个专业的子系统要相互联动；综合监控系统可以与各个子系统通讯，易于实现整个系统的信息共享和综合，还可实现不同专业的联动功能。

4）增加面向乘客服务系统，视频监控、广播系统直接跟乘客通讯。

5）可实行能耗管理，分析地铁能耗，实现绿色车站及绿色OCC

6）城市轨道交通综合监控系统是一个开放式系统，其扩展性能良好。

7）灵活的管理层级配置以及友好的人机界面等。

在实际的轨道交通工程应用中，综合监控有网络化的集成系统和信息化的集成系统。这两种结构的系统集成是目前解决轨道交通控制系统一体化问题的有效方案。网络化的集成系统是具有完善的网络结构和强大处理数据能力的服务器系统，适用于控制监测对象多、投资规模大、分多期建设的地铁工程。而信息化的集成系统是结构简单、使用冗余方式的主ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）／ＲＴＵ（远程传输单元）系统，适用于控制和监视对象少、要求设备智能化程度高、投资规模不特别巨大的轻轨工程。

二、轨道交通电力监控系统的设计及应用

2.1轨道交通电力监控系统构架设计及应用

对于轨道交通工程来说，对于电力监控系统的运用至关重要，在系统建构过程当中，要根据城市实际状况来设计与施工，在系统中主要是对车站以及中央管理相互协调和相互制约。轨道交通工程中，监控系统有其自身特点，着重系统稳定性、可靠性的同时，也要兼顾安全性，需要合理的逻辑判定关系保障电力系统稳定运行，同时这项技术所应用范围主要是在一些大型工程当中，其中随着轨道交通工程的发展，对于自动化技术应用越来越多，我国电力工程实际发展和运行过程中，需要从各个方面进行满足，举例来说，对于天津地铁5号线，采用的是北京和利时公司的MACS-SCADA系统，采用通用平台结合专业化应用，建立在两级平台上面向具体项目定制开发，具有极高的开放性，基于标准、易于扩充应用和开发接口，同时有益于提高系统稳定性。

2.2平台化系统的设计及应用

对于轨道交通工程中的电力监控系统来说，平台化技术的应用范围以及平台发展十分适用。对于系统平台化的应用需要从计算机或者是网络等方面进行相关信息的适配，例如，MACS-SCADA软件平台适用于多种不同的计算机操作系统，支持Windows、UNIX、LINUX，采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式系统结构。其次，平台化系统的设计中，对于数据库系统的建立也需要进行控制和管理，需要保证数据能够包含网络访问接口，同时在设计系统过程中，对于技术中总线或者是其他设备通讯协议运用需要根据接口相关标准，也要根据轨道交通实际传输数据量状况进行计算处理。

2.3 MACS-SCADA软件平台的实际应用

当前我国城市轨道交通中，对于电力监控系统的运用所包含内容众多，站内设备种类较多，交流综合保护装置、直流保护装置、交直流屏等设备与自动化系统的通信形式有以太网络形式、串口方式等，接口协议也多种多样，在工程中运用MACS-SCADA软件平台能够获得更好工程效率和发展效果，这项软件采用分层分布式、具有良好开放性和扩展性的、抗干扰能力强、可靠性高的PSCADA系统作为牵引降

压混合变电所、区间牵引变电所、跟随式降压变电所的自动化系统，对于网络的开放性进行考虑，从前期进行设计再到后期到实际应用工作中，满足电力设备监控系统的实际需求，适应设备中关键环节，针对变电所内交、直流系统并存、保护设备类型及保护方式较多、保护联锁关系复杂进行配置，从而保证电力监控系统的正常运用。

三、轨道交通电力监控系统展望

3.1加强分析功能，加强预测预警和故障处置功能

现有轨道交通的维修的机制是定期检修结合故障修，如运营过程中发现问题，调度通知专业人员来维修；是一种被动的维修机制，定期的检修对于新设备及年久的设备也是增加损耗的负担。新型电力监控系统应加强数据挖掘和大数据分析功能，以大量数据为基础，统计各种电流电压特征量，提前捕捉异常征兆，并针对预测故障部件进行预警，让维修提前介入处理，把问题消灭在萌芽阶段。

分析的基础是大量的数据，这就需要新型电力监控系统，能够整合与电相关的尽量多的数据来进行综合的评判和分析，对数据采集存储并进行趋势分析有较强要求，以便进行异常的预测和预警。

3.2建立网络化运营、维保一体化机制

轨道交通网络化运营以及区域化维保，需要新型电力监控系统打破专业瓶颈，以区域标记设备，能够综合本区域相关数据呈现相应专业。同时新型的电力监控系统，应能够建立运营、维保紧密结合的一体化的平台，使得运营和维保能够协同工作，以保证轨道交通电网的稳定高效的运转。

3.3增强通讯可靠性

未来随着电力监控功能的增强，监控系统的稳定可靠运行显得尤其重要，稳定的软硬件环境以及可靠的通讯保障必将是未来发展的重点，全冗余的网络结构以及数据通道冗余，增强通讯的可靠性，以保证监控系统的稳定状态。

四、结语

伴随着现代科学技术的飞速发展，高度集成的信息监控系统，是城市轨道交通电力监控系统未来的发展趋势。但是结合城市轨道交通电力监控系统建设的实际经验，综合监控系统的缺点比较明显得以展现，是未来电力监控系统需要重点解决的问题。今后城市轨道交通电力监控系统的建设和使用，首先应该选择一个符合行业应用的系统平台，制定相应的规范和标准，使城市轨道交通中的电力监控系统能够全面得以应用和发展。

参考文献：

［1］任觅．可靠性分析背景下城市轨道交通供电PSCADA系统设计及实现分析［J］．中国新技术新产品，2015（06）．［2］范永华．城市轨道交通信号维护支持系统的方案设计［J］．自动化应用，2014（03）．

［3］吴玉怀，周伟建，万能海．新型轨道交通电力监控系统［J］．工业控制计算机，2013（01）．