題 目： 城軌監(jiān)控技術(shù) 院 系： 電 氣 工 程 系 專 業(yè)： 城 軌 供 電 年 級： 2009 級 姓 名： 王 永 恒 指導(dǎo)教師： 孟 軍 西南交通大學峨眉校區(qū)2013年 2月 27 日西南交通大學課程設(shè)計課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書專 業(yè) 城軌供電 姓 名 王永恒 學 號 20098088 開題日期： 2012 年 11月 23日 完成日期： 2013年 2月27日 題 目 城軌監(jiān)控技術(shù)課程設(shè)計一、設(shè)計的目的城軌監(jiān)控技術(shù)課程設(shè)計是配合“城軌監(jiān)控技術(shù)”理論教學而設(shè)置的一門實踐性課程，主要目的是通過該課程設(shè)計使學生了解城市軌道交能電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)成及關(guān)鍵性技術(shù)，進一步鞏固所學知識并能夠合理利用。熟悉有關(guān)“規(guī)程”和“設(shè)計手冊”的使用方法。初步掌握城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計步驟和方法。 二、設(shè)計的內(nèi)容及要求 (原始資料附后)1. 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的主要設(shè)計原則和主要設(shè)計標準； 2. 根據(jù)原始資料確定城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的功能； 3. 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及配置； 4. 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計：主要功能、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟硬件配置 5. 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)變電所綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計：主要功能、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟硬件配置等； 6. 復(fù)示終端系統(tǒng)設(shè)計：主要功能、系統(tǒng)構(gòu)成、軟硬件配置等； 7. 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)遠程通信通道設(shè)計：通信通道方案選擇及實現(xiàn) 8. 系統(tǒng)主要設(shè)計指標； 9. 附件：（1）主要工程數(shù)量表、（2）主要設(shè)備表；（3）系統(tǒng)容量要求表、（4）四遙對象概數(shù)表、（5）電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖、（6）中央監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成圖；（7）變電所綜合自動化系統(tǒng)構(gòu)成圖；（8）復(fù)示終端系統(tǒng)構(gòu)成圖。 所有設(shè)計內(nèi)容用A4紙打印成冊，包括封面、前言、摘要、設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計正文、附件、參考書目等； 三、指導(dǎo)教師評語 四、成績 指導(dǎo)教師 （簽章） 年 月 日I西南交通大學課程設(shè)計西南交通大學課程設(shè)計城軌監(jiān)控技術(shù)課程設(shè)計原始資料1.工程概況XX市地鐵X號線工程全長26.188公里，其中線路中間段為地下線，兩端為地上線，全線共設(shè)車站22座，（其中地下站13座，高架站8座，地面站1座），車輛段、停車場、控制中心和綜合辦公樓各一座。地鐵電動車組受電方式為DC750V接觸軌上部受電方式。地鐵供電系統(tǒng)采用集中供電方式，分別由A、B、C、D四個35/10kV主變電所向地鐵沿線AC10kV/DC750V牽引變電所及10/0.4kV降壓變電所供電。全線共設(shè)主變電所4座、牽引降壓混合變電所16座、降壓變電所8座、跟隨式變電所2座。2.環(huán)境條件2.1電力調(diào)度中心控制室和機房環(huán)境環(huán)境溫度：+540相對濕度：10%90%海拔高度1000m大氣壓力：86108kpa振動：f10Hz，振幅為0.3mm；10Hzf150Hz時，加速度為0.1m/s2。工作電源：兩路獨立的380/220V電源；波動范圍：-15%+10%地震烈度：7度接地電阻12.2牽引、降壓變電所內(nèi)環(huán)境 控制室溫度：-5+45 開關(guān)柜溫度：-10+55 環(huán)境溫度在-5+40時，最大變化率10/h，設(shè)備應(yīng)能滿足技術(shù)規(guī)格書所規(guī)定的精度要求，環(huán)境溫度在-10+55時，設(shè)備應(yīng)能正常工作，不誤動、不拒動。 相對濕度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%（25）；有凝露的情況發(fā)生。 海拔高度1000m地震烈度：7度3.設(shè)計內(nèi)容3.1設(shè)計依據(jù)及范圍3.1.1設(shè)計依據(jù)1國家計委項目建議書批復(fù)文。2XX市地下鐵道X號線工程可行性研究報告。3設(shè)計合同。4XX市市政工程局技術(shù)委員會關(guān)于對XX市地下鐵道X號線可行性研究報告的評審意見。3.1.2設(shè)計范圍1控制指揮中心內(nèi)電力監(jiān)控調(diào)度中心的設(shè)計，電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計；2綜合維修基地供電車間復(fù)示終端設(shè)計；3控制站與被控站之間遠動通道設(shè)計；4新建及改建主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所的監(jiān)控系統(tǒng)被控站通信接口設(shè)計；5監(jiān)控系統(tǒng)與通信、信號、房建、電力配電等其他專業(yè)之間的接口設(shè)計。3.2SCADA系統(tǒng)構(gòu)成3.2.1主要設(shè)計原則1電力監(jiān)控系統(tǒng)由控制站、遠動通道及被控站組成。2控制站采用計算機型電力集中監(jiān)控裝置，1：N結(jié)構(gòu)。3問答式通訊規(guī)約，通道結(jié)構(gòu)為點對點方式。4通道采用地鐵綜合通信光纖網(wǎng)中的專用通道，并設(shè)置主用和備用通道，主備通道能實現(xiàn)手動及自動切換。5控制站與通信站及被控站與車站通信機械室之間為雙絞線形式的RS485或RS422接口。6控制站具備與其它系統(tǒng)的通信接口能力。7系統(tǒng)設(shè)備選型立足于國產(chǎn)化。3.2.2主要設(shè)計標準1遠動系統(tǒng)和設(shè)備（IEC870-88）2地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件（GB/T13730-92）3遠動終端通用技術(shù)條件（GB/T13729-92）4計算機場地技術(shù)要求（GB/2887-89）5地下鐵道設(shè)計規(guī)范(GB50157-92)6地鐵直流牽引供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB/T10411-89)7鐵路電力牽引供電遠動系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(TB10117-98) 3.3系統(tǒng)構(gòu)成和基本配置 完成系統(tǒng)控制站、被控站及遠動通道的構(gòu)成及硬件配置設(shè)計，完成電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。3.4確定監(jiān)控內(nèi)容 根據(jù)變電所主接線圖確定遙控、遙測、遙信對象，完成四遙對象概數(shù)表。4 附圖：主變電所主接線圖、牽引降壓變電所主接線圖、降壓變電所主接線圖 摘 要 城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種大型的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。