电力监控系统又称为电力远动系统，简称PSCADA系统，是以现代计算机、网络、自动化及信息技术为基础的新型计算机集成系统。系统可集成多个轨道交通自动化专业子系统，并可在集成平台支持下对轨道交通各专业进行统一监控，可实现各专业系统的信息共享及系统之间的联动控制，提高运营效率。
轨道交通电力监控系统是在供电系统设备的远程状态监控及远程控制的需求基础上逐步发展起来的。它对轨道交通供电系统中牵引降压混合变电所、降压变电所、跟随所、主变电所等不同变电所内的高压设备、中压设备、低压设备、直流设备、交直流电源屏、排流柜、轨道电位限制装置等对象进行监视、测量、控制，实现对各种设备的信息釆集、数据的分析处理、报表的统计、事故报警、历史信息查询等控制功能，因而对于保障城市轨道交通的安全运行具有重要的意义。
轨道交通电力监控系统由控制中心的电力调度系统（含车辆段的复示系统）、变电所综合自动化系统及联系两者间的通道三部分组成，其中控制中心的电力调度系统作为一个子系统纳入综合监控系统（ISCS），包括电力调度系统、供电复示系统、通信通道及通信设备等部分；变电所综合自动化系统则设置在全线的主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所内。跟随所不单独设变电所综合自动化系统，纳入为其供电的主变电所、牵引降压混合变电所或降压变电所内。变电所综合自动化系统由站级管理层、网络通信层、间隔设备层、维护设备等部分组成。通信通道是利用综合监控系统组建的骨干传输网。
轨道交通电力监控系统网络结构图如图10.1所示。
图10.1 轨道交通电力监控系统网络结构图
一、控制中心电力调度系统
控制中心电力调度系统的主要设备包括：系统局域网络设备（中心机房网络交换机、调度大厅接入交换机、防火墙）、服务器（系统服务器、前置服务器）、工作站（调度员工作站、系统维护工作站、数据文档工作站、综合信息工作站、视频监视工作站）、打印机及其他网络连接附件、UPS电源等。
1. 系统局域网络
电力调度系统的局域网络釆用双以太网的结构，互为备用。正常状态下双网同时工作，可根据需要分担不同的数据传输或是平衡网络的负荷；当任一网络发生故障时，系统发出报警信息，在一定时间内由非故障网络承担全部的数据传输，保证系统的持续运行。系统根据不同功能要求进行网段划分，以保证系统网络的效率、安全性及可靠性。
网络结构采用开环总线型结构，配置以太网交换机，通信协议采用TCP/IP协议。传输媒介采用高品质的超6类双绞线或光纤，通信速率不小于100 Mbps。系统网络具有良好的扩展性，网络节点的增加，不会影响网络性能。
2. 服务器
两套功能、性能相近的系统服务器作为网络内其他计算机的共享资源。当一套服务器故障时，系统自动切换到另一套服务器上，故障信息在打印机上打印，并在另一台服务器系统故障画面上显示故障信息。系统服务器具有数据流控制及管理功能，两套系统服务器支持数据校验以确保数据库一致，同时提供对双机工作状态的在线检测。此外，还进行数据的后台处理、历史数据库的管理、网上节点资源分配等工作。
前置服务器可以实现与变电所监控系统的远方通信，完成数据的发送、接收以及数据的预处理。两套功能完全相同的前置服务器用于系统的网络管理和数据处理，并为所有客户机提供实时数据库的访问服务。服务器集中管理整个网络的用户账号（ID）、口令和客户权限，高实时性地更新和处理系统的实时数据库。两套服务器采用热备用的方式互为备用、自动切换，确保整个系统的安全可靠。当主用的前置服务器产生故障时，系统可自行转换到备用的前置服务器，信息记录自行保存在系统警报表中。
前置服务器的接入容量应满足现场被控站接入的需要，并留有一定的扩展裕度，保证能处理不少于10万点监控数据的要求。
3. 工作站
（1）调度员工作站
