張欣
（香蕉视频色版免费電氣股份有限公司 上海嘉定 201801）
摘要：本文以呼和浩特市地鐵1號線電力監控係統為例，介紹了軌道交通電力監控的係統構成和係統功能，係統主要由控製中心電力調度係統、係統骨幹網絡、變電所綜合自動化係統組成。
關鍵詞：軌道交通；電力監控；人機界麵
0 引言
城市軌道交通電力監控係統主要是對城市軌道交通全線各類變配電所、接觸網等電力設備運行情況進行分層分布遠程實時監視和控製，處理供變配電係統的各種異常事故及報警事件，保障係統的正常運行。以往的電力監控係統單獨建設、集成度較低，每個變電所內的接口方式、接口協議也不盡相同，造成使用困難、維護煩瑣等問題，不能滿足綜合調度管理與運營穩定性的要求。本文所述的電力監控係統有以下優點：電力監控軟件分散布置，主要安裝在控製中心和全線各個變電所中，每個變電所都有對所內設備的監視功能，中心具有對全線變電所設備集中監視和統一調度控製功能；緊急狀況下，通過權限移交功能，控製中心遙控權限可以下放至變電所中，變電所具備對設備遠程控製功能；係統采用冗餘的設備和網絡結構，提高了係統運行的穩定性；采用豐富的人機界麵，便於用戶的操作和維護，如報警推圖、故障統計報表、趨勢分析、電量報表等。
1係統結構
電力監控係統主要分布於控製中心、車站、變電所，係統采用熱備冗餘的方式，保證係統有高度的可用性通常是集成在綜合監控（ISCS）係統之內，由控製中心調度係統、各變電所綜合自動化係統、係統骨幹網絡共同構成全線完整的電力遠程監控係統。係統按照集中調度、分散後備的原則來設計，這種工作模式保證站級可以完全獨立於級，並在降級模式下接管中心級的絕大部分功能。
1.1控製中心係統結構
控製中心電力監控係統的設備由服務器、存儲、三層工業級以太網核心交換機、工業級網絡拓展交換機、信息安全設備、調度員雙屏工作站、打印機及大屏幕係統（OPS）等組成。控製中心服務器部署全線電力監控數據庫副本，通過係統骨幹網絡與全線變電所通信控製器設備通信，然後將收到的信息加工處理後在工作站上顯示。
調度大廳設備：行調輔助工作站2套；環調工作站2套；電調工作站2套；維調工作站1套；總調工作站1套；交換機1套（冗餘）；事件打印機3台；報表打印機1台；彩色打印機1台；中心機房設備：區域實時服務器7套（冗餘）；中心曆史服務器1套（冗餘）；區域實時服務器2套（冗餘）；可視化數據分析服務器1台；中心FEP1套（冗餘）；磁盤陣列2套。
1.2係統骨幹網
控製中心與全線各個車站骨幹網交換機組成電力監控係統內部的局域網，骨幹網絡采用雙環型結構，通過通信係統提供的1000Mbps單模光纖實現連接，交換機為工業級的以太網交換機。當其中一條環路有一個斷點時，網絡仍可正常運行，當一條環路中有2個斷點時，網絡自動切換到另一條熱備網絡。中心級局域網：由2台千兆工業以太網交換機搭建，兩台交換機互為冗餘，采用TCP/IP協議並，符合IEEE802.3標準；車站級局域網。每個車站局域網也由2台千兆工業以太網交換機搭建，兩台交換機互為冗餘，采用TCP/IP協議並，符合IEEE802.3標準。
1.3變電所綜合自動化係統
變電所綜合自動化係統分布於全線各變電所，對本所電力設備進行的控製、監視（可以監視臨站環網設備）；可獨立運行，無人值守。係統由一個監控工作站、2個冗餘通信控製器、間隔層設備組成。監控工作站部署本所數據庫正本，通過所內管理層網絡與通信控製器通信，通信控製器通過變電所內現場總線將所內的間隔層設備連接起來。
圖1變電所綜自動化係統結構
2 係統功能
2.1 控製及操作功能
電調可以在控製指揮中心調度工作站上，對全線變電所設備進行集中控製，包括單獨控製、程序控製、遠方複歸等。遙控權限默認在控製中心，變電所無控製權限，變電所可以向中心請求設備控製權限，經中心電力調取確認後，移交到變電所。中心和變電所可以通過遙控權限移交功能實現遙控權移交管理，設備控製權限可通過權限移交和強製取回實現在中心調度員和其他級別操作員之間傳遞；另外，特殊情況時（中心服務器宕機、中心與變電所通訊中斷）中心的遙控權限自動下放至變電所，此時變電所也具備遙控功能，待故障恢複後，經過中心調度人員確認，權限重新移交回控製中心。
2.2 數據采集與處理功能
遙信。電力監控係統采集變電所內各種裝置的遙信信息，包括位置遙信（雙位置）和保護遙信（單位置）。根據采用的通訊協議的不同，設備的狀態通過主動上送或是輪詢的方式發送給電力監控係統，實時的顯示在人機界麵。位置遙信包括各種開關的分位、合位，開關櫃手車的工作位、試驗位、退出位，各個設備的啟動、停止狀態、接觸網帶電狀態等。保護遙信包括過流保護、零序過流保護、過負荷報警、重合閘失敗報警、變壓器超溫跳閘、整流器超溫跳閘，以及係統過電壓、失壓報警、裝置異常報警信號。
遙測。電力監控係統采集35kV係統、1500V係統、變壓器、400V係統、能饋逆變裝置等的三相電流、零序電流、三相電壓、線電壓、係統功率、頻率、功率因數、電度、設備溫度等遙測信息。遙測以周期掃描的方式進行采集，采集周期可設置，長不得小於60s，遙測數據以周期的方式保存在曆史服務器中。根據采集電度信息可以生成用電量日報表、周報表、月報表、年報表；根據采集的電壓、電流、溫度等可以棒圖、圖形列表的方式展現出來；根據保存的遙測信息可以在趨勢圖形中打開，了解設備在任何一段時間的工作狀態。