它基于系統(tǒng)骨干網(wǎng)，通過專業(yè)接口裝置，在SCADA系統(tǒng)軟件平臺上實現(xiàn)多專業(yè)、多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、信息集成和信息共享，為城市軌道交通科學和高效的運營組織和管理提供先進的技術(shù)手段。本文通過設(shè)計中央監(jiān)控主站、變電站綜合自動化系統(tǒng)、通信信道，對城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的整體概貌有一個清楚的認識。本文主要介紹中央監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與功能及其配制、網(wǎng)絡(luò)采用的方案、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能及其配置，網(wǎng)絡(luò)接線方案等。在變電站提供復(fù)示終端，為工作人員實時了解變電站的運行情況提供一個接口。通信信道主要采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，能夠很好的實現(xiàn)多個專業(yè)的接口。工作人員能及時了解變電站各個設(shè)備、線路以及保護設(shè)備的故障情況，保證城市軌道交通供電系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、正常的運行，為最終實現(xiàn)變電站的無人值守創(chuàng)造條件。關(guān)鍵詞 SCADA系統(tǒng)；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；中央監(jiān)控系統(tǒng)；工業(yè)以太網(wǎng)；變電站綜合自動化系統(tǒng)；復(fù)示終端目錄城軌監(jiān)控技術(shù)課程設(shè)計原始資料II摘 要VI第一章 城軌電力監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)構(gòu)成11.1 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)計原則11.2 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)計標準11.3 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的功能11.4 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與配置2第二章 中央監(jiān)控系統(tǒng)32.1概述32.2 中央監(jiān)控系統(tǒng)功能32.4 中央監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)82.5中央監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案9第三章變電站綜合自動化系統(tǒng)113.1 概述113.2 系統(tǒng)主要功能113.2.1 微機繼電保護的功能113.2.2 監(jiān)視控制功能113.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)方案設(shè)計143.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成143.3.2 變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式163.3.3 變電所綜合自動化系統(tǒng)間隔層設(shè)備組態(tài)模式173.3.4 變電所綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式173.4 系統(tǒng)硬件配置183.5 變電站綜合自動化系統(tǒng)監(jiān)控對象193.6 主要技術(shù)指標19第四章通信信道224.1 工業(yè)以太網(wǎng)224.1.1 網(wǎng)絡(luò)的通信帶寬224.1.2 網(wǎng)絡(luò)的通信媒介224.1.3 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)2242 變電站的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)224.3變電站與中央監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口234.4 傳輸介質(zhì)234.5 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)234.6 變電所綜合自動化系統(tǒng)國產(chǎn)化分析26第五章 復(fù)示終端系統(tǒng)275.1 概述275.2 復(fù)示系統(tǒng)的組成285.3 復(fù)示系統(tǒng)的功能295.4 復(fù)示系統(tǒng)的特點30后 記31參考文獻32附錄一 四遙對象概述表33附錄二 主要工程數(shù)量表35附錄三 主要設(shè)備表36VI第一章 城軌電力監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)構(gòu)成1.1 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)計原則1電力監(jiān)控系統(tǒng)由控制站、遠動通道及被控站組成；2控制站采用計算機型電力集中監(jiān)控裝置，1：N結(jié)構(gòu)；3問答式通訊規(guī)約，通道結(jié)構(gòu)為點對點方式；4通道采用地鐵綜合通信光纖網(wǎng)中的專用通道，并設(shè)置主用和備用通道，主備通道能實現(xiàn)手動及自動切換；5控制站與通信站及被控站與車站通信機械室之間為雙絞線形式的RS485或RS422接口；6控制站具備與其它系統(tǒng)的通信接口能力；7系統(tǒng)設(shè)備選型立足于國產(chǎn)化；1.2 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)計標準1遠動系統(tǒng)和設(shè)備（IEC870-88）2地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件（GB/T13730-92）3遠動終端通用技術(shù)條件（GB/T13729-92）4計算機場地技術(shù)要求（GB/2887-89）5地下鐵道設(shè)計規(guī)范(GB50157-92)6地鐵直流牽引供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB/T10411-89)7鐵路電力牽引供電遠動系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(TB10117-98) 1.3 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的功能 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)主要是對城市軌道交通全線各類變配電所、接觸網(wǎng)等電力設(shè)備運行情況進行分層分布遠程實時監(jiān)視和控制。調(diào)度中心及時掌握各個變電站的運行情況，直接對設(shè)備進行操作，及時了解故障情況，處理供變配電系統(tǒng)的各種異常事故及報警事件，保障系統(tǒng)的正常運行，提升供變配電系統(tǒng)調(diào)度、管理及維修的自動化程度，提高供電質(zhì)量，并且還可做到與其他自動化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢，進行全系統(tǒng)的信息綜合管理，保證系統(tǒng)安全、可靠地運行。1.各級調(diào)度端在其管轄范圍內(nèi)應(yīng)具備基本功能: 接收及處理遠動終端發(fā)送的實時采集數(shù)據(jù)。 又寸可控電力設(shè)備進行遙控操作。 遠動數(shù)據(jù)采集、分析處理及控制。 對實時采樣數(shù)據(jù)進行分析與處理。2.遠動終端應(yīng)具備下列基本功能: 實時數(shù)據(jù)采集及傳送； 接收及執(zhí)行遙控命令并向調(diào)度端發(fā)送返回信息； 具有當?shù)剡x測、選控功能； 遠動終端設(shè)備應(yīng)具有程序自恢復(fù)功能和設(shè)備自診斷功能； 具有信息J面直監(jiān)視功能，并可進行主用、備用通道自動切換；3.