一、        系統(tǒng)概述

隨著城市化進(jìn)程的逐步加速，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)未來(lái)發(fā)展有著巨大潛力。（國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)地鐵建設(shè)有3項(xiàng)指標(biāo)——城市人口超300萬(wàn)、GDP超1000億元、地方財(cái)政一般預(yù)算收入超100億元。目前全國(guó)有近50個(gè)城市達(dá)標(biāo)）。伴隨投資額度的加大，城市軌道交通建設(shè)有望成為繼鐵路大規(guī)模投資之后新的投資熱點(diǎn)，城市軌道交通將成為“十二五”期間基礎(chǔ)建設(shè)投資的新貴，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)有望迎來(lái)黃金發(fā)展期。

 

現(xiàn)城市軌道交通的地面建設(shè)包含AFC(自動(dòng)售檢票系統(tǒng))、PIS（乘客信息系統(tǒng)）、BAS（環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)）、FAS（火災(zāi)消防監(jiān)控系統(tǒng)）、PSD（車站屏蔽門系統(tǒng)）、PSCADA(電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)、MCS（主控系統(tǒng)）、SIG（信號(hào)系統(tǒng)）、NCS（網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)）九大系統(tǒng)，本文主要討論P(yáng)SCADA系統(tǒng)的需求、架構(gòu)及應(yīng)用。

 

二、        系統(tǒng)要求

PSCADA(電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)：包括全線由若干個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)；它應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域; 

 

地鐵行業(yè)電力監(jiān)控子系統(tǒng)與地鐵行業(yè)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）緊密集成，實(shí)現(xiàn)PSCADA子系統(tǒng)功能，共同完成變電站主要供電設(shè)備及接觸網(wǎng)（軌）等電力設(shè)備運(yùn)行情況的分層分布遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，處理供電系統(tǒng)的各種異常事故及報(bào)警事件，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)大大提升供電系統(tǒng)調(diào)度、管理及維修的自動(dòng)化程度，提高供電質(zhì)量，保證系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。

 

地鐵變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與供電系統(tǒng)的12kV開(kāi)關(guān)柜、750V開(kāi)關(guān)柜、0.4kV開(kāi)關(guān)柜、牽引變壓器、硅整流器、配電變壓器、排流柜、雜散電流監(jiān)測(cè)裝置、牽引網(wǎng)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)、再生能量利用裝置、鋼軌電位限制裝置等配置的綜合測(cè)控保護(hù)裝置、智能采集裝置通過(guò)通信接口連接實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。

 

依據(jù)智能電網(wǎng)系統(tǒng)需求，對(duì)控制工控機(jī)的要求如下： 

◆通過(guò)國(guó)家電科院電力四級(jí)認(rèn)證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認(rèn)證 ；

◆電源及接口滿足浪涌4級(jí)抗擾度、靜電4級(jí)抗擾度等要求；

◆電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，滿足冗余供電，支持整機(jī)不斷電更換、維護(hù)模塊電源;要求支持失電報(bào)警功能；

◆支持多種通訊接口和靈活的擴(kuò)展（10個(gè)串口：采用光電隔離電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)在惡劣、復(fù)雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作；6個(gè)網(wǎng)口；6個(gè)USB;1個(gè)VGA;1個(gè)擴(kuò)展槽）；

◆標(biāo)準(zhǔn)19寸上架無(wú)風(fēng)扇、低功耗、全密封產(chǎn)品；

 

三、        系統(tǒng)描述

PSCADA系統(tǒng)包括全線由若干個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可分為兩類：

◆牽引降壓混合變電站（以下簡(jiǎn)稱混合站）

◆降壓變電站（以下簡(jiǎn)稱降壓站）

 車站、車輛段牽引降壓混合變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)與本車站、車輛段的綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度中心與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

 

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由變電站站級(jí)管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、間隔設(shè)備層組成。系統(tǒng)以供電設(shè)備為監(jiān)控對(duì)象，通過(guò)所內(nèi)網(wǎng)絡(luò)將10kV、0.4kV交流保護(hù)測(cè)控單元、DC750V直流保護(hù)測(cè)控單元、交直流系統(tǒng)監(jiān)控單元、變壓器與整流器監(jiān)控單元、排流柜與雜散電流監(jiān)控單元、軌電位限位裝置、電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)等分散布置的間隔層設(shè)備連接起來(lái)，通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行集中管理。

 

下圖為PSCADA系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)：

（圖1：PSCADA系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)）

 

◆站級(jí)管理層

包括安裝在控制信號(hào)盤內(nèi)的工控機(jī)、通信處理器、交換機(jī)、智能測(cè)控單元等設(shè)備組成。該層主要完成全站的數(shù)據(jù)通訊處理、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能，是系統(tǒng)與運(yùn)行和維護(hù)人員的接口。

◆數(shù)據(jù)通信層

站控級(jí)網(wǎng)絡(luò)

間隔級(jí)網(wǎng)絡(luò)

