可靠性分析背景下城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計及實現(xiàn)分析

任 覓（重慶市軌道交通（集團）有限公司，重慶 404100）

可靠性分析背景下城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計及實現(xiàn)分析

任 覓
（重慶市軌道交通（集團）有限公司，重慶 404100）

摘 要：城市軌道交通PSCADA系統(tǒng)是城市軌道交通電力系統(tǒng)的重要組成部分，對城市軌道交通電力系統(tǒng)的正常運行有十分重要的作用。城市軌道交通PSCADA系統(tǒng)能對城市軌道交通全線電力設備運行情況進行動態(tài)監(jiān)測，還能及時處理供電系統(tǒng)的各種異常現(xiàn)象，確保供電系統(tǒng)的安全運行。本文從可靠性背景下，分析了城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)，從而為同類研究提供參考。

關鍵詞：可靠性；城市軌道交通；PSCADA系統(tǒng)

電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA系統(tǒng)）是城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，PSCADA系統(tǒng)的設計方案對整個城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定有很大的影響，因此，在進行城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計時，要根據(jù)實際情況，選用合理的技術方案和組網(wǎng)方式，確保PSCADA系統(tǒng)的安全可靠。下面就可靠性分析背景下城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計及實現(xiàn)進行分析。

1 城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)的構成

城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)主要是一個基于城域網(wǎng)地理分散，面向系統(tǒng)集成應用的實時分布式綜合監(jiān)控系統(tǒng)，PSCADA系統(tǒng)是通訊技術、計算機網(wǎng)絡技術在城市軌道交通應用的重要體現(xiàn)，城市軌道交通PSCADA系統(tǒng)能對全線變電設備進行監(jiān)控，并采集、分析變電設備的運行數(shù)據(jù)，從而為供電系統(tǒng)的調(diào)度、維護等提供科學的依據(jù)。城市軌道交通PSCADA系統(tǒng)主要由電力調(diào)度自動系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)、通信通道等三部分組成。

電力調(diào)度自動系統(tǒng)主要由調(diào)度端硬件平臺、調(diào)度端系統(tǒng)軟件、調(diào)度端數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、調(diào)度端信息收集系統(tǒng)、調(diào)度端人機聯(lián)系系統(tǒng)等部分組成；變電站綜合自動化系統(tǒng)具有一次設備監(jiān)控、運行數(shù)據(jù)采集、事件順序記錄等功能，同時還能承擔整個變電所信息處理、調(diào)度通信、中央信號、保護自動化等功能；城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)的通信通道有兩方面，一是站內(nèi)通信，實現(xiàn)站控層單元和間隔單元的數(shù)據(jù)交換，二是前置網(wǎng)，也就是站控層單元和控制中心的前置機進行數(shù)據(jù)交換。

2 城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)的設計

城市軌道交通是一種大容量、高速、快捷的公共交通工具，其安全性、可靠性對廣大乘客的生命安全有直接的影響，同時由于城市軌道交通是一個復雜的系統(tǒng)，無論哪一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障都會對整個軌道交通的安全性、可靠性造成影響，而供電系統(tǒng)是影響城市軌道交通安全、可靠運行的關鍵環(huán)節(jié)，因此，提高城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)的可靠性是十分重要的。目前，在城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計中，經(jīng)常會采用工業(yè)以太網(wǎng)技術，這種技術在產(chǎn)品強度、適用性、可靠性、實用性、抗干擾性、安全性等方面有很大的優(yōu)勢，下面就工業(yè)以太網(wǎng)技術在城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計中的優(yōu)勢及應用進行分析。

2.1 工業(yè)以太網(wǎng)技術的優(yōu)勢

工業(yè)以太網(wǎng)的硬件設備是采用低功耗工業(yè)級芯片、插件、連接器等制作而成，具有良好的機械環(huán)境適應能力、氣候環(huán)境適應能力、電磁環(huán)境適應能力。工業(yè)以太網(wǎng)采用全雙工通訊技術、交換式以太網(wǎng)技術、虛擬局域網(wǎng)技術等進行高數(shù)據(jù)傳輸，極大的提高了通信的實時性和準確性。工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)卡價格比較低，聯(lián)網(wǎng)成本比較低，同時維護成本也比較少，因此， 將工業(yè)以太網(wǎng)技術應用在城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)能有效地提高軌道交通的運行可靠性。

2.2 工業(yè)以太網(wǎng)在城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)中的應用形式

目前，工業(yè)以太網(wǎng)在城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)的應用主要有專用工業(yè)以太控制網(wǎng)絡、混合Ethernet/Field bus網(wǎng)路結構、Web網(wǎng)絡監(jiān)控平臺等三種形式，其中專用工業(yè)以太控制網(wǎng)絡是將以太網(wǎng)滲透在整個網(wǎng)絡，將整個城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)覆蓋，這樣城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)具有良好的互連性和擴展性，能實現(xiàn)真正的全開放網(wǎng)絡體系結構；混合Ethernet/Field bus網(wǎng)路結構是現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)的一種集成形式，控制網(wǎng)絡采用現(xiàn)場總線，信息網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)，這樣底層控制網(wǎng)絡就能通過網(wǎng)關掛接在以太網(wǎng)上，實現(xiàn)信息交換；Web網(wǎng)絡監(jiān)控平臺是通過Internet將連接網(wǎng)絡的設備聯(lián)系在一起，管理人員可以通過Web瀏覽器對城市軌道交通系統(tǒng)實時遠程監(jiān)控以及故障診斷、處理。

2.3 城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡架構設計及實現(xiàn)

在城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)中，可以采用冗余的100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)體系結構為控制中心調(diào)度主站系統(tǒng)主網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡通信協(xié)議可以采用TCP/IP協(xié)議，這樣在正常情況下，兩個LAN網(wǎng)可以同時工作，從而傳輸不同的系統(tǒng)信息，如果某一個LAN網(wǎng)絡發(fā)生異常或者出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)會自動通過另一個LAN網(wǎng)絡進行信息傳輸。控制中心系統(tǒng)主網(wǎng)絡配置雙網(wǎng)關交換機，與第三網(wǎng)網(wǎng)絡互聯(lián)，從而實現(xiàn)信息共享。由于變電站中的同時具有直流、交流等多種不同等級的高電壓環(huán)境，其電氣環(huán)境十分復雜，而車輛段軌道不能進行絕緣，這樣就導致瞬間高電壓很容易經(jīng)過大地傳入接地線，從而進入通信設備，對通信電纜造成干擾，因此，城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)要采用工業(yè)級光纖以太網(wǎng)，來提高通信帶寬以及抗干擾能力。

結語

隨著信息技術的飛速發(fā)展，城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)越來越完善，PSCADA系統(tǒng)承擔著監(jiān)控城市軌道交通供電系統(tǒng)的重要任務，提高PSCADA系統(tǒng)的安全性和可靠性，對城市軌道交通供電系統(tǒng)的正常供電有十分重要的意義，因此，在進行城市軌道交通供電PSCADA系統(tǒng)設計時，必須優(yōu)化設計方案，保證PSCADA系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而為城市軌道交通的正常運行提供保障。

參考文獻

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中圖分類號：U239

文獻標識碼：A