數(shù)據(jù)通信通道應(yīng)具備下列基本功能: 完成通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換； 完成調(diào)度端與遠動終端之間的數(shù)據(jù)傳輸；1.4 城軌電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與配置電力監(jiān)控系統(tǒng)由電力調(diào)度中心中央監(jiān)控系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)、通信信道、供電復(fù)示綜端四部分組成。調(diào)度端宜設(shè)在運營管理段的電力調(diào)度室內(nèi)。遠動終端宜設(shè)在變、配電所的控制室內(nèi)、地區(qū)主要負荷供電點處及鐵路沿線車站的集中供電點處。在控制中心及車站集成了電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)、火災(zāi)報警系統(tǒng)(FAS)、PIS、PSD等系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)為這些不同的系統(tǒng)提供了一個綜合信息的平臺，這些系統(tǒng)的主要硬件、軟件均由綜合監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一構(gòu)建，綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)各系統(tǒng)在中心級和車站級的系統(tǒng)功能。系統(tǒng)構(gòu)成圖見附錄一。 控制中心設(shè)備牽引供電安全監(jiān)控子系統(tǒng)的控制中心設(shè)備以牽引供電綜合調(diào)度子系統(tǒng)設(shè)備為核心,經(jīng)計算機網(wǎng)橋設(shè)備與綜合安全監(jiān)控系統(tǒng)控制中心設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。一方面綜合調(diào)度子系統(tǒng)控制中心將接收到的災(zāi)害監(jiān)測等信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后,根據(jù)控制級別要求,由網(wǎng)橋設(shè)備傳輸?shù)骄C合安全監(jiān)控系統(tǒng);另一方面綜合調(diào)度子系統(tǒng)經(jīng)網(wǎng)橋設(shè)備接收來自綜合安全監(jiān)控系統(tǒng)控制中心傳輸?shù)挠嘘P(guān)綜合災(zāi)害監(jiān)測信息;同時兩系統(tǒng)間可實現(xiàn)電子郵件的互傳。牽引供電綜合調(diào)度子系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)配置災(zāi)害信息處理、顯示、打印軟件,同時設(shè)置災(zāi)害信息專用數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫專用區(qū)域,提供人機交互式操作、維護界面；變電所綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備主要包括控制信號盤及其內(nèi)部的主監(jiān)控單元、后臺監(jiān)控計算機、打印機、UPS (不間斷電源) ,以及安裝在各開關(guān)柜內(nèi)的綜合保護測控設(shè)備和智能電子裝置,還有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)等；遠動通信信道電力監(jiān)控系統(tǒng)使用的遠動規(guī)約是車站變電所端和OCC 中央調(diào)度系統(tǒng)端相互交流的語言。第2章 中央監(jiān)控系統(tǒng) 2.1概述電力監(jiān)控系統(tǒng)完成對城市軌道交通全線各變電所、接觸網(wǎng)設(shè)備運行的遠程實時控制、監(jiān)視及測量，處理供變電系統(tǒng)的各種事故及報警事件，實現(xiàn)供變電系統(tǒng)的運行、維修調(diào)度管理自動化，提高供電質(zhì)量，保證供電系統(tǒng)安全、可靠地運行。從今后軌道交通企業(yè)信息網(wǎng)發(fā)展的全局考慮，控制中心監(jiān)控系統(tǒng)位于承上啟下的中間環(huán)節(jié)。為此，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)充分考慮其應(yīng)用擴展性及與其它系統(tǒng)的互連性。開放性設(shè)計是關(guān)鍵要素，要應(yīng)用成熟的國際與工業(yè)標準。在系統(tǒng)構(gòu)成上，采用并設(shè)計開放式的系統(tǒng)支撐平臺結(jié)構(gòu)與應(yīng)用平臺結(jié)構(gòu)。兩平臺應(yīng)為分離架構(gòu)。2.2 中央監(jiān)控系統(tǒng)功能中央監(jiān)控系統(tǒng)，即電力調(diào)度中心主站系統(tǒng)，簡稱電力調(diào)度中心，其功能主要有控制、數(shù)據(jù)采集處理、顯示、報警、查詢等。1)控制功能主控系統(tǒng)在遙控操作方面具有完善的操作手段及安全措施，保證系統(tǒng)的安全、可靠、方便的控制操作，對變電所內(nèi)滿足聯(lián)鎖約束條件（如果存在）并允許遙控的開關(guān)、刀閘進行分、合控制，或?qū)χ髯兎纸宇^進行升降調(diào)節(jié)操作。并生成操作過程的全部記錄，所有遙控聯(lián)鎖條件自動判定。系統(tǒng)配置如下遙控功能：(a) 單獨控制通過鼠標（鍵盤）操作對變電所內(nèi)可以遠方操作的開關(guān)設(shè)備、自動裝置的投切、主變分接頭、微機保護等間隔層設(shè)備的信號復(fù)歸等進行控制，可進行控制前條件校核，防止誤操作。遙控過程完全按照“選擇返校執(zhí)行”的原則操作執(zhí)行，確保控制操作準確可靠。操作前需登錄，有必要的安全檢查、提示、口令檢驗、返校、確認、撤消及防同時操作功能等，人為注銷后取消控制權(quán)。(b) 程序控制控將若干個單控組合在一起，以簡化操作步驟，完成供電系統(tǒng)所內(nèi)、所間數(shù)個開關(guān)的倒閘作業(yè)。在程序控制執(zhí)行前首先自動檢查各控制對象是否具備控制條件，若不具備程控條件，列出不具備控制的控制對象，并提醒值班人員注意。在程控過程中可以人為終止程控的執(zhí)行。程控選擇后，不對位開關(guān)進行預(yù)閃提示以防誤操作。程控執(zhí)行方式也可分單步執(zhí)行和自動執(zhí)行。程控執(zhí)行成功或失敗均有相應(yīng)的漢字提示，任何一種程控方式均可因控制過程中事故的出現(xiàn)而自動中止或由調(diào)度員進行手動中止。2)遙信及信息處理功能(a) 遙信顯示遙信信號內(nèi)容：斷路器、主要的刀閘位置信號，有載調(diào)壓變壓器抽頭位置信號，變電所內(nèi)事故信號、預(yù)告信號，通信工況異常信號、裝置自檢信息等。正常運行狀態(tài)時，各變電所將各種設(shè)備的運行狀態(tài)和信息實時地傳遞到控制中心的主控系統(tǒng)，實現(xiàn)控制中心通過監(jiān)視器裝置和大屏幕系統(tǒng)對各變電所供電設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視。當變電所設(shè)備或接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，把故障信息迅速地傳遞到控制中心顯示、打印，同時啟動音響報警，操作員按確認鍵后，解除音響。所有異常信息分類分顏色顯示和打印，報警程度分四級，各級含義和顏色在數(shù)據(jù)庫中定義。音響報警包含事故報警和預(yù)告報警兩種，以不同的級別音響報警。(b) 報警信息處理功能 事故報警當事故發(fā)生時，在監(jiān)視器故障窗口顯示故障站名，系統(tǒng)自動推出故障所在的變電所主接線畫面，相應(yīng)的自動變位模擬開關(guān)閃爍，同時在故障細目畫面顯示事故內(nèi)容。按閃光復(fù)歸鍵后停止閃爍，模擬開關(guān)顯示綠色，故障細目畫面自動消失，若故障仍存在，則保留故障細目內(nèi)容。若同時有兩個及以上變電所發(fā)生故障時，在監(jiān)視器故障顯示窗口同時顯示發(fā)生故障的站名。系統(tǒng)具有拓撲著色功能，故障停電的部分自動轉(zhuǎn)為灰色或其它指定的顏色。大屏幕投影顯示屏上相應(yīng)的站名、故障信號顯示區(qū)域變?yōu)榧t色閃爍、變位模擬開關(guān)閃爍。按閃光復(fù)歸鍵后停止閃爍，開關(guān)的狀態(tài)顯示與設(shè)備實際情況對應(yīng)，若故障仍存在，則站名和故障信號顯示為紅色，否則恢復(fù)綠色。在監(jiān)視器報警畫面上顯示事故發(fā)生的詳細內(nèi)容，并在打印機上進行打印，內(nèi)容包括：故障發(fā)生地點、對象、性質(zhì)、時間等，打印顏色為紅色。 