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研祥全密封工控机在地铁PSCADA系统中应用

作者:www.cechina.cn2013.01.24阅读 2835

  一、 系统概述
  随着城市化进程的逐步加速,我国城市轨道交通建设未来发展有着巨大潜力。(国务院批准地铁建设有3项指标--城市人口超300万、GDP超1000亿元、地方财政一般预算收入超100亿元。目前全国有近50个城市达标)。伴随投资额度的加大,城市轨道交通建设有望成为继铁路大规模投资之后新的投资热点,城市轨道交通将成为"十二五"期间基础建设投资的新贵,我国的城市轨道交通建设有望迎来黄金发展期。

  现城市轨道交通的地面建设包含AFC(自动售检票系统)、PIS(乘客信息系统)、BAS(环境监控系统)、FAS(火灾消防监控系统)、PSD(车站屏蔽门系统)、PSCADA(电源监控和数据采集)、MCS(主控系统)、SIG(信号系统)、NCS(网络通信系统)九大系统,本文主要讨论PSCADA系统的需求、架构及应用。
  二、 系统要求
  PSCADA(电源监控和数据采集)系统:包括全线由若干个变电站综合自动化系统;SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统;它应用领域很广,可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域;
  地铁行业电力监控子系统与地铁行业的综合监控系统(ISCS)紧密集成,实现PSCADA子系统功能,共同完成变电站主要供电设备及接触网(轨)等电力设备运行情况的分层分布远程实时监视和控制,处理供电系统的各种异常事故及报警事件,保障系统的正常运行,同时大大提升供电系统调度、管理及维修的自动化程度,提高供电质量,保证系统安全、可靠地运行。
  地铁变电所综合自动化系统与供电系统的12kV开关柜、750V开关柜、0.4kV开关柜、牵引变压器、硅整流器、配电变压器、排流柜、杂散电流监测装置、牵引网电动隔离开关、再生能量利用装置、钢轨电位限制装置等配置的综合测控保护装置、智能采集装置通过通信接口连接实现集中监控。
  依据智能电网系统需求,对控制工控机的要求如下:
  ◆ 通过国家电科院电力四级认证、符合IEC 61850-3和IEEE 1613认证 ;
  电源及接口满足浪涌4级抗扰度、静电4级抗扰度等要求;
  ◆ 电源输入支持直流110V/220V,交流220V/50Hz供电CONTROL ENGINEERING China版权所有,满足冗余供电www.cechina.cn,支持整机不断电更换、维护模块电源;要求支持失电报警功能;
  ◆ 支持多种通讯接口和灵活的扩展(10个串口:采用光电隔离电路设计,实现整机在恶劣、复杂多变的电磁环境中稳定工作;6个网口;6个USB;1个VGA;1个扩展槽);
  ◆ 标准19寸上架无风扇、低功耗、全密封产品;
  三、 系统描述
  PSCADA系统包括全线由若干个变电站综合自动化系统,该系统可分为两类:
  ◆ 牵引降压混合变电站(以下简称混合站)
  ◆ 降压变电站(以下简称降压站)
  车站、车辆段牵引降压混合变电站综合自动化系统通过与本车站、车辆段的综合监控系统接口,实现电力调度中心与变电所综合自动化系统的数据交换。
  变电站自动化系统采用分层、分布式系统结构。系统由变电站站级管理层、网络通信层、间隔设备层组成。系统以供电设备为监控对象,通过所内网络将10kV、0.4kV交流保护测控单元、DC750V直流保护测控单元、交直流系统监控单元、变压器与整流器监控单元、排流柜与杂散电流监控单元、轨电位限位装置、电动隔离开关等分散布置的间隔层设备连接起来,通过工控机进行集中管理。
  下图为PSCADA系统典型结构:

(图1:PSCADA系统典型结构)

  ◆ 站级管理层
  包括安装在控制信号盘内的工控机、通信处理器、交换机、智能测控单元等设备组成。该层主要完成全站的数据通讯处理、人机界面、数据库等功能,是系统与运行和维护人员的接口。
  ◆ 数据通信层
  站控级网络
  间隔级网络
  ◆ 间隔设备层
  间隔层智能设备主要包括10kV综合保护测控单元、750V直流开关柜保护测控单元、0.4kV低压开关柜监控单元、制动能量消耗装置监控单元、杂散电流监控单元、整流器监控单元、交直流电源系统监控单元、整流变压器温控器、动力变压器温控器CONTROL ENGINEERING China版权所有,所有智能设备由通信方式接入综合自动化系统。
  研祥电力行业专业级全密封工控机SPC-8231主要承担地铁PSCADA体统中运行数据、状态记录统计处理;数据信息分层、分流交换自动化控制;变电站运行发生故障时能即时提供故障报警功能,指出故障问题点等等。
  研祥全新的SPC-8231产品符合地铁PSCADA设备应用重要指标:

 

(图3:SPC-8231)

  ◆ 通过国家电科院电力四级认证、符合IEC 61850-3和IEEE 1613认证
  IEC 61850-3认证保证了在变电站中使用的网络设备的抗电磁干扰能力,IEEE 1613标准则阐明了通讯互联设备的标准环境和测试要求。通过IEC 61850-3和IEEE 1613专业认证的,能够与变电站内的不同设备进行通讯。
  ◆ 满足电力行业EMC指标
  电源及接口具有浪涌4级抗扰度、静电4级抗扰度等高EMC性能,同时满足行业中绝缘性能的要求,并且串口采用电子隔离设计,实现整机在恶劣、复杂多变的电磁环境中稳定工作。
  ◆ 支持交直流电压输入、电源供电冗余
  电源输入支持直流110V/220V,交流220V/50Hz供电CONTROL ENGINEERING China版权所有,且采用可热拔插冗余模块电源,支持整机不断电更换、维护模块电源。
  ◆ 多种通讯接口和灵活的扩展
  6个USB 2.0接口,6个千兆网口、10个隔离的RS-232/422/485串口; 1个VGA接口,1个MiniPCIE插槽(不支持USB设备),1个CFast卡插槽,1个2.5寸硬盘接口(可兼容1.8寸SSD硬盘),1个客户自定义功能接口;配置各接口状态指示灯,可准确监控网络、串口、电源及整机工作状态; 同时1个面向用户开放的行业I/O扩展槽方便用户根据需要自行选择I/O模块。
  ◆ 采用模块化设计
  客户可根据实际使用情况,配置串口功能模块,实现RS-232/RS-422/RS-485模式灵活切换;预留PCI-104扩展卡插槽及支架,客户可配置行业功能扩展卡CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过自定义接口实现功能扩展。(*注意:扩展卡必须采用浮地设计);核心板、串口模块、模块电源均可单独订购 。
  ◆ 失电报警功能
  由于各种原因造成用电设备供电故障或供电中断时,能够及时、主动发出告警信号,避免设备由于失电停运而造成的损失。
  四、 结论
  地铁PSCADA应用专业级产品推荐:研祥SPC-8231
  本文论述了地铁PSCADA综合变电站综合自动化系统的特征、结构及其应用。综合变电站综合自动化系统是一个系统工程,要实现全部自动化变电站自动化的功能www.cechina.cn,还有许多技术问题需要攻关解决,研祥将结合国家发展规划及地铁行业应用需求,不断的推出更专业的产品满足未来智能电网自动化系统。

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