数值进行采集。这些数据在RTU内部进行简单的处理 按照设定的通信规约打包送至调度中心,此时的数据 称为“生数据”。 断路器：一种对电路进行控制和保护的高压电气开 关、用于自动切断负载电流和短路电流。 调度中心设置一套计算机系统,通常分为前置机 和后台机系统,前置机系统负责对各变电站端口的扫 描读取数据,并对数据进行初步处理,例如,工程量变 换等,使之变成“熟数据”,再送至后台相关的服务 器、计算机中储存、显示。后台机系统包括服务器、 调度员工作站等计算机设备,负责数据的存储、显示 以及人机界面的功能。
SINEC H1用于连接主机、备机、模拟屏及主母钟； ETHERNET用于连接主工作站、备工作站、维修工作 站、归档工作站、监视工作站及各备用工作站。 广州地铁1号线工程反映了当时电力监控主流 技术,开始在地铁运用微机保护装置,并初步实现了 分布的系统。但是受当时技术的限制,站内仍然存在 大量的变送器、保护测量功能分离、站内总线速率 较低、中心局域网络非交换以太网、信息传送存在 不确定性等缺点。
4.1概述
电力监控系统又称电力SCADA系统或远动系统, 是在供电系统设备(如断路器、隔离开关)的远程状 态监视、远程控制的需求基础上发展起来的。 自20世纪50年代,我国就开始了电力监控系统的 研究、开发工作。但是受到硬件技术、通信手段的 制约,电力监控系统的应用没有得到广泛的应用。通 过电话传送命令的人工调度指挥在电力部门长期存 在,变电站还普遍存在以传统继电器为基础的继电保 护系统。 随着集成电路技术的发展,出现了以集成电路为 基础的电力监控系统,各变电站内部设置一套带有
城市轨道交通综合监控系统(4)
第4章 电力监控系统
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 概述 电力监控系统的基本组成 电力监控系统的设备配置 电力监控系统的功能 系统接口
难点 电力监控系统的基本组成 电力监控系统的设备配置
要 求 了解RTU系统的功能 掌握PSCADA系统组成、设备配置 了解PSCADA系统功能 掌握PSCADA与其他系统的接口
RTU：开关量、模拟量的采集
生数据
调度中心前置机：对变电站端口扫描、数据加工
熟数据
调度中心后台机：数据存储、显示、人机界面、通信
随着我国城市轨道交通的飞速发地铁1号线、13号线;广州地铁1号线、2号线； 上海地铁1号线、2号线、明珠线；大连快轨3号线； 武汉轨道交通1号线一期工程；天津市区至滨海快速 轨道交通等。这些工程实施的时间不一样,技术水平 相差较大,但主要是3种类型。
3.北京城铁13号线分布式电力监控系统 北京城铁13号线建设于21世纪伊始,是建立在微 机继电保护系统、网络技术取得飞速发展并成熟应 用的基础之上的。城铁13号线的变电站自动化系统 采用了分布式的系统,应用了集保护、测量、控制为 一身的10kv微机综合保护测控单元、750v系统微机 保护测控单元、智能化的变压器温控装置、智能化 的交/直流屏控制系统等智能化的间隔层单元,通信 网络采用了5Mbps光纤ArcNet现场总线、最高速率 12Mbps的Profibus-DP现场总线、MODBUS+现场总线 等多种现场总线。
1.北京地铁1号线是典型的传统继电器控制系统 1号线的电力监控系统实施工作大体分为两个部 分：一是电力调度中心以及各变电站内的RTU,由一家 英国公司提供;一是复八线段的10kV交流继电保护系 统采用微机化成套保护。 微机化成套保护通信输出到一面转换屏,转换屏 完成通信--硬线的转换,转换后的接点接入到变电站 内的RTU的输入/输出通道中,没有微机成套保护的变 电站其继电器接点直接与RTU连接,750V牵引继电保护 系统仍沿用继电器保护,其相应接点也与RTU相连接。 RTU与调度中心的连接采用通信专业提供的光纤通道, 调度中心计算机采用iRMX实时多任务操作系统,各调 度员通过主机的接口与主机相连接。可以说,这是国 内轨道交通系统最早的电力监控系统,其最大的特点 是变电站采用了集中式的RTU结构,通道采用串行通道 ,中心未采用组网方式。
I/0功能的RTU(Remote Terminal Unit)设备,中心设 置主站系统,主站系统通过对各变电站的端口扫描获 取数据。 进入20世纪90年代，操作终端计算机在我国的 迅速普及,使得电力监控系统的应用走向新阶段。变 电站内部还是以传年代,单片/单板计算机以统继电 器为主的继电保护系统,通常在变电站内部设置一套 以计算机为核心的RTU系统。 RTU系统带有开关量输入/输出、模拟量(通常为 4-20mA,0-10V)输入功能模块,一方面,RTU通过开关 量输入/输出模块对断路器、隔离闸刀的位置信号进 行采集、对可控制的开关进行分/合控制、对变压器 /电容器组的抽头位置进行调整;另一方面,通过前端 变压器对经过电流、电压互感器次边的电压、电流
变电站自动化系统及环控系统在车站综合,通过 通信专业提供的2M El通道和路由器与中心进行连 接,中心设置核心路由器，与各车站系统形成物理 上点对点的通信模式。在控制中心,以10/100Mbps 以太网为局域网的系统连接了服务器、调度员工作 站、维护工作站、核心路由器等设备,完全取消了 通道切换、前置机系统。此外,为了保证SOE信号的 时间精确程度,在中心和各车站设置了GPS对时系统 ,通过对时集线器与主要设备进行对时。北京城铁 13号线在变电站内部间隔层单元全部采用了智能化 的装置,取消了各种中央信号装置,并在地铁系统率 先采用网络化的通信通道,真正实现了分层分布式 的电力监控系统。
2.广州地铁1号线分立电力监控系统 变电站自动化由主控单元、下位监控单元、继 电保护装置及通信网络等部分组成。主控单元、下位 监控单元分别采用了西门子SIMATICS5系列PLC,变电 站内部PLC之间采用SINEC L2现场总线通信,速率为 9600bps。这样,每个回路的微机保护装置负责该回路 的保护、下位监控单元负载开关量、模拟量、脉冲采 集并执行来自主控单元的命令进行开关控制；主控单 元负责对下位单元的管理、对调度中心或当地后台机 执行命令、状态传送、33kv备自投、0.4kv备自投、 开关闭锁、联跳等功能。各变电站自动化系统通过双 RS-422接口借助OTN网络与调度中心的通道切换装置 连接。在中心存在两个网络：SINEC H1和ETHERNET。