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LONWORKS技术在地铁电力SCADA系统中的应用

www.cechina.cn2009.04.21阅读 10249

  1引言
  地铁供配电系统担负着向地铁各系统提供动力能源的任务。按照功能它可分为高压电源系统、牵引供电系统和动力照明供电系统。高压电源系统负责将TRANBBS城市电网高压电变为地铁牵引供电系统和动力照明系统所需要的电压,由主变电站组成;牵引供电系统负责轨道电动车辆运行的电能,由牵引站和接触网组成;动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动控制等设备的电源,由降压站组成。一般,我们习惯于按照变电站降压等级分类,即主变电站、牵引站、降压站。目前,国内常规TRANBBS设计为设两个110/33 kV主变电站,并根据实际情况设置多个33 kV /1500VDC牵引站和33/0.4kV降压变电站。供配电系统作为整个地铁的动力源泉,是其它系统正常运转的前提,为此,建立一个可靠、有效、完善的电力SCADA系统,监督供配电系统的运行状态,并根据需要进行控制,使供配电系统更好地为其它系统服务,是所有地铁用户的要求。本文介绍采用LONWORKS控制网络作为地铁电力SCADA系统的解决方案。
  2LONWORKS控制网络概述
  LONWORKS是由美国埃施朗公司(ECHELON Co.)开发的一种完整、全开放、可互操作的目前已十分成熟的分布式控制网络技术的总称。全世界已有2500多家公司利用LONWORKS技术生产各种各样的LONWORKS产品,以满足现代化楼宇、工厂、TRANBBS交通运输系统、城市基础设施(水、电、气等)、家庭环境等自动化系统的分布式控制网络要求。为了保证来自众多厂家的产品是真正开放且满足LONWORKS技术要求并能使这些产品在一个LONWORKS分布式控制网络系统中实现即插即用,1994年由全球12家闻名工业集团发起、150家公司参加成立了一个称为LONMARK的互操作性协会,以确保各种产品在LONWORKS控制网络上具有互操作性。1995年, LONWORKS控制网络被美国空调与制冷协会确定为楼宇自动化控制网络标准的一部分。1998年, LONWORKS控制网络被美国铁路协会确定为铁路自动化控制网络标准CONTROL ENGINEERING China版权所有,进一步推广了该技术在地铁领域的应用。本文重点介绍LONWORKS控制网络技术在地铁电力SCADA系统中的应用。
  3 系统组成

地铁电力监控系统的组成原理图


  图1为地铁电力监控系统的组成原理图。从系统的组成结构看,地铁电力SCADA系统可分为3层:设置在控制中心的中心级监控层、设置在车站的车站级监控系统、现场控制节点层,各控制层通过通信网络实现相互间的信息传递。
  3.1中心级监控系统
  中心级监控系统由控制中心局域网构成,此系统采用双以太网冗余结构,通过以太网路由器和SDH接入设备接入广域网,通过通信系统提供的SDH通道实现监控中心和车站间的数据交换,传输带宽可达到2M。系统由下列设备组成。
  ·监控工作站:包括两台互为备份的监控主机,监控主机的主要功能是采集车站送来的各主变电站、牵引站和降压站的设备工作状态,并经数据处理显示在CRT上,使中心值班人员了解系统的运行情况,实现日常的控制和治理工作;
  ·维护计算机:又称工程师工作站,用于系统软件的维护、组态、运行参数的定义、系统数据库的形成和用户操作画面的修改、增加等;
  ·网络服务器:包括两套互为备份的网络服务器,用于控制中心监控系统整个网络的治理、数据库数据的存储与处理,并提供共享资源。本系统的网络服务器可与其它系统共用;
  ·以太网路由器:用于连接控制中心局域网与站间广域网的接口设备;
  ·打印机:用作事件和报表打印,事件打印内容包括操作记录、事故记录、测量数据的实时打印等,报表打印用于数据和图表的输出打印;
  ·模拟屏:用于显示整个地铁所有主变电站、牵引站和降压站的设备运行状态、故障情况等信息。
  3.2车站级监控系统
  与中心级监控系统相似,车站级监控系统也由局域网构成,所不同的是此系统采用单以太网结构。车站级监控系统的主要设备是一台工作站,负责采集现场层控制器或控制节点的实时数据并将其显示在车站监控工作站上控制工程网版权所有,值班人员可在车站控制室了解所管辖变电站、牵引站或降压站现场设备的运行情况,操作人员还可通过该工作站把控制指令下达给现场控制器。作为整个SCADA系统的中间层,它还负责将采集的数据重新打包发送到控制中心,因此设有以太网路由器和SDH接入设备,接入SDH广域网CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过通信系统提供的SDH通道实现监控中心和车站间的数据交换,传输带宽可达到2M。
  3.3现场监控层
  现场监控层采用了开放式LONWORKS控制网络技术控制工程网版权所有,主干网络传输介质为光纤,采用光纤环网拓朴结构,传输速率为1.25Mb/s。
  需要指出的是:为提高系统整体的可靠性和可用性www.cechina.cn,采用基于光纤进行传输的解决方案。
  LONWORKS光纤传输网络与传统的光纤传输系统不同,传统的光纤
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