◆間隔設(shè)備層

間隔層智能設(shè)備主要包括10kV綜合保護(hù)測(cè)控單元、750V直流開(kāi)關(guān)柜保護(hù)測(cè)控單元、0.4kV低壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)控單元、制動(dòng)能量消耗裝置監(jiān)控單元、雜散電流監(jiān)控單元、整流器監(jiān)控單元、交直流電源系統(tǒng)監(jiān)控單元、整流變壓器溫控器、動(dòng)力變壓器溫控器，所有智能設(shè)備由通信方式接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

 

研祥電力行業(yè)專業(yè)級(jí)全密封工控機(jī)SPC-8231主要承擔(dān)地鐵PSCADA體統(tǒng)中運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)處理;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化控制;變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障報(bào)警功能，指出故障問(wèn)題點(diǎn)等等。

 

研祥全新的SPC-8231產(chǎn)品符合地鐵PSCADA設(shè)備應(yīng)用重要指標(biāo)：

 

（圖3:SPC-8231）

  

◆通過(guò)國(guó)家電科院電力四級(jí)認(rèn)證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認(rèn)證

IEC 61850-3認(rèn)證保證了在變電站中使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標(biāo)準(zhǔn)則闡明了通訊互聯(lián)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和測(cè)試要求。通過(guò)IEC 61850-3和IEEE 1613專業(yè)認(rèn)證的，能夠與變電站內(nèi)的不同設(shè)備進(jìn)行通訊。

◆滿足電力行業(yè)EMC指標(biāo)

電源及接口具有浪涌4級(jí)抗擾度、靜電4級(jí)抗擾度等高EMC性能，同時(shí)滿足行業(yè)中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)在惡劣、復(fù)雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。 

◆支持交直流電壓輸入、電源供電冗余

電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，且采用可熱拔插冗余模塊電源，支持整機(jī)不斷電更換、維護(hù)模塊電源。 

◆多種通訊接口和靈活的擴(kuò)展

 6個(gè)USB 2.0接口，6個(gè)千兆網(wǎng)口、10個(gè)隔離的RS-232/422/485串口； 1個(gè)VGA接口，1個(gè)MiniPCIE插槽（不支持USB設(shè)備），1個(gè)CFast卡插槽，1個(gè)2.5寸硬盤接口（可兼容1.8寸SSD硬盤），1個(gè)客戶自定義功能接口；配置各接口狀態(tài)指示燈，可準(zhǔn)確監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、串口、電源及整機(jī)工作狀態(tài); 同時(shí)1個(gè)面向用戶開(kāi)放的行業(yè)I/O擴(kuò)展槽方便用戶根據(jù)需要自行選擇I/O模塊。 

◆采用模塊化設(shè)計(jì)

客戶可根據(jù)實(shí)際使用情況，配置串口功能模塊，實(shí)現(xiàn)RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換；預(yù)留PCI-104擴(kuò)展卡插槽及支架，客戶可配置行業(yè)功能擴(kuò)展卡，通過(guò)自定義接口實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。（*注意：擴(kuò)展卡必須采用浮地設(shè)計(jì)）；核心板、串口模塊、模塊電源均可單獨(dú)訂購(gòu) 。

◆失電報(bào)警功能

由于各種原因造成用電設(shè)備供電故障或供電中斷時(shí)，能夠及時(shí)、主動(dòng)發(fā)出告警信號(hào)，避免設(shè)備由于失電停運(yùn)而造成的損失。

 

四、 結(jié)論

地鐵PSCADA應(yīng)用專業(yè)級(jí)產(chǎn)品推薦：研祥SPC-8231

本文論述了地鐵PSCADA綜合變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。綜合變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，要實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化變電站自動(dòng)化的功能，還有許多技術(shù)問(wèn)題需要攻關(guān)解決，研祥將結(jié)合國(guó)家發(fā)展規(guī)劃及地鐵行業(yè)應(yīng)用需求，不斷的推出更專業(yè)的產(chǎn)品滿足未來(lái)智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

 

附一：

智能電網(wǎng)專業(yè)級(jí)低功耗耗無(wú)風(fēng)扇產(chǎn)品SPC-8231

 

 

◆產(chǎn)品概述

SPC-8231是一款專門針對(duì)電力行業(yè)且面向未來(lái)數(shù)字化變電站的專用產(chǎn)品，并嚴(yán)格遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化變電站的特殊要求，能夠?yàn)樽冸娬尽㈦姀S等嚴(yán)酷工業(yè)應(yīng)用環(huán)境提供理想的通信解決方案。可廣泛應(yīng)用于變電站遠(yuǎn)動(dòng)終端管理、智能電網(wǎng)調(diào)度通信管理機(jī)和地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）。

 

 主要功能特點(diǎn) 

◆板載Intel@  ATOM™  D525 1.8GHz處理器；

◆板載2.0G DDRⅢ內(nèi)存,較大支持2.0G內(nèi)存；

◆支持6個(gè)RJ45 10/100/1000網(wǎng)絡(luò)接口；

◆支持10個(gè)串口，RS232/485/422模塊可選，采用光電隔離設(shè)計(jì)，帶2.5KV隔離保護(hù)；

◆支持可插拔110/220VACDC 100W雙電源冗余供電，且支持失電報(bào)警功能；

◆可以通過(guò)中國(guó)電科院電力四級(jí)認(rèn)證，適合電力自動(dòng)化對(duì)苛刻環(huán)境的要求；