[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理，5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文，谢谢您的支持]    摘　要：　分析了目前国内城市轨道交通电力控制、监视对象的组成特点。针对监控系统构成、配置、接口、功能的多样性,以及非共享性、非统一性等,试探性地提出了监控系统构成标准化的思路。应寻求一种系统结构合理、技术先进、扩展灵活、经济合理、运营方便的监控系统,达到以最小的代价,取得最大的技术、经济和社会效益,减少社会的重复性劳动、充分实现资源的共享利用。

    关键词：城市轨道交通,电力监控系统,标准化

   Abstract： Based on computer technology,network technolo-gy and control technology,this paper analyses the structuralcharacteristics of the supervision and control system,includ-ing the structure, disposition, interface, the multi-functionsand the independence of the system,argues that a standard-ization of this system shall be made,so as to obtain bettertechnical,economic and social profit,reduce working cost andshare the common resource.
Key words：urban mass transit,electric power monitoring,standardization
      作为地铁动力源泉的供电系统,是地铁建成投产标志“洞通、轨通、电通、车通”四个关键系统之一。高度自动化的电力监控系统,是城市轨道交通安全可靠运行的保证。高安全性、高可靠性、高度自动化、低损耗、低维护(即“三高两低”),又是城市轨道交通运营追求的目标。电力监控系统作为“三高”目标的保证,已成为城市轨道交通运营管理的必要手段。

    1　城市轨道交通电力监控系统现状城市轨道交通建设初期,电力监控系统的结构无成熟标准可循,加之计算机技术、网络技术、控制技术发展的限制,我国城市轨道交通电力监控系统的结构和组成只能参照电气化铁道和电力系统监控系统的结构和组成模式。由于城市轨道交通供电系统的构成与电气化铁道和电力系统的构成在供电网络构成、设备结构形式、保护类型等方面存在较大差异,导致因个人经验、理解不同而产生的风格各异、各有所长、标准不统一的城市轨道交通电力监控系统。大量重复性的电力监控系统设计、生产,浪费了有限的人力、物力,效果也不是很理想,往往存在遗憾之笔。

    　　纵观目前国内投入运营的城市轨道交通电力监控系统模式,可以说是处于“百花齐放”的状态。

    上海轨道交通1、2号线;广州地铁1号线的电力监控系统采用的是西门子产品。其系统结构为双网独立结构(监控数据网络和计算机数据交换网络),每个网络任务单一,网络之间不能互为备用;系统控制中心的主要控制设备为PC机,同时另设数据处理计算机;变电所综合自动化系统还处于初级阶段,没有跳出传统继电保护的结构思路。

    上海轨道交通3号线采用美国GE上海通用合资公司的产品。其系统结构为双网热备用结构模式,正常时,一个网络工作,另一网络处于备用状态;系统控制中心设置了网络服务器和操作员工作站;变电所综合自动化系统是利用可编程逻辑控制器(PLC)设备实现的,控制设备和保护设备独立分开。

    广州地铁2号线采用国产南瑞公司的产品。其系统结构为双网同时工作的结构模式,正常时,双网络同时接受数据工作,但仅主网络可以发出控制命令;系统控制中心设置了网络服务器和操作员工作站;变电所综合自动化系统主要由综合保护测控设备完成,控制设备和保护设备合并设置。

    目前国内已建成的轨道交通天津津滨线、北京轻轨13号线、上海轨道交通5号线,以及即将建成的南京地铁1号线、北京地铁复八线、深圳地铁1号线和4号线等线路,其电力监控系统的结构组成模式也是各有千秋,标准不一。