调度员工作站用于调度人员的日常控制、监视和调度管理工作。两个工作站完全等价、并行工作，任一时刻两者均能同时监视各种信息，但在任意时刻仅允许一台操作员工作站发出控制命令。每个调度员工作站可对调度员的控制操作及对供电系统进行实时监视，对所管辖范围内的供电系统进行调度管理。此外，该调度员工作站同时还具有兼顾运营管理功能，完成调度文档管理、统计报表生成制作等功能。
（2）维护工作站
维护工作站用于维护系统软件、定义系统运行参数、定义系统数据库及编辑、修改、增扩人机界面画面等工作；并同时具有网络管理功能，对全线网络设备进行设置和管理。当调度员工作站故障时，通过系统设置可作为备用临时替代调度员工作站使用；具备系统维护及网络管理功能。
（3）数据文档工作站
数据文档工作站主要用于利用各种实时数据和报表组态工具对数据进行选择、组合、累积、统计等加工处理，生成各种报表。
4. 防火墙
防火墙设备采用机架式结构，安装于前置服务器柜内。支持硬件防病毒功能、流量监控功能。
5. 网络打印机
系统配置两套具有网络功能的打印机，用作事件打印、报表/画面打印、程序打印。打印机接入系统双网，以实现两套打印机的网络共享。
6. 中心UPS电源
中心UPS电源可提供应急不停电电源。
二、供电复示系统
供电复示系统一般设置于停车场电车间调度室，为满足运营统一管理的需要，在主变电所等处也可以增设复示系统，用于运营人员灵活监视全线变电所设备、接触网设备的运行情况及对全线进行杂散电流监测，使供电维护人员及时了解现场事故信息，提高处理事故的工作效率，缩短停电时间。供电复示系统还可与控制中心实现远程通信，完成维修调度作业计划的发送和接收，为检修人员提供第一手信息资料。
供电复示系统主要设备包括：1套复示工作站、1套设备管理工作站、1套交换机、1台打印机、1套UPS及工作台等。复示工作站配置等同于控制中心系统维护工作站，用于电力监控系统的复示；设备管理工作站等同控制中心数据文档工作站，用于设备管理和杂散电流监测系统的监视；交换机用于复示系统的组网和远程通信，并配置光电转换装置用于连接到远程通信通道；UPS电源釆用在线工作方式，为复示系统提供15分钟备用电源。
如图10.2所示为供电复示系统工作场景。
图10.2 轨道交通电力监控供电复示系统
三、通信通道及通信设备
1. 控制中心与各被控站之间的通信通道
控制中心与被控站之间由通信系统提供两路100 M以太网双通信通道，在各站点通信设备室内提供两个标准的独立网络端口，接口形式为10/100 M自适应以太网接口，物理接口为RJ 45。通信设备室至变电所采用光纤通信；如果控制中心通信设备室至电力监控系统机房的距离超过100 m，也釆用光纤通信；由电力监控系统提供光缆和光电转换等连接附件，并负责连接。
主变电所就近车站内的变电所设置两套通道扩展交换机，用于远程通道的扩展。主变电所综合自动化系统先接到该两套通道扩展交换机上，再接入通信以太网通道。
2. 控制中心与停车场复示系统之间的通道
控制中心与停车场复示系统由通信系统提供两路10 M专用以太网通信通道，两点各提供标准的独立网络端口，接口形式为10/100 M自适应以太网接口，物理接口为RJ 45。停车场通信设备室至供电车间采用光纤通信，由停车场综合布线专业提供综合楼与信号楼之间的光纤资源，并提供电力监控光电转换设备电源及安装位置，电力监控系统负责连接，接口在综合布线间光纤配线架。
四、变电所综合自动化系统
变电所综合自动化系统采用分层分布式结构，系统分为三层：站级管理层、网络通信层和间隔设备层。典型结构如图10.3所示。
站级管理层主要包括站控主单元、电源、交换机和报警装置等；网络通信层包括所内通信网络和接口设备；间隔层包括分散安装于开关柜内的微机保护测控单元、信息采集单元、智能测控单元等设备，间隔设备单元通过所内通信网络层与站级管理层进行数据交换。