預(yù)告報警當某站發(fā)出預(yù)告信號時，在監(jiān)視器報警畫面上顯示詳細預(yù)告內(nèi)容，并在打印機上進行打印，包括站名、對象、性質(zhì)、發(fā)生時間等。大屏幕系統(tǒng)顯示屏的站名、預(yù)告信號顯示區(qū)域閃爍。確認、復(fù)歸處理方式與事故處理方式相同。當控制中心接收到預(yù)告信號，發(fā)出音響報警，操作員按確認鍵后，解除音響。為了避免過多的報警對操作人員的影響，系統(tǒng)可以定義雪崩條件，在雪崩條件下，非關(guān)鍵性報警被自動抑制以免干擾操作員的事故處理注意力。雪崩條件預(yù)先定義并可在線編輯。系統(tǒng)具有模擬操作功能，運行值班人員可進行各種模擬操作而不對系統(tǒng)正常運行造成任何影響。模擬操作界面與實際界面一致。3)遙測及數(shù)據(jù)處理功能系統(tǒng)對變電所主要電源、電壓、功率、電度、主變溫度等模擬量或脈沖電度量和保護裝置的參數(shù)設(shè)定值、保護動作值等數(shù)字量進行實時采集，并使模擬量在監(jiān)視器的主接線畫面上或通過窗口、曲線、棒圖等方式動態(tài)顯示并打印出來。對變壓器過負荷情況和出現(xiàn)時間，各種模擬電量的極值和出現(xiàn)時間進行統(tǒng)計，并對越限量報警。4)遙調(diào)功能主控系統(tǒng)可對主變電站內(nèi)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置進行調(diào)節(jié)，遙調(diào)結(jié)果在監(jiān)視器主接線畫面上顯示。5)模擬操作 開關(guān)不下位模擬對位操作；閉鎖、解鎖操作；掛地線操作；6)調(diào)度事務(wù)管理功能控制指揮中心根據(jù)從變電所采集的設(shè)備運行信息，保護、開關(guān)動作等信息，設(shè)備異常信息，分析設(shè)備的動作次數(shù)、累計運行時間、異?；蚬收习l(fā)生情況、為調(diào)度決策提供依據(jù)。7)供電系統(tǒng)運行情況的數(shù)據(jù)歸擋和統(tǒng)計報表功能分類保存操作信息、事故和報警信息的歷史紀錄，系統(tǒng)可根據(jù)調(diào)度人員需要按時間、對象、事件性質(zhì)等不同方式進行檢索，以便進行查詢和故障分析；實現(xiàn)模擬量測量數(shù)據(jù)及開關(guān)跳閘次數(shù)等的日報、月報、年報等統(tǒng)計報表。報表的格式，定義打印的時間均可以修改，已經(jīng)生成的報表可以用閱讀軟件在其他計算機瀏覽。主控系統(tǒng)能夠提供報告模板。允許操作員修改、另存的方式來增加報告模板。在不重新啟動服務(wù)器和操作員站的情況下，修改后的報告模板可以直接被系統(tǒng)使用。報告既可以定時輸出，也可以根據(jù)操作員命令輸出。輸出報告的格式和打印報告的時間間隔，用戶可以在線定義。8)信息查詢功能用戶可設(shè)定時間和項目在系統(tǒng)中查詢各種實時、歷史信息。被查詢的信息可以是一定時間內(nèi)的變化過程，被查詢的過程可以被重新演示，即過程回顧、事故重演。9)用戶畫面顯示功能系統(tǒng)提供圖/模/庫一體化的作圖軟件包，通過使用系統(tǒng)提供的作圖軟件包和圖形顯示軟件包。10)打印及畫面拷貝功能打印管理實現(xiàn)對系統(tǒng)信息打印的管理功能，提供實時運行信息打印及定時報表打印功能。系統(tǒng)支持對圖形、報表、曲線、報警信息、各種統(tǒng)計計算結(jié)果等的打印。同時對所有監(jiān)視器畫面均可實現(xiàn)隨機拷貝。畫面管理支持畫面的拷貝、重命名、畫面支持等功能。用戶生成新畫面時可拷貝系統(tǒng)原有畫面，在此基礎(chǔ)上進行修改，減輕畫面生成工作。畫面編輯過程中提供對所有圖元、數(shù)據(jù)、區(qū)域的編輯、拷貝、刪除等操作功能。所有圖形自動保持全網(wǎng)一致。11)大屏幕系統(tǒng)功能顯示主控系統(tǒng)控制的大屏幕支持動態(tài)顯示各變電所開關(guān)位置及接觸網(wǎng)帶電狀態(tài)?？梢造`活定義顯示內(nèi)容及顯示窗口，支持多屏幕拼接顯示方式。12)對各種重要命令和操作設(shè)置超時監(jiān)視，超時時間可調(diào)。主控系統(tǒng)對于各種重要命令和操作可以設(shè)定超時監(jiān)視，例如返校時間，操作時間等等，超時時間可以調(diào)整。13)系統(tǒng)具有防止各種誤操作所造成的鎖機現(xiàn)象的功能。主控系統(tǒng)不會由于誤操作鎖機。對于錯誤操作，系統(tǒng)會給出提示。14)培訓功能系統(tǒng)具有對操作人員、運行維護人員進行上崗培訓功能，使其掌握電力監(jiān)控系統(tǒng)的運行管理、操作、以及日常維護、故障排除、替換故障元件等業(yè)務(wù)。15)口令功能對各等級的運行管理人員進行口令級別設(shè)置，以確定管理人員的管理范圍，管理人員在崗位交接班時用口令替換形式完成。口令級可分為操作員級、應(yīng)用軟件級(包括數(shù)據(jù)庫)、系統(tǒng)軟件級等。16)漢化功能系統(tǒng)人機操作界面進行全漢化處理，系統(tǒng)最低應(yīng)配置中華人民共和國一級漢字庫。 17)系統(tǒng)的維護、修改、擴展功能系統(tǒng)具有對各種用戶畫面、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)參數(shù)等實現(xiàn)人機交互式在線維護、修改、編輯、定義、擴展等功能。18)系統(tǒng)自檢功能系統(tǒng)具有遠方診斷功能，具有容錯、自診斷、自恢復(fù)功能，主站設(shè)備自檢標志達到設(shè)備級，被控站設(shè)備自檢標志達到模塊級，故障時能提示報警并記錄和召喚打印。當系統(tǒng)外部斷電恢復(fù)后，系統(tǒng)能夠自動恢復(fù)正常運行。系統(tǒng)具有對各通道進行監(jiān)視的功能，并能對通道誤碼率進行統(tǒng)計。19)事件順序記錄（SOE）全網(wǎng)時鐘統(tǒng)一對時，毫秒級精度記錄主要斷路器和保護信號的狀態(tài)、動作順序及動作事件。形成動作順序表。除顯示于系統(tǒng)畫面外，并可打印（召喚和自動打?。⒋娴綒v史數(shù)據(jù)庫中，幫助調(diào)度運行人員判明系統(tǒng)事故起因和斷路器跳閘順序。對采用接受系統(tǒng)對時方式同步的變電所綜合自動化系統(tǒng)，可對通信線路傳輸引起的時延進行校正計算；周期性的進行時鐘同步。20)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能實時數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)；轉(zhuǎn)發(fā)界面友好、統(tǒng)一，用戶可自行增刪及修改；轉(zhuǎn)發(fā)過程可控制多路轉(zhuǎn)發(fā)，用戶可以實時啟動、定時啟動或人工啟動。2.3中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置方案中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置方案主要有雙冗余網(wǎng)絡(luò)配置、單網(wǎng)配置和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與應(yīng)用網(wǎng)分別配置。三種方案比較如表3-1所示。表3-1 中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置方案比較比較類別雙冗余配置網(wǎng)絡(luò)單網(wǎng)配置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與應(yīng)用網(wǎng)分別配置運行方式主備或同時運行單臺運行兩網(wǎng)分開運行，彼此之間無影響可靠性可靠性高可靠性低可靠性低經(jīng)濟性投資較高投資較低投資較低適用范圍標準較高工程標準較低工程標準較低工程網(wǎng)絡(luò)配置方案確定：通過以上比較可知，如果工程標準較低，可選用數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與應(yīng)用網(wǎng)分別配置的方案；如果該工程標準較高，則需要采用雙網(wǎng)冗余配置方案，保證系統(tǒng)正常、高效運行。由于地鐵供電系統(tǒng)工程標準較高，故采用雙冗余網(wǎng)配置方案。2.4 中央監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則所設(shè)計的一個軌道交通的電力監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA) 整體網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖3-1 所示。