城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)集成方式與工程劃分的分析

杜李蘋+李宇

摘 要：本文介紹并分析了城市軌道交通中電力監(jiān)控系統(tǒng)的集成方式和工程劃分。結合重慶城市軌道交通系統(tǒng)設備建設的工程經(jīng)驗，闡述了電力監(jiān)控系統(tǒng)獨立設置與電力監(jiān)控系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中這兩種常見模式的優(yōu)缺點，并進行對比分析和總結。

關鍵詞：城市軌道交通；電力監(jiān)控；系統(tǒng)集成；綜合監(jiān)控

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

一、城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)集成方式的發(fā)展

電力監(jiān)控系統(tǒng)作為城市軌道交通供電系統(tǒng)的重要組成部分，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)中各類設備運行狀態(tài)的監(jiān)視和控制，保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行及異常狀況下的快速緊急處理，是城市軌道交通系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。

在早期的城市軌道交通工程項目中，如重慶軌道交通二號線（1999年開工），受限于信息集成技術、網(wǎng)絡傳輸技術，以及服務器等數(shù)據(jù)處理硬件性能指標等因素，往往采用按功能要求設置多個分離系統(tǒng)的模式，如獨立的電力監(jiān)控系統(tǒng)、獨立的車站設備監(jiān)控系統(tǒng)、獨立的火災報警系統(tǒng)、獨立的門禁控制系統(tǒng)等。隨著信息技術及其涵蓋的軟硬件和通信技術的不斷發(fā)展，在城市軌道交通中逐漸引入了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的概念，采用高度集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)以前各個獨立功能系統(tǒng)的所有功能，對減少設備重復投入，人員崗位的精簡，以及系統(tǒng)設備集中管理和大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等都有很大幫助。在近年來的城市軌道交通工程項目中，如重慶軌道交通一號線（2007年開工）、三號線（2007年開工）、六號線（2009年開工），基本都采用了以綜合監(jiān)控系統(tǒng)代替各獨立功能系統(tǒng)的方式，只是在綜合監(jiān)控集成的深度和廣度有所不同而已。

二、綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成電力監(jiān)控模式分析

在這種模式下，電力監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成子系統(tǒng)存在，在結構上分為控制中心電力調度級和各變電所綜合自動化級，共兩級?？刂浦行碾娏φ{度級與綜合監(jiān)控深度集成，在硬件上共用綜合監(jiān)控系統(tǒng)的中心級數(shù)據(jù)服務器、歷史服務器、磁盤陣列等設備，對接收到的變電所綜合自動化系統(tǒng)提供的信息進行統(tǒng)一處理；在軟件上共用綜合監(jiān)控系統(tǒng)的中心級應用軟件，實現(xiàn)系統(tǒng)與電力調度人員的人機交互。變電所綜合自動化級則是通過設置在各變電所內的電力系統(tǒng)專用二次設備（繼電保護裝置、測控裝置、遠動裝置等），利用計算機技術、電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電所現(xiàn)場各供電系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)監(jiān)視、測量和控制等功能，并將各類數(shù)據(jù)上傳給控制中心電力調度統(tǒng)一處理。

同時，由于電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心電力調度級已深度集成在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。這種模式下的工程劃分，往往就是電力監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合監(jiān)控的子系統(tǒng)而劃歸綜合監(jiān)控承包商，而電力監(jiān)控系統(tǒng)所要監(jiān)控的現(xiàn)場供電設備屬于供電系統(tǒng)承包商，故而產(chǎn)生在工程劃分方面的接口界面，如圖1所示。

重慶軌道交通一號線、三號線、六號線都是采用的這種模式，通過這三條線的工程經(jīng)驗總結，這種電力監(jiān)控集成模式雖然在信息系統(tǒng)高度集成、減少設備重復投入，人員崗位精簡，以及系統(tǒng)設備集中管理和大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等方面具有優(yōu)勢，但也因為工程劃分接口的出行而產(chǎn)生了一些劣勢，主要表現(xiàn)在3個方面。

