城轨供电系统的SCADA系统应用研究
SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用研究
SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用研究作者：刘开胜来源：《中国科技博览》2013年第22期[摘要]随着我国经济社会的不断发展，城市轨道交通已成为城市中不可或缺的重要组成部分。
而轨道交通的供电系统又是整个交通运输网络中的“心脏”，SCADA系统能够对整个轨道交通电网设备告警数据采集和监控，保证运输网络正常运行。
本文根据城市轨道交通供电系统的特点，着重研究SCADA系统的设计应用，使其在电力系统中发挥监控预警的作用。
[关键词]SCADA 轨道交通供电系统中图分类号：TN965.7+1 文献标识码：TN 文章编号：1009―914X（2013）22―0554―02对于城市轨道交通而言，不可或缺的就是供电系统。
而SCADA系统又是供电系统中应用和发展最为广泛和成熟的一套重要系统。
它运用计算机网络和连接起来的软硬件设备，能够实现采集数据、系统设备控制，预警等多种作用。
它通过对整个城市轨道交通供电系统线路各个变电区间内的分层监控，及时采集事故信息，对危险情况进行预警，是轨道交通供电系统中的“保护伞”。
通过研究SCADA系统的应用设计，能够更好地发挥其自身在轨道交通中的控制监督作用，更加完善我国城市轨道交通建设。
一、SCADA系统介绍SCADA由英文Supervisory Control and Data Acquisition缩写而成，中文译为数据采集与监控系统。
该系统主要作用是监控整个网络系统运行情况，对于紧急突发状况进行预警。
其运用范围十分广泛，在石油化工、电力等方面均可完成数据采集和监控等工作。
其中SCADA系统在电力系统中的运用最为普遍，技术也相对更加成熟。
我国从国外引进SCADA技术，保证了城市轨道交通线路的有效供电，同时，随着计算机网络技术水平的不断发展，我国SCADA系统在轨道交通方面的技术运用也愈加成熟，从整体上提高了我国城市轨道交通的发展水平。
SCADA系统包括HMI（人机界面）、RTU（远程终端控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）和通信网络几个系统构成。
城市轨道交通110KV主变电所SCADA系统改造方案探讨
城市轨道交通110KV主变电所SCADA系统改造方案探讨作者：陈昌邦来源：《中国科技博览》2014年第28期[摘要]本文结合一座城市轨道交通110KV主变电所SCADA系统的改造实践，论述了改造的主要内容、改造后的SCADA系统具备的功能要求以及改造过程中的调试方案，以探索在不影响运营的情况下对110KV主变电所SCADA系统进行改造的可行性。
[关键词]主变电所 SCADA系统改造可行性中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0316-01在城市轨道交通电力监控系统中，随着系统设备的逐渐老化，维护及更新的工作量和费用逐年上升。
深圳地铁一期工程城市广场主变电所SCADA系统已运行近十年，在用的通讯管理单元已超过电子设备使用寿命，故障率明显上升，且该型号设备早已停产，其升级产品与现运行的软件无法兼容。
通讯管理单元是主变电所的核心部件，若该硬件发生故障无备件更换时将导致全所电力监控系统瘫痪，直接影响供电系统的安全运行。
要想从根本上解决该问题，需考虑在不影响运营的情况下对110KV主变电所SCADA系统进行升级改造。
改造完成后不但可以提高主变电所SCADA系统设备装备水平，还可以实现维护人员进行远程维护。
一、110KV主变电所SCADA系统改造的主要内容如下图1所示的系统结构图，SCADA系统改造的主要内容有：1、将运行的4台通讯管理单元分别更换为FM600-8装置，FM600-8与供电系统及控制中心通讯接口、点表保持不变。
总控管理单元1#FM600-8、2# FM600-8与控制中心通讯保持原来的IEC101协议和串口通讯；采集管理单元3# FM600-8、4# FM600-8与供电系统设备的连接重新优化，Ⅰ段保护装置、1#主变测控单元及电度表接至3# FM600-8，Ⅱ段保护装置、2#主变测控单元、温控仪、公用测控单元接至4# FM600-8。
2、更换本地后台监控机，并升级其监控软件版本，后台监控机工程数据库建立时，新数据库必须与原数据库顺序一致；增设两台交换机，重新优化通讯链路，1#FM600-8、2#FM600-8使用双网络、IEC104网络通讯协议与后台监控系统通讯，双网双主机结构，使系统冗余性、抗干扰能力更强，数据上传速度更快。