控制中心與被控站之間采用通信系統(tǒng)專用透明以太網(wǎng)絡(luò)通信通道。控制中心監(jiān)控系統(tǒng)主要包括冗余SCADA 服務(wù)器、冗余數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、操作員工作站、統(tǒng)計報表工作站、維護工作站、網(wǎng)關(guān)等主要節(jié)點。其中冗余數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用共享磁盤陣列實現(xiàn)數(shù)據(jù)高度一致共享，采用RAID5 邏輯磁盤組實現(xiàn)磁盤冗余備份。系統(tǒng)采用冗余100 Mbit 以太網(wǎng)雙網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為TCP/ IP協(xié)議。正常情況下，兩個LAN 網(wǎng)同時工作，傳送不同的系統(tǒng)信息。當其中一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常或故障時，系統(tǒng)自動將全部需傳送的信息切換到另一個網(wǎng)絡(luò)上。SCADA 服務(wù)器利用隔離的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，接收被控站通過通信系統(tǒng)專用透明以太網(wǎng)絡(luò)通道上傳的生數(shù)據(jù)，將其處理成熟數(shù)據(jù)后，從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后端的雙網(wǎng)提供給全系統(tǒng)其它節(jié)點機使用。位于停車場的供電復(fù)示系統(tǒng)，通過通信系統(tǒng)提供的透明以太網(wǎng)通道與控制中心監(jiān)控系統(tǒng)通信。供電復(fù)示系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為路由，從采集網(wǎng)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器享受后端主網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)。圖3-1 中央監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.5中央監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案中央監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備組成有以下特點:采用主備、冗余、分層、分布式C/ S 結(jié)構(gòu)， TCP/ IP 協(xié)議，具有有效的故障隔離和抗干擾措施。主要硬件設(shè)備有以太網(wǎng)交換機、服務(wù)器(實時、歷史及磁盤陣列) 、前端處理器、各操作員工作站、打印機、大屏幕顯示器和在線式不間斷電源(UPS) 、緊急后備盤( IBP) 等，分別分布在控制中心和各車站、車輛段。1.局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制中心局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)根據(jù)4.2節(jié)內(nèi)容選擇交換機配置數(shù)量。交換機接口的數(shù)量根據(jù)工程實際情況選擇，并預(yù)留一定數(shù)量端口。交換機應(yīng)盡量選擇標準配置。選擇端口類型時，需要考慮系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)的接口距離，如果雙方接口距離較大（超過100米），應(yīng)選擇光接口，避免增加單獨的光電轉(zhuǎn)換裝置。2.系統(tǒng)服務(wù)器控制中心設(shè)冗余高端服務(wù)器作為全縣信息中心，可將全線各車站和車輛段的必要信息匯集到實時數(shù)據(jù)庫中，支持個工作站的監(jiān)管功能，支持全線SCADA功能。服務(wù)器的數(shù)量可以根據(jù)工程投資條件及可靠性要求選擇單臺或雙臺，如果采用雙臺服務(wù)器，則雙臺服務(wù)器形成雙機熱備用。兩臺服務(wù)器內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)進行定時校對，以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致。根據(jù)工程對歷史數(shù)據(jù)的存儲要求及工程投資條件，控制中心可以由系統(tǒng)服務(wù)器兼作歷史服務(wù)器，也可以配置專用的歷史服務(wù)器，用于歷史數(shù)據(jù)存儲。3.維護工作站、調(diào)度員工作站等控制中心應(yīng)配置維護工作站，負責全線計算機設(shè)備的組態(tài)、維護管理，支持系統(tǒng)維護工程師功能。設(shè)調(diào)度員工作站，實現(xiàn)電力調(diào)度員操作功能。視用戶要求及工程投資條件可設(shè)模擬培訓工作站、網(wǎng)管工作站等，以實現(xiàn)員工的模擬培訓，并對全線網(wǎng)絡(luò)進行管理，做到性能管理、配置管理和故障管理。另外，如果與其他系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)接口，宜設(shè)接口工作站，并采取軟件或硬件網(wǎng)絡(luò)隔離措施沒，保證系統(tǒng)的安全。4.打印機按照電力調(diào)度及系統(tǒng)維護的需求，控制中心至少需要配置兩臺打印機。打印機可以配置為網(wǎng)絡(luò)打印機或者普通打印機。網(wǎng)絡(luò)打印機可以直接與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各工作站連接，普通打印機需要通過某臺工作站實現(xiàn)打印機共享。35第三章變電站綜合自動化系統(tǒng)3.1 概述變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)測儀表、控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用微機保護代替常規(guī)的繼電保護，改變常規(guī)繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可以方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作。變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征。其出現(xiàn)為變電站的小型化、智能化、擴大控制范圍及變電站安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟運行提供了現(xiàn)代化的手段和基礎(chǔ)保證；其應(yīng)用將為變電站無人值班提供強有力的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及控制支持。3.2 系統(tǒng)主要功能3.2.1 微機繼電保護的功能變電站綜合自動化系統(tǒng)中的微機保護主要包括輸電線路保護、電力變壓器主保護及后備保護、母線保護、配電線路保護、無功補償電容器保護、小電流接地系統(tǒng)自動選線、自動重合閘等功能。3.2.2 監(jiān)視控制功能3.2.2.1實時數(shù)據(jù)采集與處理實時數(shù)據(jù)采集的主要內(nèi)容有變電站運行實時數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)，它包括：1.模擬量的采集2.狀態(tài)量的采集3.脈沖量的采集4.數(shù)字量的采集3.2.2.2 數(shù)據(jù)庫的建立與維護系統(tǒng)采用標準、開放并符合實時系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫，將商用的分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)為庫與實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行有機結(jié)合。系統(tǒng)的所有功能設(shè)計基于實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用設(shè)計，可實現(xiàn)與高級功能應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的同一管理，為系統(tǒng)擴充功能提供便利。