摘要：以呼和浩特地鐵1號線電力監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹了軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能，主要由控制中心電力調度系統(tǒng)、系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡和變電站綜合自動化系統(tǒng)組成。

關鍵詞：軌道交通；電力監(jiān)控；人機界面

引言

城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)主要對城市軌道交通各變配電站、接觸網(wǎng)等電力設備的運行進行分層分布、遠程實時監(jiān)控，處理供變配電系統(tǒng)的各種異常事故和報警事件，確保系統(tǒng)的正常運行。過去，電力監(jiān)控系統(tǒng)單獨建設，集成度低，各變電站的接口方式和接口協(xié)議不同，使用困難，維護繁瑣，不能滿足綜合調度管理和運行穩(wěn)定性的要求。本文提到的電力監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：電力監(jiān)控軟件分散布置，主要安裝在控制中心和全線各變電站，各變電站具有設備監(jiān)控功能，中心具有全線變電站設備集中監(jiān)控和統(tǒng)一調度控制功能；緊急情況下，控制中心遙控功能可下放到變電站，變電站具有設備遠程控制功能；系統(tǒng)采用冗余設備和網(wǎng)絡結構，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；使用豐富的人機界面，方便用戶操作和維護，如報警推圖、故障統(tǒng)計報表、趨勢分析、功率報表等。

1系統(tǒng)結構

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要分布在控制中心、車站和變電站。系統(tǒng)采用熱備冗余的方式，保證了系統(tǒng)的高可用性，通常集成在綜合監(jiān)控中（ISCS）在系統(tǒng)內，控制中心調度系統(tǒng)、各變電站綜合自動化系統(tǒng)和系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡共同構成全線完整的電力遠程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)按照集中調度和分散儲備的原則進行設計。這種工作模式確保站級能夠wan全獨立于水平，并在降級模式下接管中心級的大部分功能。

1.1控制中心系統(tǒng)結構

控制中心電力監(jiān)控系統(tǒng)設備包括服務器、存儲、三層工業(yè)以太網(wǎng)核心交換機、工業(yè)網(wǎng)絡擴展交換機、信息安全設備、調度員雙屏工作站、打印機和大屏幕系統(tǒng)（OPS）等等?？刂浦行姆掌鞑渴鹑€電力監(jiān)控數(shù)據(jù)庫副本，通過系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡與全線變電站通信控制器設備進行通信，然后在工作站上顯示收到的信息。

調度大廳設備：線路調度輔助工作站2套；環(huán)調工作站2套；電調工作站2套；維修工作站1套；總調工作站1套；交換機1套（冗余）；事件打印機3臺；報表打印機1臺；彩色打印機1臺；中央機房設備：區(qū)域實時服務器7臺（冗余）；中心歷史服務器1套（冗余）；2套區(qū)域實時服務器(冗余)；可視化數(shù)據(jù)分析服務器1臺，中心FEP1套(冗余)；磁盤陣列2套。

1.2系統(tǒng)骨干網(wǎng)

控制中心與全線各車站骨干網(wǎng)交換機形成電力監(jiān)控系統(tǒng)內的局域網(wǎng)。骨干網(wǎng)采用雙環(huán)結構，通過通信系統(tǒng)提供的1000mbps單模光纖連接。交換機是工業(yè)以太網(wǎng)交換機。當其中一個環(huán)路有斷點時，網(wǎng)絡仍然可以正常運行。當一個環(huán)路中有兩個斷點時，網(wǎng)絡會自動切換到另一個熱備網(wǎng)絡。中央局域網(wǎng):由兩臺千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機構建，兩臺交換機相互冗余，采用TCP/IP協(xié)議，符合IEE802.3標準；車站級局域網(wǎng)。各車站局域網(wǎng)也由兩臺千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機構建，兩臺交換機相互冗余，采用TCP/IP協(xié)議，符合IEE802.3標準。

1.3變電所綜合自動化系統(tǒng)

變電站綜合自動化系統(tǒng)分布在全線各變電站，對電力設備進行控制和監(jiān)控(臨站環(huán)網(wǎng)設備可監(jiān)控)；可獨立運行，無人值守。該系統(tǒng)由一個監(jiān)控工作站、兩個冗余通信控制器和間隔設備組成。監(jiān)控工作站部署原始數(shù)據(jù)庫，通過管理網(wǎng)絡與通信控制器通信，通信控制器通過變電站現(xiàn)場總線連接間隔設備。

圖1變電所綜自動化系統(tǒng)結構

2系統(tǒng)功能

2.1控制和操作功能

電調可在控制指揮中心調度工作站集中控制全線變電站設備，包括單獨控制、程序控制、遠程回歸等。遙控權限默認在控制中心，變電站無控制權限，變電站可向中心請求設備控制權限，中心電源轉移確認后移交變電站。中心和變電站可通過遙控權限轉移功能實現(xiàn)遙控權限轉移管理，設備控制權限可通過權限轉移和強制回收轉移到中央調度員和其他級別操作員之間；此外，在特殊情況下（中央服務器停機、中央與變電站通信中斷）中心的遙控權限自動下放到變電站。此時，變電站也具有遙控功能。故障恢復后，由中央調度人員確認，權限轉回控制中心。

2.2數(shù)據(jù)采集與處理功能

遙信。電力監(jiān)控系統(tǒng)收集變電站各設備的遙信信息，包括位置遙信（雙位置）和保護遙信（單位置）。根據(jù)通信協(xié)議的不同，設備的狀態(tài)通過主動或輪查發(fā)送給電力監(jiān)控系統(tǒng)，并實時顯示在人機界面上。位置遙信包括各開關的位置、位置、開關柜手車的工作位置、試驗位置、退出位置、各設備的啟停狀態(tài)、接觸網(wǎng)的帶電狀態(tài)等。遙信保護包括過流保護、零序過流保護、過載報警、重合閘失敗報警、變壓器超溫跳閘、整流器超溫跳閘、系統(tǒng)過壓、失壓報警、設備異常報警信號。