浅谈SCADA系统在地铁供电中的重要作用
浅谈SCADA系统在地铁供电中的重要作用摘要：SCADA 系统对于城市轨道交通供电系统的稳定和安全起到了重要的作用，其完善的系统和可靠的技术为城市轨道交通的安全运营起到了关键的支持，随着城市轨道交通的不断发展，该系统也在不断的完善。
地铁SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统是地铁供电系统的重要组成部分，它主要负责对分布于地铁沿线的所有变电所进行数据采集、监视以及控制，本文主要简述了SCADA系统的组成部分，以及SCADA 系统调试的重点和难点，仅供参考。
关键词：地铁供电；SCADA系统；调试；一、SCADA系统概述1 、SCADA系统的特征1.1 实时性SCADA系统的实时性与多任务性是其重要特征之一，当然根据行业的不同，SCADA系统对实时性与多任务性的要求也不一样，如在地铁电力等领域对实时性要求很高，而供水供气等行业对实时性要求较低。
1.2 开放性SCADA系统大多遵循国际标准或行业标准，满足开放性的要求。
系统的软件多采用全开放式的体系结构，系统具有良好的扩展能力，也有利于更好地与其它相关系统的连接与广泛集成。
2、SCADA 系统的相关技术分析2.1 数据通信和网络技术SCADA 系统通常会包含以下几种类型的数据通信：现场测控仪表、执行机构与各下位机智能节点之间的通信；下位机系统与SCADA 系统服务器之间的通信；监控中心不同功能计算机之间的通信和监控中心网络服务器与远程客户端之间的通信。
由于SCADA 系统中的各种智能化、数字化设备越来越多，分布范围越来越广，功能越来越强，所需要的数据通信能力和网络技术要求也越来越高。
因此，数据通信和网络技术在SCADA 系统中的作用越来越重要。
2.1.1 数据通信技术数据通信技术从本质上来说是一种信息传递技术，其现代概念可定义为：利用光、电技术手段，借助光波或电磁波，实现从一地向另一地迅速而准确的信息传递和交换。
地铁供电系统中SCADA系统的应用
地铁供电系统中SCADA系统的应用摘要：随着经济化的不断发展下，我国地铁运行中供电系统也得到了一定程度的重视，其中SCADA系统在应用过程中，可以有效的提升铁路项目的供电系统和整体系统控制部分。
只有保证地铁供电系统在运行过程中供电的质量和可靠性，才能提升地铁电力调度的整体水平以及运行的整体效率，只有提升地铁供电系统才能保证供电系统的安全。
关键词：SCADA；地铁；供电1 SCADA系统介绍SCADA系统主要应用于电力系统中，它的技术发展是非常成熟的，广泛应用于各个领域的发展，尤其是在地铁供电系统中占据非常重要的地位，可以有效的供电系统进行监控与控制。
地铁在运行过程中，其供电系统是担任着地铁系统中的主要能源供给任务，担负着地铁供电系统中供电照明功能。
其供电照明功能包含了三个系统供电功能，第一，动力照明供电系统，它主要为车站内的设备提供了照明的功能以及设备电源信号的控制。
第二，高压电源系统工作过程中，它主要负责城市电网中的电压和牵扯动力，并以主变电站组成。
第三，牵引供电系统，它主要涉及了地铁电动轨道电能的整体运行，主要是由牵引所和接触网中所组成的。
铁路项目中的SCADA供电系统采用了泰勒兹（THALES）地铁SCADA监控系统与西门子（SIEMENS）供电设备接口的方式实现，在系统运行过程中主要分为三部分：中心级监控、车站级监控和现场的控制节点，并以信息相互传递的方式进行相应的传播。
如图1所示为SCADA系统：图1SCADA系统2车站级监控系统SCADA的监控系统主要是以太网结构的局域网形式建立构成，其监控系统在工作过程中主要通过设备中的工作站、服务器、处理机将其中的信号与PRTU进行连接。
车站级监控系统主要负责车站内对设备的监督控制，并进行管理，其中操作员在操作管理过程中要进行严格的监督管理。
其中，前端处理机是地铁SCADA系统处理的主要系统，它作为系统中相关的网页设计，将子系统中的通讯协议进行数据中的格式化设计，并进行相应的监督，PRTU在各个阶段中的位置都有冗余设置。
SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用设计
SCADA系统在城市轨道交通供电系统中的应用设计摘要:SCADA是数据采集与监控系统(Supervisory Control And Data Acquisition),它完成对轨道交通全线变电所、接触网设备运行的远程实时控制、监视及测量,处理各种异常事故及报警事件,保障系统的正常运行,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,保证供电系统的安全、可靠。