图10.3 变电所综合自动化系统典型结构
1. 站级管理层
站级管理层的设备安装在专用机柜（控制信号盘）内，控制信号盘安装在变电所控制室内，盘上安装有站控主单元、人机接口单元（按键式液晶显示器）、测控装置（数字I/O和模拟I /O）等设备，并预留供便携式计算机及打印机操作的可拉出活动支架的位置。盘上设有音响报警装置，具有事故、预告两种音响，并设置音响“投入”、“撤除”转换开关。音响为自动复归方式，报警时间可调整。控制信号盘上还装设相关控制信号继电器、试验继电器（用于与控制中心的通道测试），配置轨电位变送器、报警信号灯等。
（1）站控主单元
站控主单元为变电所综合自动化系统的信息中心，用于实现各类基础设备与监控工作站、综合监控系统之间的通信传输，接收电力调度中心或变电所控制室的指令，向基础设备层的设备发布指令，收集并处理从基础设备采集到的各类信息。站控主单元应采用处理能力强、可靠性高、实时响应速度快的工业级通信控制器，应具有看门狗、自诊断、自恢复功能，输入输出接口可扩充。
（2）通用测控单元
其用于对硬接线的I /O数据进行采集。具有完备的直流测量、开关量采集、控制等功能。
（3）一体化监控计算机
控制信号盘前面板配置工业级一体化工作站、键盘等设备，通过菜单检索及数据输入、浏览阅读等操作功能键，可调看所有数据内容包括测量值、各种事件信息、自检信息等；以汉字显示方式实现人机对话，完成各项所内集中监控功能。
2. 网络通信层
（1）所内监控网络
监控网络由所内通信网络及网络接口设备组成。采用光纤以太网、单网结构，网络拓扑结构采用星型连接，单节点的故障不影响网上其他节点，易于故障的查找与隔离。网络通信速率为10/100 M自适应，底层通信协议为TCP/IP，应用层通信协议在设计联络时确定。网络节点容量不小于64个，并预留足够的接口扩展容量。每类开关柜提供一套独立的光纤以太网接口设备（35 kV和1 500 V开关柜的光纤以太网接口设备由开关柜厂家提供，0.4 kV开关柜的光纤以太网接口设备由施工方提供）完成所内通信网络与开关柜内测控保护单元的接口。
（2）交换机
每面控制信号盘配置工业级光纤交换机一台，用于建立免受电磁干扰的宽带交换式所内通信网络。光纤交换机具有充足的光交换端口，并支持光口和电口的任意混配，用于连接不同设备群上的所内通信网络接口，满足变电所综合自动化系统测量、控制、保护的通信技术要求。应用层通信协议采用国际通用标准，通信传输速率为10/100 Mbps，可通过通信规约收集SOE信息。
3. 间隔设备层
间隔设备层单元包括分散安装于供电设备就地的微机保护测控单元、信息采集审元、智能测控单元等装置以及采用硬接点输出的现场设备。
（1）牵引降压混合变电所的间隔设备单元
牵引降压混合变电所的间隔设备单元包括：35 kV各开关柜综合保护测控单元；35 kV进、出线开关柜线路光纤纵差保护单元；35 kV整流变压器开关柜的计量表计；负极柜保护测控单元；1 500 V直流进线柜保护测控单元；1 500 V直流馈线开关柜保护测控单元；接触网电动隔离开关控制单元；0.4 kV开关柜测控单元及PLC；整流变压器温控器；整流器PLC；动力变压器温控器；交、直流盘智能监控单元；单向导通装置、排流柜、轨电位、故障总信号的测控装置；有源滤波装置与智能监控单元。
（2）降压变电所的间隔设备单元
降压变电所的间隔设备单元包括：35 kV各开关柜综合保护测控单元；35 kV进、出线开关柜线路光纤纵差保护单元；0.4 kV开关柜测控单元及PLC；动力变压器温控器；交、直流盘智能监控单元；单向导通装置、排流柜、轨电位、故障总信号的监控单元；有源滤波装置与智能监控单元。
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