1.實時數(shù)據(jù)處理功能。2.歷史數(shù)據(jù)處理功能3.2.2.3 故障錄波和測距故障錄波和測距是在輸電線路發(fā)生故障時盡快顯示故障距離的長短。變電站的故障錄波和測距有兩種方法實現(xiàn)：1.由微機保護裝置兼作故障記錄和測距，再將記錄和測距的結(jié)果傳進監(jiān)控機存儲及打印輸出，或直接送調(diào)度主站。該方法可節(jié)約投資，減少硬件設(shè)備，但故障記錄的容量有限。2.采用專用的微機故障錄波器，并且錄波器應(yīng)具有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。3.2.2.4 事故順序記錄與事故追憶功能事故順序記錄對變電站的繼電保護、自動裝置、斷路器等在事故時動作的先后順序自動記錄。自動記錄的報告可以CRT顯示器上顯示和打印輸出，順序記錄的報告有利于分析事故、評價繼電保護以及斷路器的動作情況。3.2.2.5 控制及安全操作閉鎖功能控制功能是指對設(shè)備進行操作的功能，它包括：1.單獨遙控、2.程序遙控、3.遙控試驗、4.復(fù)歸操作、5.模擬操作、6.閉鎖、解鎖操作、7.其它安全操作。3.2.2.6 數(shù)據(jù)處理與記錄功能對遙信、遙測信息進行采集后，通過DSP等具有處理信息的功能的微機裝置進行處理，變換成控制量，下發(fā)控制指令到下位機，上下位機與去控制設(shè)備。在這個過程中，必然產(chǎn)生數(shù)據(jù)，RTU必須將每一次的數(shù)據(jù)進行記錄存檔，供操作人員查看。3.2.2.7 人機聯(lián)系功能變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)中的人機聯(lián)系是通過操作計算機的鍵盤和鼠標實現(xiàn)人機對話。3.2.2.8 打印功能變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)配備打印機3.2.2.9 畫面生成與顯示功能RTU能夠?qū)⑦\行中產(chǎn)生故障時的波形以動態(tài)的形式展現(xiàn)出來，供維護人員分析、處理故障。3.2.2.10 諧波分析與監(jiān)視功能地鐵牽引供電系統(tǒng)是一個大的諧波源，通過整流柜將交流電壓變換成直流電壓，產(chǎn)生了一些特征次諧波，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時將會產(chǎn)生某些不一樣的諧波，通過諧波分析功能，確定故障產(chǎn)生的原因，使工作人員能盡快處理故障。3.2.2.11 報警處理功能報警分為預(yù)告報警和事故報警。預(yù)告報警一般包括設(shè)備變位、狀態(tài)信息異常、模擬量超限、監(jiān)控系統(tǒng)部件的狀態(tài)異常、就地控制單元的狀態(tài)異常及通信異常等。事故報警主要包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號。報警主要分為四種：越限報警、變位報警、事故報警和工況報警。3.2.2.12 在線計算與制表功能電壓、電流通過壓互、流互變成小信號、然后通過A/D轉(zhuǎn)換成計算機能處理的小信號，然后送往計算機中進行處理，當電壓、電流變化時，計算機能夠隨時了解其狀態(tài)，并且通過CPU計算其幅值、有效值等數(shù)字量，這種方式稱為在線計算。在線計算的結(jié)果通過計算機中的應(yīng)用軟件將其處理為表格形式，供工作人員參考。3.2.2.13 運行技術(shù)管理功能變電站綜合自動化系統(tǒng)運行技術(shù)管理內(nèi)容主要有：1. 變電站的主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)檔案表。2. 各主要設(shè)備故障和檢修記錄。3. 斷路器的動作次數(shù)記錄。4. 繼電保護和自動裝置的動作記錄。5. 運行需要的各種記錄、統(tǒng)計等。3.3 自動裝置功能在牽引供電系統(tǒng)中，為提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量，根據(jù)牽引供電的供電方式、電氣接線等實際運行情況，廣泛采用了自動重合閘、故障點位置檢測、備用電源自投等自動裝置，保障城市軌道交通供電系統(tǒng)的正常運行。3.遠動及數(shù)據(jù)通信功能變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)控制中心通信的功能，不另設(shè)獨立的遠動裝置，而由綜合自動化系統(tǒng)的上位機或通信控制機執(zhí)行遠動功能。把變電站所需測量的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和SOE等類信息傳送至控制中心。數(shù)據(jù)通信的最終實現(xiàn)，變電站不僅要向控制中心發(fā)送測量和監(jiān)視信息，而且要從上級調(diào)度接收數(shù)據(jù)和控制命令。3.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)方案設(shè)計1.在單元設(shè)備中，采用“免調(diào)節(jié)”的概念設(shè)計、“即插即用”的設(shè)計方法以及通用的軟、硬件平臺，并采用全漢化顯示/操作界面和圖形化、表格化的輸出界面。過程分理處再現(xiàn)技術(shù)的運用，使得使用者可能通過配套提供的維護分析系統(tǒng)非常方便地讀取存儲在單元設(shè)備中的信息，并清晰再現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)和邏輯處理過程。2.在通信網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)。利用這一技術(shù)，必須在單元設(shè)備的設(shè)計中，在保證可靠性的同時采用大資源的硬件平臺。也正是這一技術(shù)的成功應(yīng)用，使本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信速度得到極大提升，故障信息在變電站自動化系統(tǒng)中得到及時傳輸和響應(yīng)，從而形成了從單元設(shè)備到監(jiān)控系統(tǒng)乃至遠方通信的信息快速傳輸和響應(yīng)系統(tǒng)，并取得了令人滿意的使用效果。3.在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫采用透明化的管理方式，利用建立在COM/DCOM基礎(chǔ)上的32位的C#及其軟件編譯平臺Visual Studio2008，軟件功能可重新組態(tài)，保證系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。3.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成變電站綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層， 即變電站層(站級測控單元)和間隔層(間隔單元)。系統(tǒng)的間隔層在站內(nèi)按間隔分布式配置。間隔層的設(shè)備均可直接下放至開關(guān)場就地，減少大量的二次電纜接線。各間隔設(shè)備相對獨立，僅通過通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并同變電站層設(shè)備通信，取消了原本引入主控室的信號、測量、保護、控制等使用的電纜，節(jié)省投資，提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)的變電站層設(shè)備也采用分布式、開放式的設(shè)計，組態(tài)完成站內(nèi)監(jiān)控功能，全面提供設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視及控制、保護信息記錄與分析等功能。變電站層設(shè)備采用此種配置模式，一方面保證了系統(tǒng)整體的可靠性，另一方面，也使得功能選擇、配置更靈活、更合理。變電站綜合自動化系統(tǒng)從功能上可以分為變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、保護與控制子系統(tǒng)以及測控子系統(tǒng)等部分。地鐵牽引混合變電站綜合自動化系統(tǒng)方案一圖 4-2 變電站綜合自動化方案一本方案采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，正常時，雙網(wǎng)同時運行，不分主備方式，當一條線路出現(xiàn)故障時，通過切換裝置，自動切換到另一條鏈路上，保證系統(tǒng)的正常運行。此方案可靠性高，投資較大。