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前言

    城市軌道交通的電力系統(tǒng)主要由提供機(jī)車電力驅(qū)動(dòng)的變電站和車站供電的變電站組成。電力系統(tǒng)的監(jiān)控通過(guò)SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統(tǒng)，即“數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控”系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    城市軌道交通SCADA系統(tǒng)通常包括調(diào)度主站系統(tǒng)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和所間通信通道三部分構(gòu)成。其中控制中心調(diào)度主站系統(tǒng)通過(guò)通信專業(yè)提供的通信通道與變電所主控單元進(jìn)行信息交換；變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)所內(nèi)通信網(wǎng)與所內(nèi)IED裝置通信，通過(guò)通信通道與調(diào)度主站進(jìn)行通信，變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由站控主單元和所內(nèi)通信網(wǎng)及其他廠家IED裝置組成。

1 調(diào)度主站系統(tǒng)

    城市軌道交通調(diào)度主站系統(tǒng)，是個(gè)十分復(fù)雜的分布式軟件系統(tǒng)。

    除了要求系統(tǒng)能安全、可靠的運(yùn)行外，還需根據(jù)軌道交通建設(shè)的特點(diǎn)，充分考慮其擴(kuò)展性：在系統(tǒng)構(gòu)成上，應(yīng)采用開放式網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)以及成熟的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，確保系統(tǒng)更新（包括軟硬件的升級(jí)換代、運(yùn)營(yíng)模式的調(diào)整以及容量的擴(kuò)充與功能的增加等）時(shí)，盡可能保護(hù)利用原有的硬件資源與軟件成果，不為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)限制。同時(shí)考慮既有的與再建擴(kuò)建系統(tǒng)的銜接與擴(kuò)充。

    開放的調(diào)度主站系統(tǒng)應(yīng)能夠支持各種硬、軟件平臺(tái)。例如：硬件平臺(tái)支持各種64位RISC結(jié)構(gòu)CPU的高端計(jì)算機(jī)，Intel 32位CISC結(jié)構(gòu)奔騰CPU的PC機(jī)（Intel 64位EPIC結(jié)構(gòu)安騰CPU的計(jì)算機(jī)即將進(jìn)入應(yīng)用）。操作系統(tǒng)平臺(tái)支持各種64位Unix和32位Windows（支持EPIC的64位Unix和Windows即將進(jìn)入應(yīng)用）。數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)支持各種主流商用數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle、Sybase等。

    以下以地鐵六號(hào)線為例，對(duì)調(diào)度主站系統(tǒng)簡(jiǎn)要說(shuō)明：

    如圖1所示：沿著數(shù)據(jù)流的走向，城市軌道交通調(diào)度主站系統(tǒng)主要由如下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)采集和SCADA服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，操作員工作站，WEB服務(wù)器等，它們通過(guò)冗余100M以太網(wǎng)連接。
這里需要做個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明：一般情況下數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器單獨(dú)配置機(jī)器，SCADA同數(shù)據(jù)采集可合到一塊，統(tǒng)稱為SCADA服務(wù)器，調(diào)度員界面單獨(dú)配置機(jī)器。

    其中：

    數(shù)據(jù)采集和SCADA服務(wù)器利用隔離的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，接收被控站通過(guò)通信系統(tǒng)專用透明以太網(wǎng)絡(luò)通道上傳的生數(shù)據(jù)，將其處理成熟數(shù)據(jù)后，從SCADA服務(wù)器后端的雙網(wǎng)提供給全系統(tǒng)其他節(jié)點(diǎn)機(jī)使用。

    安裝了商用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的機(jī)器叫做數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，它的功能是負(fù)責(zé)把系統(tǒng)的所有YC、YX、KWH、通道、廠站、接點(diǎn)的參數(shù)存儲(chǔ)到硬盤上，負(fù)責(zé)把所有的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤上，歷史服務(wù)器一般冗余配置兩臺(tái)。為保證雙機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的絕對(duì)一致性，可配置共享磁盤陣列。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)保存報(bào)表、曲線的歷史數(shù)據(jù)和事件、操作的歷史記錄。有時(shí)還保存實(shí)時(shí)處理的描述參數(shù)。

