基于铁路牵引变电所分布式综合自动化系统建立及运用分析

量、 控制及通信装置与牵引变电所运行人员之间的接 口， 它能正确 及时地转换和传输牵引变 电所的运行状态信息 以及运行人员 的控 制命令 ， 是整个系统正常运行 的前提 ， 地位重要。因此 ， 可靠性 是上 位计算机的首要指标。 而上位监控机 的资源平衡水平对其可靠性产 生 很 大影 响 ， 是衡 量 上 位 监 控机 运 行 可 靠性 的一 个 重要 指 标 。在 牵 引 变 电所 分 布式 综 合 自动 化 系 统 中 ，上 位 监 控 机 主 要 完 成 两 项 任 务： ①接 收并解释站 内保护、 测量等装置发送 的上行报文， 并将结果 通过友好 、 直观的人机界面反映给牵引变电所 的运行人员 ； ②接收 并解释运行人员通过人机界面下达的控制命令 ， 随后通过局域 网将 其 下达 到 前置 机 。 由于在牵引变电所正常运行时 ， 所 内的保护及测量等装置只是 定时上送遥测 、 遥信报文 。 而这些报文处理较简单 ， 丢弃一些报文并 不会丢失牵引变电所一些状态 的变化 ， 因此在正 常运行时上位监控 机的工作负载较小 ， 实时性 的要求也相对较低 ， 对资源的要求就 比 较有限。 但在发生故障时， 有可能会引起 多个装置一起上送报文 ， 其 处理 过程 比较 复 杂 ， 而 且 这 些 报 文相 对 于 遥 测及 遥 信 报 文有 较 高 的 优先级 ， 必须迅速 、 准确地将故 障信息通知运行人员 ， 这就使得上位 监控机的工作负载较牵引变电所正常运行时大大加重 ， 对实时性的 要求也较高 ， 对资源的需求水平大大提高了。在这种情况下如何使 上位监控机可靠工作将是一个关键问题 。 为保证上位监控机可靠工 作 ，需 要 确定 在 牵 引变 电所 正 常 运 行 时 上位 监 控 机 占用 的 系统 资
源。
２牵引变电所综合 自动化 系统的科学运用 随着 电气化 铁 路 的快 速 发 展 ， 在 铁 路 的整 体 运行 中其 牵 引 变 电 所综合 自动化系统操作具有十分重要的意义。 其不同于传统的微机 保护与控制系统 ， 牵引变电所综合 自动化系统是在传统 的各保护和 图 １分布 式 综合 自动 化 系统 控制系统基础上 ， 通过对可靠性较高 的光纤网络的利用 ， 从 而使整 从图 １ 可知 ， 各前置机按照规定 的功能全 面地就地管理被控设 个变电所在保护 、 测量 、 控制和通信 功能上更 为完善 的一套 系统结 备， 由于在空 间上 紧邻被控设备 ， 因此 ， 可就地取得设备 有关信息 构 ， 在这一套 系统 中可以将 各项功能得 以完整的实现 ， 比传统方 式 ｆ 如Ｐ Ｔ 、 ｃ Ｔ 、 辅助接点、 断路器分 、 合闸线圈等） 。 这些信息被前置机加 具有更大的优势 。 牵引变电所综合 自动化系统由于所有的间隔单元 工后通过局域 网传送到上位计算机 。 在上位机上可以使用各前置机 都是集保 护 、 测量 、 控制于一体的 ， 所 以不再需 要控 制屏 、 中央信号 送来 的数据构造各种画面 、 图像 、 图表 、 曲线等信息 。前置机不仅可 屏 和 Ｒ Ｔ Ｕ， 不 仅 有 效 的减 少 了控 制屏 的使 用 ， 同 时也 可 通 过 高 速 光 以根据所取得 的实 时数据计算结果对 被控设备 实行 必要 的保 护和 纤 网来 实 现 以 前 由 Ｒ Ｔ Ｕ实 现 的 四遥 功 能 ， 节 省 了屏 数 、 电缆 和大 量 控制 ， 而且上位计算机也可直接通过前置机对被控设备进行保护和 的施 工费用 ， 同时还可 以实现报表的异地打印 ， 所 以使无人值守 的 控制 。 实现成为可能， 这些都使运营成本得以有效 的降低。牵引变电所综 １ ． １前 置机 的功 能 合 自动化 系统可 以提供丰富的实时信息 ，使实时远动功能得 以实 ① 就 地 采 集 被 控设 备 的有 关 模 拟 量 （ 电流 、 电压 、 温度等） ， 通 过 现 ， 为 自动 化 系 统 的实 现 奠 定 了基 础 ， 加 快 了各 供 电段 生 产 指 挥 中 运算 提供其它所需 的参量ｆ 如功率 、 频率 、 谐波等） ， 作为对 被控 设备 心 的牵 引供 电管 理 系 统 实 现 的步 伐 。供 电技 术 人 员 可 以不 必 到 现 的保护与控制依据 ， 能通过通信接 口和网络传送给上位机 。