地鐵牽引混合變電站綜合自動化系統(tǒng)方案二圖4-3 變電站綜合自動化方案二本方案采用星形網(wǎng)絡(luò)方案，投資較低，但是當交換機出現(xiàn)故障時，整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)癱瘓狀態(tài)，不能保證系統(tǒng)的正常運行。由于現(xiàn)在科技的進步，設(shè)備的平均無故障時間(MTBF)縮短，此方案在一些地鐵供電系統(tǒng)也在采用。3.3.2 變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為在控制室進行集中監(jiān)控的集中式和按局域網(wǎng)劃分的分層分布式及集中與分層分布式相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行比選。1. 方案一：分層分布式從邏輯上將變電所綜合自動化系統(tǒng)劃分為三層：變電站層(站級管理層)，網(wǎng)絡(luò)通信層，間隔層(設(shè)備層)。采用“面向?qū)ο蟆奔疵嫦螂姎庵骰芈烽g隔，間隔層設(shè)備單元分別安裝在各個開關(guān)柜內(nèi)或一次設(shè)備附近，與一次設(shè)備接口，各間隔層單元的設(shè)備相互獨立，并分別與站級管理層間通過所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換，實現(xiàn)站級管理層的數(shù)據(jù)集中處理。2. 方案二：集中與分層分布相結(jié)合的方案該方案建立在分層分布式安裝方案的基礎(chǔ)上，對主變電站主變壓器以及牽引變電所接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)等不易進行當?shù)乇O(jiān)控設(shè)備安裝的情況進行充分考慮，采用集中組屏和在控制信號盤上安裝，所內(nèi)其余間隔層設(shè)備采用分層分布式安裝。對兩方案比較見表4-1。表4-1 網(wǎng)絡(luò)方案比較比較內(nèi)容分層分布式安裝方案集中與分層分布式相結(jié)合方案運營維護通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，較易得到系統(tǒng)各設(shè)備的正常、故障信息，查找工作量少，運營維護方便，但由于接觸網(wǎng)開關(guān)在室外分布較廣，不適宜分散控制。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，較易得到系統(tǒng)各設(shè)備的正常、故障信息，查找工作事少，運營維護方便。解決了接觸網(wǎng)開關(guān)集中操作問題，而且節(jié)省操作時間。施工設(shè)備安裝工程量少，使用控制保護電纜少，因此施工方便、工作量小，勞動強度小，工期相對較短。設(shè)備安裝工程量不大，使用控制保護電纜少，施工方便，工作量及勞動強度較小，工期較短。系統(tǒng)的抗干擾通過采用光纖通信，要求間隔單元設(shè)備抗干擾性能高，并進行系統(tǒng)防干擾設(shè)計，抗干擾性能大大增強同方案一安全可靠性對室內(nèi)設(shè)備滿足要求，但間隔層設(shè)備不適于安裝在網(wǎng)開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)。高系統(tǒng)靈活性和可靠性系統(tǒng)靈活性好、可擴性強系統(tǒng)靈活性好、可擴性強投資系統(tǒng)硬件設(shè)備減少，盤面少，占地面積小，日常設(shè)備的維護工作量很少，因此系統(tǒng)間接投資小。基本同方案一適用范圍采用室內(nèi)柜式開關(guān)的變電所適用于各類變電所通過以上兩種方式，集中與分層分布式相結(jié)合方案在降低投資的同時考慮了一號線工程實施的難點，系統(tǒng)具有良好 的是可擴展性和維護性。因此，變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式推薦采用集中管理、分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、集中與分散布置相結(jié)合的模式。3.3.3 變電所綜合自動化系統(tǒng)間隔層設(shè)備組態(tài)模式保護、測控裝置是變電所綜合自動化系統(tǒng)的主要組成內(nèi)容之一，一般來說，保護、測控裝置有兩種組態(tài)方案：1.保護、測控設(shè)備獨立設(shè)置、獨立聯(lián)網(wǎng)2.保護、測控設(shè)備一體化設(shè)置兩種方案比較見下表： 方案類型比較內(nèi)容保護、測控設(shè)備獨立設(shè)置、獨立聯(lián)網(wǎng)保護、測控設(shè)備一體化設(shè)置功能要求保護功能與測量、控制功能獨立，由不同的設(shè)備來完成保護、測量和控制功能一體化，由一套設(shè)備來完成軟件較復(fù)雜相對簡單對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相對較多，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但網(wǎng)絡(luò)層次清晰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點少，結(jié)構(gòu)簡單可靠性保護與測控獨立設(shè)置，可靠性高采用保護測控一體化裝置，滿足可靠性要求造價需設(shè)置單獨的保護設(shè)備和測控設(shè)備僅需一套綜合保護測控設(shè)備，造價相對便宜使用場合一般用于110kV以上電壓等級的變電站一般用于110kV以下電壓等級的中壓系統(tǒng)從以上分析可以看出，兩種方案各有特點，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際，變電所的不同特點選擇合理的方案。本文因線路設(shè)備屬于35kV及以下網(wǎng)絡(luò)，采用保護、測控一體化設(shè)置。3.3.4 變電所綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式變電所綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式的選擇要從組網(wǎng)模式、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸模式、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)中央系統(tǒng)設(shè)備五方面分別進行比較，應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的實時性、統(tǒng)一性、可靠性、高效性和合理性等因素。變電所綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為單網(wǎng)和雙網(wǎng)兩種組網(wǎng)模式，在選擇過程中應(yīng)根據(jù)變電所的不同特點分別對待，合理選擇。主變電站擔負著向地鐵牽引降壓變電所供電的任務(wù)，其安全可靠的運行是地鐵系統(tǒng)正常運行的前提之一；同時主變電站容量較大，數(shù)據(jù)信息處理量較多，接線復(fù)雜，建設(shè)規(guī)模大，對網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求高，故主變電所采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。牽引變電所、降壓變電所負責向車站設(shè)備和區(qū)間接觸網(wǎng)供電，牽引供電系統(tǒng)可靠性高，而且通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量較主變電站少，網(wǎng)絡(luò)負擔較輕，根據(jù)已建成地鐵的應(yīng)用經(jīng)驗，單網(wǎng)結(jié)構(gòu)軟、硬件簡單，安裝高度方便，故障率低，滿足運行要求，采用單網(wǎng)模式可使全線牽引、降壓變電所的網(wǎng)絡(luò)投資規(guī)模大幅降低。因此，牽引、降壓變電所采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3.4 系統(tǒng)硬件配置變電所綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備采用組屏安裝，綜控屏的數(shù)量根據(jù)系統(tǒng)配置方案確定。屏內(nèi)安裝監(jiān)控單元、局域網(wǎng)設(shè)備等；屏上設(shè)有音響報警裝置，具有事故、預(yù)告兩種音響。1.