    調(diào)度員工作站（OPU），顧名思義就是供調(diào)度員進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視，瀏覽的工作站，操作員工作站子系統(tǒng)為操作員提供友好的全圖形操作人機(jī)界面。各種典型操作的過(guò)程和模式總結(jié)積累行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，符合行業(yè)習(xí)慣。一般調(diào)度員工作站只運(yùn)行圖形界面的程序用以監(jiān)視實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

    運(yùn)行WEB程序的節(jié)點(diǎn)叫做WEB服務(wù)器。WEB服務(wù)器為實(shí)時(shí)系統(tǒng)之外的人士提供瀏覽實(shí)時(shí)畫面的方便手段。本企業(yè)的人士可以通過(guò)企業(yè)網(wǎng)寬帶，使用I.E.瀏覽器方便地瀏覽實(shí)時(shí)畫面。遠(yuǎn)程人士可以通過(guò)電話撥號(hào)網(wǎng)瀏覽實(shí)時(shí)畫面。

2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

    變電所綜合自動(dòng)化不僅可以完成傳統(tǒng)的RTU功能，還可以實(shí)現(xiàn)變電所各種設(shè)備的監(jiān)控功能：包括各個(gè)設(shè)備的電流、電壓、功率、電度采集和電氣一次設(shè)備的控制、監(jiān)視、聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖、閉鎖功能、自動(dòng)投切等。
變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由站控層（站控主單元），間隔層（每個(gè)電力設(shè)備IED裝置）和所內(nèi)通信網(wǎng)三部分組成。

    站控主單元是整個(gè)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)從間隔層獲取來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)不同類型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過(guò)所間通道（通信專業(yè)提供）向控制中心調(diào)度主站發(fā)送變電所操作、事故、預(yù)告等信息，接收來(lái)自調(diào)度或當(dāng)?shù)鼐S護(hù)計(jì)算機(jī)下發(fā)的控制命令并送達(dá)間隔層執(zhí)行。變電站內(nèi)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使得通信技術(shù)扮演起重要角色。在通信中，站控主單元為通信主站，微機(jī)保護(hù)裝置為通信從站。在常用的站控層單機(jī)方案中，通信呈現(xiàn)一主多從模式。

    間隔層設(shè)備通常由保護(hù)裝置組成，一般通信接口物理層為RS485，應(yīng)用層多采用各種現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)約，如MODBUS，也有一些通信功能較強(qiáng)的保護(hù)裝置支持標(biāo)準(zhǔn)電力遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約，如DNP3.0或IEC60870-5-103等。

    所內(nèi)通信網(wǎng)由信號(hào)屏側(cè)的交換機(jī)和開關(guān)柜側(cè)的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換設(shè)備組成。目前先進(jìn)的所內(nèi)通信網(wǎng)通常采用光纖以太交換網(wǎng)，配置一臺(tái)模塊式純光纖100M以太網(wǎng)交換機(jī)，在所內(nèi)通信的帶寬和抗干擾能力上明顯提高。交換機(jī)具有用于連接不同設(shè)備群的光纖以太網(wǎng)接口，滿足變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)控制、測(cè)量、保護(hù)的通信技術(shù)要求；在開關(guān)柜側(cè)配置以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換裝置。轉(zhuǎn)換裝置與開關(guān)柜內(nèi)微機(jī)保護(hù)和IED設(shè)備的接口為標(biāo)準(zhǔn)RS485。以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換裝置的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的多個(gè)裝置串接的共享式總線網(wǎng)，提升為每個(gè)裝置直接上聯(lián)的獨(dú)享式輻射網(wǎng)。高實(shí)時(shí)性并行聯(lián)網(wǎng)方案中任何裝置的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新周期將提高數(shù)倍。

    下表是上海部分運(yùn)營(yíng)線路的技術(shù)數(shù)據(jù)：