近年来,随着微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术和信号处理技术的不断进步,城市轨道自动化技术得到了快速的发展。
本文通过对城市轨道交通电力供应特点,设计了一套基于数据采集与监控的SCADA系统,在上海地铁六号线和沈阳地铁一号线的实践经验上进行了改进,改善了系统的功能。
文章分为三个部分,介绍了系统的组成,系统的功能和接口,基本可以达到对城市轨道交通电力供应监控的设计要求。
关键词:轨道交通SCADA 数据采集与监控he design of SCADA system in the urban mass transit power supply Abstract:SCADA is the data acquisition and control system (Supervisory Control And Data Acquisition),which can complete real-time control of remote operation, monitoring and measurement of the rail line of substations,overhead contact line equipment,handling a variety of unusual incidents and alarm events,supporting operation of system normally,improving power system operation, management andmaintenance of automation to improve the quality of power supply,it can ensure safty and steady.In recent years, As the microelectronics, computer technology,automatic control technology,communications technology and signal processing technology advances,rail automation technology has been rapid developed.Based on the characteristics of urban rail transit power supply,we designed the SCADA system which based on data collection and monitoring,it has ran in Shanghai Metro sixth,Shenyang subway lines and its function of the system has been improved. Article is divided into three parts,describes the system components,system functions and interfaces,which can be reached on rail transit design requirements for power supply monitoring.KeyWords:Urban rail transit system;SCADA;Supervisory control and data acquisitio电力监控SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)又称为远动监控和数据采集,主要用以实现对远方电力运行设备的监视和控制,以提高供电安全运行水平[1]。
探析SCADA系统在地铁供电方面的应用价值
探析SCADA系统在地铁供电方面的应用价值摘要：SCADA 系统（Supervisory Control And Data Acquisition，综合监控和数据采集系统，又称为远动系统）贯穿于麦加轻轨铁路项目供配电系统的监视和控制部分，是提高供电可靠性及供电质量的重要保证，是提高电力调度水平和效率，实现电力调度自动化与现代化的重要依据，是保障地铁供电安全的关键环节之一。
关键词：SCADA 系统；地铁供电；应用价值1 SCADA 系统介绍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，由牵引所和接触网组成；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，由降压所组成。