局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所內(nèi)通信網(wǎng)采用適合于城市軌道交通使用環(huán)境的抗干擾性強、阻燃、鎧裝通信介質(zhì)，優(yōu)先選用屏蔽5類線。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備宜選用工業(yè)級產(chǎn)品。2.操作員站操作員站設(shè)置于有人值守的變電所，可以采用組屏安裝方式，也可以根據(jù)工程需要單獨放置在專用值班室內(nèi)。操作員站應(yīng)采用工業(yè)級PC。3.監(jiān)控單元監(jiān)控單元用于實現(xiàn)各種類型子監(jiān)控單元規(guī)約的轉(zhuǎn)換，應(yīng)支持與CANbus、Lonworks、Profibus等多種現(xiàn)場總線的借口，支持RS-232、RS-422或RS-485等標準接口。4.便攜式計算機變電所綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)該配置便攜式計算機，計算機內(nèi)安裝調(diào)試軟件，用于現(xiàn)場調(diào)試。5.系統(tǒng)電源及接地變電所綜合自動化系統(tǒng)的電源有以下兩種方案：方案一：由變電所內(nèi)的交直流屏提供不間斷交流、直流電源。方案二：由變電所內(nèi)的交直流屏提供交流電源，變電所綜合自動化系統(tǒng)配置UPS為系統(tǒng)提供不間斷電源。這兩種方案都可以滿足系統(tǒng)的電源要求，但是方案一可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的資源共享，也簡化了設(shè)備的維護管理。因此，在工程有條件的情況下優(yōu)選方案一作為系統(tǒng)電源方案。變電所綜合自動化系統(tǒng)一般為懸浮地系統(tǒng)，不存在工作接地。系統(tǒng)安全接地及通信電源屏蔽層接地均可通過與變電所控制室內(nèi)綜控屏內(nèi)接地母排連接實現(xiàn)。綜控屏內(nèi)接地母排與外引綜合接地網(wǎng)實現(xiàn)可靠的電氣接地。3.5 變電站綜合自動化系統(tǒng)監(jiān)控對象變電站綜合自動化系統(tǒng)主要通過四遙功能來對設(shè)備以及線路進行監(jiān)視與控制。本設(shè)計的四遙對象概述表如附錄一：表4-13.6 主要技術(shù)指標3.6.1 測控精度1.模擬量測量準確度交流電流、電壓量：0.2%直流電流、電壓量：0.2%功率、電度量：0.5%頻率：0.01Hz2.脈沖輸入量允許脈沖寬度：10ms允許脈沖電平：30V3.事故順序記錄事故分辨率： 1ms4.遙控動作成功率遙控動作成功率：100%3.6.2 有實時數(shù)據(jù)的畫面整幅調(diào)出響應(yīng)時間：畫面調(diào)入：2s數(shù)據(jù)刷新：1s(可設(shè)定)3.6.3 數(shù)據(jù)處理速度從數(shù)據(jù)采集到主站顯示：1.5s遙調(diào)命令傳輸時間：1s(可設(shè)定)遙控命令選擇、執(zhí)行或撤銷傳輸時間： 1s(可設(shè)定)3.6.4 數(shù)據(jù)通信1.站內(nèi)通信以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)速率：10Mbps/100Mbps。2.遠方轉(zhuǎn)發(fā)Modem板內(nèi)主備信道自動切換，切換時間5s；傳統(tǒng)信道速率：3002400bps；SDH/ATM傳輸；64Kbps100Mbps。3.6.5 雙機自動切換雙機自動切換：10s(可設(shè)定)3.6.6 歷史數(shù)據(jù)存檔測量數(shù)據(jù)存檔最小時間間隔為1min，生存周期為2年；保護信息、事件記錄、越限記錄等，生存周期為1年。3.6.7 系統(tǒng)可用率系統(tǒng)可用率：99.99%3.6.8 平均無故障時間平均無故障時間(MTBF):40000h3.6.9 環(huán)境條件電力調(diào)度中心控制室和機房環(huán)境環(huán)境溫度：+540相對濕度：10%90%海拔高度1000m大氣壓力：86108kpa振動：f10Hz，振幅為0.3mm；10Hzf150Hz時，加速度為0.1m/s2。工作電源：兩路獨立的380/220V電源；波動范圍：-15%+10%地震烈度：7度接地電阻1牽引、降壓變電所內(nèi)環(huán)境控制室溫度：-5+45開關(guān)柜溫度：-10+55環(huán)境溫度在-5+40時，最大變化率10/h，設(shè)備應(yīng)能滿足技術(shù)規(guī)格書所規(guī)定的精度要求，環(huán)境溫度在-10+55時，設(shè)備應(yīng)能正常工作，不誤動、不拒動。相對濕度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%（25）；有凝露的情況發(fā)生。海拔高度1000m地震烈度：7度第四章通信信道4.1 工業(yè)以太網(wǎng)4.1.1 網(wǎng)絡(luò)的通信帶寬以太網(wǎng)的帶寬高達10Mbps以上，100Mbps以太網(wǎng)也已廣泛使用，即使用于超大規(guī)模變電站也游刃有余。以太網(wǎng)的一個沖突域中可支持1024個節(jié)點，節(jié)點數(shù)小于100時，10Mbps的以太網(wǎng)即使負載達到50%(500kB/s)響應(yīng)時間也小于0.01秒。由于用交換式集線器能把一個以太網(wǎng)絡(luò)分成數(shù)個沖突域，可以把節(jié)點數(shù)大于100的變電站分為若干個節(jié)點數(shù)小于100的子網(wǎng)來保證響應(yīng)速率。在可見的未來，變電站自動化系統(tǒng)的通信節(jié)點數(shù)不會超過200個，數(shù)據(jù)流量的峰值最多能達到100kB/s，以太網(wǎng)完全能滿足實時性的要求。4.1.2 網(wǎng)絡(luò)的通信媒介本設(shè)計選用光纖作為通信網(wǎng)絡(luò)的媒介。4.1.3 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可分為總線型、星型、環(huán)狀型。本設(shè)計選用總線型結(jié)構(gòu)，后文將繼續(xù)介紹。42 變電站的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)經(jīng)過充分論證，選用工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)構(gòu)建城市軌道交通牽引混合變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。由于鐵路供電系統(tǒng)的各種變電所一般具有進出線較少，節(jié)點不多的特點，從網(wǎng)絡(luò)組成的簡易性、易用性、可靠性及低成本，在變電站內(nèi)部采用10Mbps以太網(wǎng)的方式來組建變電站內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)，通信介質(zhì)一般選用雙絞線或者是光纖。系統(tǒng)采用分層分布體系，變電站層使用100Mbps/10Mbps以太網(wǎng)，間隔層使用10Mbps以太網(wǎng)，確保單一故障時不損失任何功能。間隔層的保護測控裝置、測控裝置、自動裝置等具有網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備直接接入間隔層網(wǎng)絡(luò)，其它分散布置的智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器轉(zhuǎn)接入間隔層網(wǎng)絡(luò)。絕大部分數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在間隔層設(shè)備和變電站層設(shè)備之間，而變電站層設(shè)備數(shù)量遠小于間隔層設(shè)備，但由于變電站層使用100Mbps以太網(wǎng)，不會造成通信瓶頸。通信網(wǎng)絡(luò)中使用TCP/IP通信規(guī)約棧，在保證傳輸效率的基礎(chǔ)上實現(xiàn)整個通信 系統(tǒng)的健壯性和兼容性，TCP/IP協(xié)議在全世界范圍內(nèi)從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)都得到了極其廣泛的應(yīng)用。TCP/IP與以太網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，為變電站通信規(guī)約提供了一個高速、靈活、可靠和開放的平臺。4.3變電站與中央監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口由于電力信息分