軌道交通供電運行安全管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用

文/王江 重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶 401120

1、系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)原則

為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，系統(tǒng)服務(wù)器使用雙機熱備模式，提供主備冗余功能，保證系統(tǒng)核心的持續(xù)運行。供電系統(tǒng)的功能是向列車及各機電設(shè)備系統(tǒng)提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)，滿足各系統(tǒng)的供電要求。電力牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通的重要組成部分，沒有電力牽引供電系統(tǒng)的可靠安全供電，就不可能有城市軌道交通的正常運行。

在控制中心擁有整套設(shè)備的安全運行管理職責，能夠通過信道交互閉鎖監(jiān)控的遙控作業(yè)，并能達到對變電所、接觸網(wǎng)操作的遠程實時監(jiān)控。

在主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備具有防止電氣誤操作功能，并能通過通信方式關(guān)閉正在執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)的遙控裝置，現(xiàn)場操作設(shè)備也擁有嚴格的防誤功能。

系統(tǒng)具有多組織、多分配并行及設(shè)備交互運行的防誤操作效用。

系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的內(nèi)部機械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖屬性，完成電氣間隔內(nèi)的防誤閉鎖和設(shè)備間、變電所間、復(fù)雜操作等方式的防誤操作。

在變電所、車輛段、接觸網(wǎng)，實現(xiàn)地線操作的防誤，具有地線存取狀態(tài)的在線監(jiān)視管理功能。

在車輛段檢修段、接觸網(wǎng)，具有強行檢驗是否帶電閉鎖功能和接地線掛拆位置的實時采集數(shù)據(jù)上傳功能。

接觸網(wǎng)的接地作業(yè)依據(jù)現(xiàn)場的接地方式（地刀接地和地線接地）布控防誤閉鎖與監(jiān)控。

在正線變電所、車輛段列檢車間，具有開鎖鑰匙權(quán)限授予及維護功能。

系統(tǒng)具有操作票、工作票專家系統(tǒng)功能，按照操作指令形成工作票及對應(yīng)的工作模版，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開票、流程控制及管理功能。

2、系統(tǒng)功能設(shè)計

2.1 變電所安全管理功能

可在值班所或變電巡檢工區(qū)的系統(tǒng)工作站上根據(jù)作業(yè)令進行工作票的編制、審核，提交電調(diào)批準，可按需自動生成有關(guān)執(zhí)行文件并打印。

無論值班所、變電巡檢工區(qū)、變電所均具備對所管轄電氣設(shè)備的安全管理功能。操作人員可根據(jù)調(diào)令在系統(tǒng)工作站上進行模擬預(yù)演、生成操作票和執(zhí)行序列，也可直接接受由電調(diào)分解生成的操作序列傳送到電腦鑰匙，到相應(yīng)的變電所進行操作。

實現(xiàn)變電所接地線的強制、規(guī)范化管理，實現(xiàn)地線狀態(tài)實時監(jiān)測，防止接地線的誤掛、漏掛、誤拆、漏拆。

在值班所或變電巡檢工區(qū)系統(tǒng)工作站上可定制巡檢任務(wù)，并對巡檢路線、巡檢內(nèi)容、巡檢結(jié)果、設(shè)備缺陷進行管理，實現(xiàn)變電所電氣設(shè)備的電子化巡檢功能。

同變電所當?shù)乇O(jiān)控通信，可以接收變電所SCADA遙信狀態(tài)，并對SCADA遙控操作進行防誤判斷及閉鎖。

安全管理系統(tǒng)發(fā)生異常時，可在拿到鑰匙管理機的授權(quán)后拿緊急解鎖鑰匙進行后續(xù)操作。

2.2 接觸網(wǎng)檢修作業(yè)安全管理功能

可在接觸網(wǎng)檢修班組的系統(tǒng)工作站上根據(jù)作業(yè)令進行工作票的編制、審核，提交電調(diào)批準，并可根據(jù)需要自動生成相關(guān)指導(dǎo)性操作文檔并打印。

實現(xiàn)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)過程的安全管理，保證工作內(nèi)容與調(diào)令的技術(shù)關(guān)聯(lián)，并在開票及操作過程中實現(xiàn)防誤閉鎖管理。