②就地 在 ， 从而 实 现远 程 试 验 、 故 障诊 断 、 整定等 ， 一 旦 其 一处 发 生 事 故 ， 则 输 出对被控设备的控制命令和报警信号 ， 也可通过通信接 口和网络 指挥 中心会在第 一时间内了解 到事故的发生情况 ，从而做出科学 、 接受上位控制机的控制 。 ③能实现就地保护功能。④能在强电场下 快速 的反应 。 可 靠 的 工作 。 ３ 结束 语 １ ． ２ 通 信 网络 铁路供 电系统是保证铁路正常运行的基础 ， 其 自动化程度的提 分布式综合 自动化系统由于应用场合不 同， 对网络 的要求也不 高， 对 电气化铁路的发展将起到非常重要的作用 。随着铁路供 电系 同， 因而网络的协议 、 拓扑结构、 传输媒体等也不相同， 所以 ， 首先应 统 自动化改造的不断进行 ， 将在很大程度上加快铁路供电系统运行 针对牵引变 电所这一特殊场合选择一种满足要求的网络 。 常见的局 和管理水平的提升 ， 有效的提高劳动生产率 ， 同时促进 整个 铁路 系 域 网有 总线 型 网 络ｆ 以太 网） 、 令牌 网和令 牌 总 线 网 。 由于 这些 网络 均 统的运行。由于 目前一些用户 自身原因及技术条件原 因， 在 电气化 是按照 国际标准化组织的开放相 同互连标 准０ ｓ ｏ ） 所规定 的 ７ 层模 铁路上牵引变电所分布式综合 自动化系统在实际应用 中还较少 ， 但 型而设计 的， 故不 同厂家 的兼容性都较好 ， 应用软件不必考虑所用 随着铁路技术的快速发展 ， 及铁路发展 的需求 ， 牵 引变电所 分布式 的硬件是哪家生产 的， 只要按标准设计 即可共用 。 综合 自动化系统的监 控功能和管理功能将越来越适应 铁路 电气 发 １ ． ３ 上位 监 控机 的运 行 要求 展的需求 ， 将会在不久 的将来 ， 全面的应用到铁路 电气设备当中， 保 在分布式综合 自动化系统种 ，上位监控机充当所 内的保护 、 测 证电气化铁路的健康发展 。
电 力 科 技
２ ０ １ ３ 年 第 ２ ５ 期ｆ 科技创新与应用
基于铁路牵 引变 电所分布式综 合 自动化 系统பைடு நூலகம் 立 及运 用分析
谢 飞
（ 青藏铁路公 司西 宁供 电段 ， 青海 西宁 ８ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 目前铁 路 已成 为我 国经 济发 展 的 大动 脉 ， 铁路 的 四通 八 达 带 动 了社 会 的 快速 发 展 。近 年 来 ， 铁 路 的发 展 较 为 迅速 ， 现 代 化 技 术 和设 备 广 泛 的应 用 到铁 路 当中 。铁路 由蒸 汽 时代 已全 面进 入 电 气化 时代 ， 电 气化技 术 在铁 路 牵引供 电 系统 中得 到 广泛 的 应 用。文章分析 了如何建立分布式综合 自动化 系统 ， 并进 一步对牵引变电所 自动化 系统的综合运行进行 了具体的阐述。
关键 词 ： 铁路 ； 变电所 ； 自动 化 系统 ； 运 用
随着科学技术 的快速发展 ， 计算机技术 、 电子技术 、 通信技术等 多项现代化的先进技术 在铁路牵引供 电系统 中得以广泛 的应用 ， 从 而实现 了对供 电设备的监视 、 控制 、 保护等功能 ， 实现了铁路牵引供 电系统 的自动化水平和智能化水平 ， 同时也保证 了电气化铁道牵引 供 电系 统 在无 人 值 守 的 情况 可 以可 靠 、 稳 定 的运 行 。所 以对 于铁 路 用 户来讲 ， 一套优质的 、 适合的综合 自动化系统是保证铁路 电力系 统 稳 定 运 行 的根 本 。 １建立分布式综合 自动化系统 在传统的铁道电力牵引综合 自动化系统中采用集 中控制方式 ， 这 种 方 式 在运 用 过 程 中存 在 着 许 多 的弊 端 ， 所 以可 以 在保 留原 有 方 式 优 点 的 基础 上 建 立分 布 式 的综 合 自动 化 系 统 。 这种 方 法 即是 把 原 先集中控 制方式所集 中在一起控制功能和管理功能分开 ， 使其每一 台被控制的设备都设置专用的控制计算机 ， 同时利用局域 网再将各 控 制 计算 机 联 成 一个 系统 ， 从而实现人 、 机、 信息 、 调 度 等 各项 工 作 。 如图 １ 为 以局 域 网络 构 造成 的分 布式 综 合 自动 化 系统 。