2.3 顯示及操作功能
中心電力調度、變電所值班人員通過監控工作站的畫麵對變電所設備進行監視。監控工作站實現的主要功能有：用戶登、錄注銷功能；對開關設備進行遙控、程控操作功能；對開關設備進行遙信、遙測監視功能；對開關設備進行權限移交操作功能；曆史事件、報警查詢及打印功能；電量報表統計功能；定值組投退功能。
中心電力調度工作站圖形畫麵。係統根據用戶權限的不同，為OCC操作員提供對PSCADA全線設備的不同監視畫麵。主要畫麵有：全線一次係統圖；全線供電分區係統圖；全線35kV係統圖；全線1500V係統圖；全線35kV母線電壓柱形圖；全線1500V母線電壓柱形圖；全線1500V開關饋出電流柱形圖；全線1500V程控送電；全線1500V程控停電；全線1500V接觸網狀態圖；全線35KV係統、1500V係統、400V係統模擬量顯示圖；趨勢、報表顯示圖；控製權限移交圖。
變電所圖形畫麵。變電所一次係統圖；10kV係統圖；1500V係統圖；400V係統圖；信號光字牌圖；通訊結構圖；變電所平麵布置圖；模擬量圖；電能表圖；有源濾波信息圖；交直流屏信息圖；溫控器信息圖；整流櫃信息圖；負櫃信息圖；接口櫃信息圖；鋼軌電位信息圖；自動化屏圖；排流櫃圖；雜散電流圖；控製權限移交圖；遙控組屏蔽。
2.4 報警功能
當監視到供電設備產生跳閘、故障等信號時，電力監控係統自動推送報警畫麵，並且產生報警聲音，以提示相關人員。
人機界麵報警顯示：人機界麵報警畫麵主要有信號光字牌、報警列表、一次係統圖。報警等級通常設置為3級，0級為設備通訊狀態異常報警、灰色；1級為設備事故跳閘報警，紅色；2級為設備運行狀態異常報警，橙色。1級報警推送一次係統圖畫麵，畫麵中跳閘的開關閃爍，顯示設備故障跳閘；二級報警推送信號光字牌畫麵，故障設備的光字牌閃爍為黃色；報警信息集中顯示在報警列表中，不同的報警顯示為不同的顏色，已複歸的報警顯示為綠色，未確認的報警狀態閃爍，已確認的報警不再閃爍，已確認且已複歸的報警信息不再顯示在報警列表中。
中心調度係統音響：中心調度工作站設置報警音響，當報警發生時，係統根據報警級別發出不同的報警聲音來提示調度人員，當調度人員點擊確認按鈕後報警聲音消失，即使報警已經複歸但是調度人員仍未確認報警聲音也會一直存在。
變電所報警音響報警：自動化屏設置事故、預告音響報警裝置。當報警發生時，安裝在自動化屏櫃內的報警裝置會發出報警聲音，當事故報警時電笛響；當預告報警時電鈴響，響鈴時間設置為1min。在自動化屏設置響鈴投入、退出轉換開關，當達到退出位置時不響鈴；也設置了音響複歸按鈕，按下按鈕響鈴停止。
3係統應用
3.1 控製中心調度係統
呼和浩特市地鐵1號線共設置2座主變電所，全線共設22座變電所，其中牽引降壓混合變電所11座，降壓變電所11座，控製中心調度係統負責對全線各個變電所的監視和控製、事故報警查詢、程控停送電、趨勢查詢等功能。
係統遙控功能，即在係統中心級對接入係統的任何一個可遙控的對象進行合、分遙控；遙控操作執行嚴格的權限管理，執行遙控是有操作權限或經過授權的係統工作人員；遙控可分為單控、程控，並可根據用戶要求自定義被控製設備及其順序操作，上述控製方式可以根據調度人員的要求設置手動確認功能；在同一時間，當多個工作站對同一設備進行遙控操作時，根據用戶的權限確定遙控的優先級。係統具有控製閉鎖功能，當現場供電設備故障時，引起相應開關跳閘，則此開關控製命令的操作被自動閉鎖；當現場供電開關設備接地刀閘接地時，操作員可在主接線畫麵上開關符號處設置接地顯示，對有接地顯示的供電開關設備，係統自動閉鎖與之相關控製命令的操作。控製閉鎖功能可以人工投退，且可由用戶自定義。
中心操作員可以對35kV、1500V開關保護裝置的保護定值組進行統一管理，包括保護定值召喚、顯示、保存、切換、打印等。可以選擇站名、裝置名稱、裝置種類進行召喚顯示、保存，保存後可以按照報表格式進行打印。具有操作權限的人員可以對35kV、1500V開關保護裝置的保護定值組進行遠程修改或切換。保護定值組預先根據供電係統各種運行模式來設定，當係統運行方式改變時，中心操作員可以從定值組中直接提取保護定值。
3.2 變電所綜合自動化係統
變電所電力監控係統采集變電所內供電設備的遙信、遙測信息。信息在HMI界麵上實時刷新，以便值班員及時了解現場設備運行狀態。主要監控對象包括：35kV開關櫃、1500V開關櫃、0.4kV開關櫃、牽引變壓器、整流器、配電變壓器、排流櫃、鋼軌電位、再生逆變裝置等。當控製中心失去與變電所內的通訊時，中心的控製權限自動下放至變電所內。此時，變電所係統管理員在監控工作站上登錄賬戶可以對所內設備實行緊急監控。