首先，是工期安排上的問題。在城市軌道交通的信號系統(tǒng)、車輛系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等各個系統(tǒng)的單體設備調試以及系統(tǒng)聯(lián)合調試的必要條件之一，就是這些系統(tǒng)設備帶有穩(wěn)定可靠的供電電源。因此，在工程建設時序上，供電系統(tǒng)往往提前于其他各系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)變電所已經(jīng)建好且所內供電系統(tǒng)已帶電，而車站各綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設備房間還在施工的情況。這時，由于車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)尚未完工，各變電所的電力監(jiān)控數(shù)據(jù)無法傳至控制中心電力調度，就無法開展電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠動功能調試，時間白白浪費。待到車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)具備功能后，再開展電力監(jiān)控的遠動功能調試就顯得時間緊迫。

其次，一個變電所的供電系統(tǒng)功能實現(xiàn)以及施工圖設計、現(xiàn)場設備安裝施工等，應該是包括一次設備、二次設備、變電所綜合自動化系統(tǒng)的整體。由于控制中心電力調度級集成進了綜合監(jiān)控系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)就被劃分到綜合監(jiān)控承包商實施。這時，變電所綜合自動化系統(tǒng)雖然在功能實現(xiàn)上應該與供電設備系統(tǒng)高度相關，但也被劃分到了綜合監(jiān)控承包商實施。這種工程劃分方式增加了工程管理和實施上的接口，出現(xiàn)變電所內兩個承包商交叉施工，不便于工程實施的統(tǒng)一安排和管理。

最后，由于綜合監(jiān)控是包括電力監(jiān)控系統(tǒng)、車站設備監(jiān)控系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等的集成系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理都在一套軟硬件設備中完成。在大數(shù)據(jù)量的背景下，難免不會出現(xiàn)雪崩數(shù)據(jù)流的情況。這時，集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的電力監(jiān)控系統(tǒng)也會受到影響，喪失對各變電所綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控，這也是高度集成的大系統(tǒng)所共同面臨的問題之一。

三、電力監(jiān)控系統(tǒng)獨立設置模式的分析

正是由于存在前文所述的問題，通過總結重慶軌道交通一號線、三號線、六號線的典型綜合監(jiān)控集成方案的實施情況，發(fā)現(xiàn)了電力監(jiān)控系統(tǒng)深度集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的不足。因此，在最近開工或即將開工建設的重慶軌道交通環(huán)線、四號線、五號線、九號線、十號線中，采用了電力監(jiān)控系統(tǒng)獨立設置的模式。其結構如圖2所示。

這種結構的區(qū)別在于：

（1）各變電所綜合自動化系統(tǒng)的信息直接經(jīng)由通信骨干網(wǎng)透明傳輸至控制中心的電力調度系統(tǒng)，不再通過車站級的綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行信息的處理和轉發(fā)。這種結構就避免了前文所述的電力監(jiān)控系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)時的第一個缺點。變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠動調試，不再受制于車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建設進度，只要電力監(jiān)控系統(tǒng)自身建設完成，通信骨干網(wǎng)建設完成，即可開展電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠動調試，調試開始時間可以大大提前。

（2）工程實施的劃分界面的變化。電力監(jiān)控系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)時的工程劃分界面是在變電所內的綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡交換機端口處，這時就存在著前文所述的第二個缺點。當電力監(jiān)控系統(tǒng)獨立設置后，電力監(jiān)控系統(tǒng)的工程實施則可以納入供電系統(tǒng)承包商統(tǒng)一實施。這時就不再有前文所述的工程管理和實施上的接口，避免了前文所述的電力監(jiān)控系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)時的第二個缺點。

（3）控制中心電力調度系統(tǒng)獨立設置。這種設置方式，就避免了前文所述的電力監(jiān)控系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)時的第三個缺點。因為軟硬件都是獨立設置，就避免了因其他系統(tǒng)出行雪崩數(shù)據(jù)時造成的整個集成系統(tǒng)崩潰。電力監(jiān)控系統(tǒng)能否正常運行，僅和本系統(tǒng)的運行狀態(tài)有關。

雖然，高度集成的信息系統(tǒng)是未來的發(fā)展趨勢。但是結合在城市軌道交通系統(tǒng)設備工程建設中的實際經(jīng)驗，電力監(jiān)控系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)的缺點也體現(xiàn)得較為明顯，是未來需要研究解決的問題。在目前的情況下，最終還是選擇在近期開工的重慶軌道交通環(huán)線、四號線、五號線、九號線、十號線中回歸了電力監(jiān)控系統(tǒng)獨立設置的模式。

參考文獻

[1]王軍平，趙赫男，王存毅.IEC61850標準在城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用前景分析[J].自動化博覽，2008，25（3）：94-97.