接觸網(wǎng)接地線強制、規(guī)范化管理，實現(xiàn)接觸網(wǎng)上掛拆接地線狀態(tài)的采集，防止誤掛、漏掛、誤拆、漏拆接地線。

實現(xiàn)接觸網(wǎng)接地操作前的強制驗電功能。

2.3 系統(tǒng)實時性設(shè)計

對一次設(shè)備狀態(tài)的實時采集。一次設(shè)備的采集由監(jiān)控后臺完成，在系統(tǒng)與監(jiān)控后臺軟件共用實時庫，因此系統(tǒng)可實時獲取一次設(shè)備狀態(tài)信息，包括臨時接地線和網(wǎng)門的狀態(tài)。從而實現(xiàn)了系統(tǒng)與現(xiàn)場一次設(shè)備的實時對位。

對閉鎖元件的實時控制和信號采集。閉鎖元件包括智能鎖具和閉鎖節(jié)點，系統(tǒng)實時獲取閉鎖元件的狀態(tài)。根據(jù)閉鎖邏輯和操作票執(zhí)行進度，對符合操作規(guī)則的設(shè)備，自動閉合閉鎖節(jié)點或解鎖智能鎖具，并對這些閉鎖元件的操作情況跟蹤及在線檢測。

實時防誤操作。主機與控制閉鎖節(jié)點、電磁鎖的解鎖、閉鎖操作直連，并在線獲取一次設(shè)備、閉鎖節(jié)點、電磁鎖的狀態(tài)。后續(xù)操作只有當系統(tǒng)檢測到設(shè)備變位后才能進行，避免了微機五防的“走空程”問題。

在操作票執(zhí)行過程中，變電站內(nèi)如果發(fā)生異常告警，使得已經(jīng)解鎖的操作項不再符合五防邏輯，系統(tǒng)將及時閉鎖節(jié)點或電磁鎖，以防止誤操作的發(fā)生。

2.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計

雙網(wǎng)冗余配置。通常，電力系統(tǒng) 110k V 及以下電壓等級的變電站均采用單以太網(wǎng)進行通信關(guān)聯(lián)。對于 220k V 及以上電壓等級的變電站，采取雙網(wǎng)冗余配置，為了提高通信的可靠性，本系統(tǒng)也采用雙以太網(wǎng)的通信方式，一個作為主網(wǎng)，另一個作為備網(wǎng)。正常工作時，間隔層裝置同時向兩個以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)，而監(jiān)控后臺只需處理主網(wǎng)數(shù)據(jù)。監(jiān)控后臺實時監(jiān)視間隔層裝置的通信狀況，當主網(wǎng)通信異常時，監(jiān)控機會自動將備網(wǎng)切換為主網(wǎng)，以保證通信暢通。雙網(wǎng)冗余的工作方式為系統(tǒng)通信的穩(wěn)定提供了雙重保障。

雙機冗余配置。雙后臺機的方式可以提高變電站監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。采用雙后臺機時，兩個后臺機安裝相同的監(jiān)控后臺軟件，正常工作時，主機內(nèi)系統(tǒng)投入運行，備機內(nèi)系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)。主機與備機實時庫保持同步，在操作票執(zhí)行過程中，備機上保存操作票的備份，主機上操作票每執(zhí)行一步，備機上都跟隨主機同步實時庫。因此，在模擬開票過程中，或是操作票執(zhí)行過程中，一旦主機因異常退出運行，備機都會立即啟動系統(tǒng)，并恢復(fù)到主機異常退出時的狀態(tài)。

雙位置遙信配置。閉鎖邏輯依賴于設(shè)備的遙信位置信息，如果監(jiān)控后臺接收到的遙信信息不準確，系統(tǒng)可能會錯誤的開放對設(shè)備的操作。例如，斷路器處于“分”位是操作兩側(cè)隔離刀閘的必要條件，如果監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器位置信息采集不正確，將本處于“合”位的開關(guān)誤認為“分”位，系統(tǒng)就可能開放對隔離刀閘的操作，其結(jié)果是發(fā)生“帶負荷拉（合）刀閘”的誤操作。

結(jié)語：

本章主要是對系統(tǒng)設(shè)計進行了敘述。首先，根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求，確定了系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)原則。其次介紹了系統(tǒng)的總體架構(gòu)以及子系統(tǒng)的架構(gòu)。隨后，對系統(tǒng)的功能進行了設(shè)計。最后，敘述了包括系統(tǒng)與電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信交互、系統(tǒng)實時性、系統(tǒng)可靠性等方面的設(shè)計。