    笔者结合参与电气化铁道和地铁电力监控系统的建设经历,探讨城市轨道交通电力监控系统结构的标准化问题,望起到抛砖引玉的作用。

    2　目前电力监控系统主要存在的不统一问题2.1　系统网络结构的多样化 模式一:双网热备用,一主一备模式。

     模式二:双网同时工作接收数据,控制时只允许一个网络发出控制命令。

     模式三:双网独立工作,分别承担不同的职责。

    2.2　设备配置多样化

无系统服务器,监控系统的任务分配于不同的工作站。

     系统设置服务器和不同功能的工作站。

     系统设置专门工作站做前置通信服务。

     系统利用服务器多余功能完成前置通信服务。

    2.3　系统功能多样化

操作界面多样化,随意性很大,有些甚至不符合操作逻辑。

     各种报表曲线五花八门。

     控制方式因人而异,有闪光式、窗口式,下拉菜单式、口令式,等等。

     警报显示有报表式、流水帐式、闪烁式,等等。

    2.4　接口多样化

鉴于地铁工程的特殊性,供电系统各种开关设备均采用开关柜式。由于国内开关柜生产厂家大多只涉及到一次设备,而二次设备均从外界采购,这就造成二次设备与外界接口复杂化和多样化。例如:设备通信接口有PrifiBus-DP、ModBus、IEC 870、CAN、厂家特殊网络接口,等等。

    城市轨道交通电力监控系统多样化的结果,必然造成系统的重复开发,社会资源不能共享并造成人力、物力的大量消耗。为此,经过国内近20年的城市轨道交通建设实践,有必要在总结以往电力监控系统设计、生产经验的基础上,探索一种标准化的电力监控系统,以提高社会资源利用率,减少生产成本,提高生产效率。

    3　电力监控系统结构标准化的探讨城市轨道交通电力监控系统标准化的研究,其宗旨是为工程设计人员、设备生产厂商提供一个事半功倍的参考标准,花最小的代价,达到最大的技术、经济和社会效益,减少社会的重复性劳动,使资源得以充分共享利用。其目标就是努力寻求一种系统结构合理、技术先进、扩展灵活、经济合理、运营方便的标准的电力监控系统。

    电力监控系统标准化的研究,首先是对电力监控系统结构的标准化进行探讨和研究,电力监控系统结构标准化的探讨,应从控制中心和变电所综合自动化这两方面展开。

    3.1　控制中心

1.网络结构从布线逻辑,到总线结构,到单一网络结构,到双网结构,是跟随着计算机技术、总线技术、以太网络技术的发展而发展的。随着人们对系统安全性、可靠性要求的提高,目前已全面采用双网络技术。

    对双网络的应用,目前国内大部分系统设计思路还处于双网热备用方式。此种方式已不适应人们对高度自动化及快速处理事故的要求。而双网同时工作的模式已逐渐应用于最新的电力监控系统之中。

    2.前置机通信

从专用数据处理机,到终端服务器,到路由器等,经历了不同阶段的发展。以往由于计算机处理速度的限制,人们往往认为必须设置专用前置机才能解决大量的数据预处理。从城市轨道交通数据信息量考虑,一般一条线路的长度为15~30 km,其数据量一般在4万~8万点。而其中大量的是非重要的模拟量,真正的监控和信息报警量不到十分之一。

    目前系统服务器完全有能力实现此功能。因此,建议取消专用前置机通信设备,由终端服务器或路由器实现与子站的通信联系。

    控制中心监控系统网络结构形式如图1所示。

    3.2　变电所综合自动化

1.供电设备组成城市轨道交通变电所主要设备组成为交流开关柜、直流开关柜、变压器、整流器、交直流电源装置等。对变电所综合自动化影响较大的为交流、直流开关柜。目前机电一体化的开关设备(一次和二次设备由一个公司提供)基本上被外国公司(如西门子、ABB、阿尔斯通等)所垄断,而国内机电行业由于产业化结构问题,此类设备处于分离状态,组合起来难度较大。变电所综合自动化是实现对上述供电设备的保护和监控,由于被保护和监控设备的多样化,导致变电所综合自动化的构成复杂化。
 
    　　2.当前的综合自动化结构理想的变电所综合自动化系统结构是:所有被保护和监视的设备处于统一设备层,共用一个通信通道与上位机进行数据交换。然而由于供电组成设备的多样化,使得城市轨道交通变电所综合自动化系统结构形式受制于被保护和控制的设备。而不同公司的产品其接口标准差异较大,数据交换不可能走一种网络形式,致使

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