遙測器。電力監(jiān)控系統(tǒng)收集三相電流、零序電流、三相電壓、線電壓、系統(tǒng)功率、頻率、功率因數(shù)、電度、設備溫度等遙測信息，如35kV系統(tǒng)、1500V系統(tǒng)、變壓器、400V系統(tǒng)、能饋逆變裝置等。遙測是通過周期掃描收集的，可以設置收集周期，長度不小于60秒。遙測數(shù)據(jù)以周期的形式保存在歷史服務器中。根據(jù)收集的電度信息，可以生成日用電報表、周報表、月報表和年報表；根據(jù)收集的電壓、電流和溫度，可以通過棒圖和圖形列表顯示；根據(jù)保存的遙測信息，可以在趨勢圖中打開，了解設備在任何時候的工作狀態(tài)。

2.3顯示和操作功能

中央電力調度和變電站值班人員通過監(jiān)控工作站的圖片監(jiān)控變電站的設備。監(jiān)控工作站的主要功能包括：用戶登錄、注銷功能、開關設備遙控、程序控制操作功能、開關設備遙信、遙控監(jiān)控功能、開關設備權限轉移操作功能、歷史事件、報警查詢、打印功能、功率報表統(tǒng)計功能、定值組投退功能。

中央電力調度工作站圖形圖。根據(jù)用戶權限的不同，系統(tǒng)為OCC操作員提供PSCADA全線設備的不同監(jiān)控圖片。主要圖片有:全線一次系統(tǒng)圖；全線供電分區(qū)系統(tǒng)圖；全線35kV系統(tǒng)圖；全線1500V系統(tǒng)圖；全線35kV母線電壓柱圖；全線1500V母線電壓柱圖；全線1500V開關反饋電流柱圖；全線1500V程控送電；全線1500V程控停電；全線1500V接觸網(wǎng)狀態(tài)圖；全線35kV系統(tǒng)、1500V系統(tǒng)、400V系統(tǒng)模擬量顯示圖；趨勢和報告顯示圖；控制權限轉移圖。

變電站圖形圖。變電站一次系統(tǒng)圖；10kV系統(tǒng)圖；1500V系統(tǒng)圖；400V系統(tǒng)圖；信號光字圖；通信結構圖；變電站布局圖；模擬測量圖；電能圖；有源濾波信息圖；交直流屏信息圖；溫控器信息圖；整流柜信息圖；負柜信息圖；接口柜信息圖；軌道電位信息圖；自動屏幕圖；排水柜圖；雜散電流圖；控制權限轉移圖；遙控組屏蔽。

2.4報警功能

當供電設備發(fā)出跳閘、故障等信號時，電力監(jiān)控系統(tǒng)會自動推送報警圖片，并發(fā)出報警聲，提示相關人員。

人機界面報警顯示；中央調度系統(tǒng)音響；變電所報警音響報警；

3系統(tǒng)應用

3.1控制中心調度系統(tǒng)系統(tǒng)

呼和浩特地鐵1號線設有2個主變電站，22個變電站，其中牽引降壓混合變電站11個，降壓變電站11個?？刂浦行恼{度系統(tǒng)負責監(jiān)控、事故報警查詢、程序控制停電、趨勢查詢等功能。

3.2變電所綜合自動化系統(tǒng)

變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)收集變電站供電設備的遙信和遙測信息。信息在HMI界面上實時刷新，使值班人員及時了解現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)。主要監(jiān)控對象包括：35kV開關柜、1500V開關柜、0.4kV開關柜、牽引變壓器、整流器、配電變壓器、排水柜、軌道電位、再生逆變裝置等。當控制中心與變電站失去通信時，中心的控制權自動下放到變電站。此時，變電站系統(tǒng)管理員登錄監(jiān)控工作站賬戶，對設備進行緊急監(jiān)控。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

4.1概述

對于用戶變電站（一般35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接觸無線溫度測量產(chǎn)品、電能質量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化綜合監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站、配電、電力安全運行和更全面的管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開關、變電站和配電室。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化和無人值守要求，為35kV及以下電壓等級開發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應用于電力自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓等級的城市電網(wǎng)、農村電網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)變電站的控制和管理，滿足變電站無人值守或少人值守的需要，為變電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

4.2 應用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

4.3 系統(tǒng)架構

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結構、光纖星型網(wǎng)絡結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結構，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

4.4 系統(tǒng)功能

實時監(jiān)測；電參量查詢；曲線查詢；運行報表；實時告警；歷史事件查詢；電能統(tǒng)計報表；用戶權限管理

網(wǎng)絡拓撲圖；電能質量監(jiān)測；遙控功能；故障錄波；事故追憶；Web訪問；APP訪問；

4.5 系統(tǒng)硬件配置

5 結語

綜上所述，隨著科技的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)將對軌道交通的建設起著越來越重要的作用，如在我國的智能城軌建設中，還可以通過對所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來即時生成相關的維修管理內容，實現(xiàn)系統(tǒng)中信息的在線交流等，所以本系統(tǒng)仍需改進和提高以滿足現(xiàn)代化的設備運營需求。

參考文獻

[1] 黃昱旻 . 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構成及優(yōu)化 [J]. 城市軌道交通研究 ,2010,10.

[2] 駱漢賓 , 宮培松 , 等 . 地鐵設計管理系統(tǒng)的研究與應用 [J]. 鐵道工程學報 ,2013,9.

[3] 李 鵬.城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版