變電所內的網絡有2層，分為管理層網絡和間隔層網絡，管理層網絡用於連接通訊控製器與中心服務器、變電所監控工作站。間隔層網絡由光纖、超五類屏蔽網線、屏蔽雙絞線組成。與35kV保護裝置、1500V保護裝置、400V保護裝置采用光纖通訊，起到加快傳輸速率、避免電磁幹擾的功能；與控製信號屏PLC、交直流屏、溫控器、整流器、排流櫃、再生逆變裝置、儀表等設備的通訊采用RS485屏蔽雙絞線，這些設備需要監控的信息量較少、傳輸距離較近，RS485屏蔽雙絞線已滿足電力監控實時性要求。
4 香蕉视频色版免费Acrel-2000Z電力監控係統解決方案
4.1 概述
針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關櫃綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控係統，實現了變電、配電、用電的安全運行和較全管理。監控範圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監控係統是香蕉视频色版免费電氣股份有限公司根據電力係統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理係統。該係統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控製、通信等功能於一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的係統，適用於35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站的控製和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。
4.2 應用場所
適用於軌道交通，工業，建築，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化係統工程設計、施工和運行維護。
4.3 係統架構
Acrel-2000Z電力監控係統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地麵積等多方麵的信息綜合考慮組網方式。
4.4 係統功能
實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監視各配電回路有關故障、告警等信號。
電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。
曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。
運行報表：查詢各回路或設備指定時間的運行參數。
實時告警：具有實時告警功能，係統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
曆史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。
電能統計報表：係統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自係統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況。
用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。
網絡拓撲圖：支持實時監視並診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個係統網絡結構。
電能質量監測：可以對整個配電係統範圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。
遙控功能：可以對整個配電係統範圍內的設備進行遠程遙控操作。
故障錄波：可在係統發生故障時，自動準確地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況。
事故追憶：可自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩態信息。
Web訪問：展示頁麵顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。
APP訪問：設備數據頁麵顯示各設備的電參量數據以及曲線。
4.5 係統硬件配置
5 結語
綜上所述，隨著科技的發展，電力監控係統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，還可以通過對所監測到的數據來即時生成相關的維修管理內容，實現係統中信息的在線交流等，所以本係統仍需改進和提高以滿足現代化的設備運營需求。
參考文獻
[1] 黃昱旻 . 地鐵綜合監控係統的構成及優化 [J]. 城市軌道交通研究 ,2010,10.
[2] 駱漢賓 , 宮培鬆 , 等 . 地鐵設計管理係統的研究與應用 [J]. 鐵道工程學報 ,2013,9.
[3] 李 鵬.城市軌道交通電力監控係統的應用
[4] 香蕉视频色版免费企業微電網設計與應用手冊.2022.05版
