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城市轨道交通电力监控系统研究

www.cechina.cn2009.01.05阅读 6819

  城市轨道交通电力监控系统主要是对城市轨道交通全线各类变配电所、接触网等电力设备运行情况进行分层分布远程实时监视和控制,处理供变配电系统的各种异常事故及报警事件,保障系统的正常运行,同时提升供变配电系统调度、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。系统通过通信专业提供的通信通道与车站变电所综合自动化系统进行信息交换;变电所综合自动化系统通过所内通信网与所内各类现场测控装置互连CONTROL ENGINEERING China版权所有,形成现场、车站和主控中心的多层应用体系。在系统整体网络拓扑结构中,控制中心主备监控系统和站级监控系统是数据采集、处理、分析与系统实时控制的关键节点和使用节点,而现场测控设备是整个监控的接口设备。
  分层分布的系统架构
  城市轨道交通电力监控系统经过多年的实践,单条线路基本上按照两级管理、三级控制方式进行使用和管理www.cechina.cn,与之相适应的监控系统架构考虑城市轨道交通的地域分布特点,监控系统采用分层分布的结构体系。分层分布系统架构在监控系统中属于大型复杂系统的系统结构,适用于跨地域、多层次、分级别的大型自动化系统,这种结构既满足目前城市轨道交通的电力应用需求,也满足今后城市轨道交通横向规模综合和纵向
应用综合的两度应用发展对支持系统的基础架构要求。两级管理分别是中央级和车站级,三级控制分别是中央级、车站级和现场级。它们之间既相互联系又相对独立,分层分布原则确保了层次间的相对独立性,有效分解了系统的复杂度,提升了系统的可实施性;冗余和动态分布原则极大提升了系统的并行度,结合多种软硬件隔离和抗干扰措施,软件支持 1+N 冗余调度www.cechina.cn,实现系统高可用性的终极目标。
  城市轨道监控应用中心系统通常采用主备冗余系统,它对全线重要监控对象的状态、性能数据进行实时收集和处理,通过各种调度员工作站以图形、图像、表格和文本的形式显示出来,供调度人员控制和监视。同时系统根据一定的逻辑关系自动向分布在各站点的被监控对象或系统发送模式、程控、点控等控制命令,由调度员人工发布控制命令,从而完成对全线供电设备集中监控和调度管理,确保轨道交通的供电质量和供电安全。
  车站级电力监控系统对本站供电设备监控对象的状态、性能数据进行实时收集和处理,当中心系统或通信网络发生故障时,该系统可对车站范围内的供电设备进行控制,形成多级冗余。
  现场级测控设备与监控系统的中心和车站级均有通信接口。它们位于各监控对象附近控制工程网版权所有,起接口转换、信息采集、传送、汇聚、命令接收、执行和反馈作用。通常采用工业控制网络或现场总线,分散控制结构,自律式控制器保证系统的安全可靠。现场级测控设备通常设置当地/远方功能,为系统的现场维护调试和特殊情况提供现场操作选择。
  系统平台化实现方案
  国内外城市轨道交通经过多年的实践,基于平台化的实时监控系统显现出强大的优势,尤其在综合监控应用模式中,软件平台成为技术方案的核心和技术精华所在。平台化的方案使项目的设计、工程的实施和业主的应用更侧重关注应用技术和应用的本身www.cechina.cn,而不是支持系统的技术细节和计算机通信的基础技术。
  目前,国内城市轨道交通综合监控系统中,广州地铁 3、4、5 号线采用的是基于法国的SCADASOFT 平台、北京轨道交通指挥系统采用的是基于新加坡的 OASYS 平台、北京地铁5号线采用的是基于英国的 RAILSCADA 平台、北京首都机场线采用的是基于国产化的 RAILSYS 平台。
  由于平台软件建设是一个庞大的系统工程,而且基于平台的产品需要一定的应用累积和工程检验。国内自主研发的 RAILSYS 轨道交通实时应用支持系统(简称为 RAILSYS 软件平台)是结合了国情和行业应用特点研发的。该平台面向城市轨道交通、铁道行业实时应用,如城市轨道交通电力监控系统和综合监控系统、铁道行业行车调度、牵引供电远动、10 kV 电力与信号电源监控等实时应用开发的一套功能强大的、接口标准开放的大型自动化系统实时应用支撑软件平台,是国内比较优秀的软件应用平台(Application Plat)之一。
  基于该软件平台可开发各种城市轨道交通和铁道实时应用系统,并保证系统实时性和可靠性,系统的应用构架由平台决定,具体的应用功能由基于平台的工程化实施完成。RAILSYS 软件平台在通用平台基础上增加了应用支持层,使平台具备一定的行业应用特点;同时它也丰富了产品群,尤其是工程支持包,实现了非量化工程软件实施使用的高可靠性。下面就该平台的基本构成作一介绍。
  2.1 异构计算机/网络/数据库环境支持
  RAILSYS 实时软件平台完全支持多个网络的分布式运行环境。支持多网络下的业务动态加载与分配。同时该系统底层采用虚拟操作系统技术和虚拟数据库技术,支持系统的运行环境适用于多种计算机的操作系统和商用关系数据库,包括现有的主流操作系统和主流数据库管理系统。
  2.2 基于内存的实时关系
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