地铁供电系统中SCADA系统的应用

地铁供电系统中SCADA系统的应用

许红杰

(天津轨道交通运营集团有限公司天津市300300)

摘要：在轨道交通建设中，供电系统是整个轨道交通的牵引和车站动力基础，供电系统的安全可靠运行调度及管理，决定了整条线的安全运行水平；通信通道是联系被控站和控制中心主站的数据通道，通信通道的质量和可靠性直接影响调度员对于整个供电系统的调度运行监视和操作以及故障分析判断，进而影响到供电系统的运行安全性。

关键词：SCADA；地铁；供电

引言：SCADA系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition，综合监控和数据采集系统，又称为远动系统）贯穿于地铁项目供配电系统的监视和控制部分，是提高供电可靠性及供电质量的重要保证，是提高电力调度水平和效率，实现电力调度自动化与现代化的重要依据，是保障地铁供电安全的关键环节之一。

1采用通信专业的SDH传输通道

在轨道交通建设工程中通信专业采用SDH传输通道和设备构成通讯系统，通过数字复用技术，可以在各站点实现数据、语音、广播、图像等的多业务综合服务，SCADA系统采用通信专业的SDH传输通道。下面对SCADA系统此通道方案从以下几个方面进行分析：

1.1性能

由于众多业务的通道均须由通信专业提供，故通道资源相对比较紧张，一般SCADA能得到通信总线带宽为2Mbps—10Mbps，而轨道交通应用对SCADA的监控数据的数量以及监控性能都有较高的要求，尤其是在事故情况下，各站点需要同时上报故障信息，此带宽无法完全保证系统的性能，直接影响调度人员对故障判断，甚至造成误判，影响到系统安全。

1.2可靠性

由于SDH通道进行多种业务的复用，因此在对其他业务进行调试和维护时，有可能会对SCADA的数据通道产生影响，影响SCADA的数据传输，影响调度人员的运行监视和操作，具有安全隐患。

1.3接口

SCADA系统借助通信专业的传输系统作为媒介，需要很长时间的前期设计和谈接口方面的各项事宜。而且，在建设阶段，由于各站点的变电所首先受电，然后再对其他专业供电，此时通讯专业设备才具备通电调试条件，而在变电所受电到通讯专业通道调试结束之前这段时间，位于控制中调度员只能通过电话进行电力调度，无法直接监视各变电所的设备运行状态和参数，对系统安全运行带来隐患。所以在目前轨道交通建设中，一般要求SCADA和变电受电同时开通，只要变电所受电，调度就可直接对变电所进行监控，保证系统运行的安全性，而通过通信专业的SDH通道，无法满足上述要求。如此矛盾的前提使施工协调难度加大，施工进度大受影响。在运营中，当发生SCADA主干通信通道故障时，通常都需要两个运营部门（供电、通信）来共同排查通道问题，在最初故障责任归属不清楚时，容易造成扯皮推诿，增加故障查找时间。

2故障类型及原因分析

2.1远动通道故障类型及处理办法

2.1.1单个站点通道中断情况

当某一站点出现通道中断的情况时，首先找到该站点的IP地址（比如10.160.31.25），主站人员在相应的网络服务器上打开“运行”窗口输入“cmd”命令，通过ping命令测试物理通道连通性，如果无法ping通，则有可能是通讯原因，可以让通信人员配合检查通道；如果能ping通，则可排除通讯问题。主站可采用PMA工具测试协议连接，如果连接不上，则被控端设备重启或更换通讯板。另一种方法是让现场供电段人员甩开被控端设备，先将主用通道的网线与测试笔记本相连接，再设置笔记本的IP地址为（10.160.31.200），网关的前三位地址与IP前三位一致，最后一位设置为1（10.160.31.1）；子网掩码（255.255.255.0），关掉笔记本的防火墙。用ping主站网络服务器的IP地址来检测与调度主站的连接情况，如果ping通，则可以判断故障原因出现在被控端设备；如果ping不通，则说明问题出在传输通道，应及时联系通信段传输网管，由主站人员配合通信人员对传输线路逐级缩小范围进行远动通道测试。

2.1.2多个站点通道的中断情况

当多个站点出现通道中断的情况时，先观察通道中断站点的特点，查看这些站点是否在同一个通讯环中，如果一个通讯VLAN中的远动通道不通，则应联系通信专业共同排查；如果通道异常的站点是在服务器某个引擎或平台下，则需要排查主站程序工作情况。

2.2远动通道常见故障原因分析

2.2.1电力箱变双切装置故障或UPS失电

由于箱变RTU电源主要由箱变本身低压双电源切换装置和下端UPS供电，一旦双切电源转换不过去，则会导致UPS失电报警，进而导致通道中断。

2.2.2主控端通信服务器主备切换不良

现场通信故障恢复后，主控端网络服务器不能自动进行主备切换，在通讯服务器上能用ping命令ping通现场RTU，现场RTU也显示正常运行，但SCADA调度界面通道结构图中仍无通信恢复显示，形成假性通道中断。

2.2.3主站重新部署DI数据后通道恢复

当某个站点装置链路状态显示异常，但该站点通道显示正常时，如果在通讯服务器上能ping通该RTU，现场RTU也显示正常运行，主站技术人员重新部署数据库DI后链路状态恢复正常。

3SCADA系统功能

3.1控制员操作权限

SCADA系统根据不同地理位置的不同控制人员配置不同的用户配置文件，使不同的操作人员的访问权限仅限于其配置文件定义的权限和其工作站定义的地理权限。当值班员登录工作站时，工作站显示识别码和用户名。

3.2事件管理

SCADA系统将设备状态的各数据变更定义为“事件”。其中“事件”根据不同的时间显示，不仅汇总含有所有元器件的运行状态变更、报警、控制和配置修改内容，而且包括值班员的行为，如登录/注销、报警确认。

3.3移交管理

SCADA系统通过移交功能来管理不同位置、不同级别之间的控制权限。当控制中心值班员授权控制权限给车站级值班员时，车站级值班员将具有控制功能，控制中心值班员将只具有监视功能；当控制中心与车站之间的通信发生故障时，SCADA自动将控制权限从控制中心移交给车站级管理，直至通信链接恢复，控制中心收回控制权限。

3.4告警管理

SCADA系统将重要的“事件”以特殊的方式报告和跟踪，即为“告警”，当数值超出或低于预定的阈值时，SCADA系统将发出警报。所有报警根据严重程度分为不同的级别，其中，SCADA系统对不同级别的告警，工作站扬声器将发出不同声音，并且报警标志和汇总显示将呈现不同的背景颜色。

3.5报告功能

SCADA系统具有事件报告功能，值班员可根据设备名称、设备类型、时间区域来查询已记录的事件和数据；并通过相应的设置，自动生成事件和数据的日报和月报。其中数据报告可包括列表、曲线和图表格式；并且，SCADA系统具有实时曲线和指标的报告功能。值班员先输入经验或理论的预设数值，SCADA系统随着时间的先后顺序，将实时采集的系统运行数据与预设值对比后产生的数据差绘制成一条曲线，从而获得随时间变化的动态实时趋势图。

结束语：SCADA系统具有信息完整、效率高、安全可靠，正确、实时反映电力系统运行状态，帮助快速诊断系统故障等优势，现已成为地铁系统中电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与自动化水平；实现电力调度自动化与现代化；提高调度的效率和水平有着不可替代的作用；减少运行值班人员、迅速切除故障元件和恢复系统正常运行、优化用电管理等诸多好处，使电力使用更可靠、更安全、更经济。

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