一般，我们习惯于按照变电站降压等级分类，即主变电站（BSS）、牵引所（TSS）、降压所（SSS）。
SCADA 系统（Supervisory Control And Data Acquisition，综合监控和数据采集系统，又称为远动系统）贯穿于麦加轻轨铁路项目供配电系统的监视和控制部分，是提高供电可靠性及供电质量的重要保证，是提高电力调度水平和效率，实现电力调度自动化与现代化的重要依据，是保障地铁供电安全的关键环节之一。
2 SCADA 系统在地铁供电系统的应用价值2.1 提高电力调度效率在地铁运营过程中，若没有 SCADA 系统，则在电力调度工作中需要采用人工电话调度方式，而这种方式工作效率极低，送电时间一般在 85min 以上，对其他停送电作业效率造成了严重的阻碍。
而采用 SCADA 系统后，可以利用 SCADA 系统自带远程遥控功能，实现全线路停送电卡片遥控，从而在25min 内实现停送电，有效提高了电力调度效率。
城市轨道交通SCADA系统概述
求极高，以确保行车安全和检修人员的人身安全。
3. 通信媒介
从通信媒介上看，电力系统中的SCADA系统多采用电力线载波作为信
76%
道，而城市轨道交通SCADA系统多采用音频实回线、载波电缆或光纤作
为信道。这是因为城市轨道交通的电力线(接触网)存在大量的谐波，这些
谐波的存在严重影响到用电力线作为传输通道的通信质量，从而影响
1. 拓扑结构
而在电力系统中，各变电站、发电厂（站）的地理布局大多 为辐射状的分散布局，因此，其相应的SCADA系统的通道结构 也多为星形辐射状结构。在牵引供电系统中，各变电站、分区亭 、开闭所则是沿铁路线分布的，其通信线路呈相应的分布。因此 ，城市轨道交通信道为适应这种特点，大多采用链形结构、环形 结构、总线型结构，有时也采用星形结构。对于链形结构和环形 结构，必须考虑信号的中继转发、实时性及误码累积等问题，这 在星形结构中是不需特别考虑的。
SCADA系统的可靠性。此外，城市轨道交通SCADA系统的管辖范围常包
括多个变电站、分区亭等，电力线是分段不同相供电的。在不同相的交会
处，电力线是不连通的。如何有效地在交会处进行载波传输，也是一个问
题。因此，城市轨道交通SCADA系统都不采用电力线载波的方式。
4. 可靠性和实时性
由于城市轨道交通牵引供电系统的负荷——电动车组，是一个移
SCADA系统概述
随着生产过程自动化程度的日益提高，人们不断谋求对生产过程，特别是 对于分散状态的生产过程的集中监视、控制和统计管理。为达到上述目的， SCADA系统在综合自动控制理论、计算机技术和现代通信技术的基础上迅速 发展起来。
SCADA系统可能是一个很简单的单一控制对象，也可能是一个很大的综合系统。例如， 供电系统设有电力调度所，统一指挥供电系统在正常及事故情况下的运行工作，并集中管理 沿城市轨道交通线分布的许多牵引变电所、分区亭和开闭所中的电力设备。为了保证供电系 统运行的可靠性和经济性，电力调度所必须及时地掌握系统的实际运行情况。从电力调度工 作出发，一方面需要收集信息，要求变电站能将断路器的位置信号、事故信号及主要运行参 数等迅速、正确、可靠地反映给调度所；另一方面，调度所了解到系统的运行情况并进行判 断处理后，应对变电站（包括分区亭、开闭所等）下达命令，去直接操作某些设备或调整某 些参量，或完成实时控制任务。
地铁供电系统中SCADA系统的应用
地铁供电系统中SCADA系统的应用摘要：在轨道交通建设中，供电系统是整个轨道交通的牵引和车站动力基础，供电系统的安全可靠运行调度及管理，决定了整条线的安全运行水平；通信通道是联系被控站和控制中心主站的数据通道，通信通道的质量和可靠性直接影响调度员对于整个供电系统的调度运行监视和操作以及故障分析判断，进而影响到供电系统的运行安全性。
关键词：SCADA；地铁；供电引言：SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition，综合监控和数据采集系统，又称为远动系统）贯穿于地铁项目供配电系统的监视和控制部分，是提高供电可靠性及供电质量的重要保证，是提高电力调度水平和效率，实现电力调度自动化与现代化的重要依据，是保障地铁供电安全的关键环节之一。
1采用通信专业的SDH传输通道在轨道交通建设工程中通信专业采用SDH传输通道和设备构成通讯系统，通过数字复用技术，可以在各站点实现数据、语音、广播、图像等的多业务综合服务，SCADA系统采用通信专业的SDH传输通道。
下面对SCADA系统此通道方案从以下几个方面进行分析：1.1性能由于众多业务的通道均须由通信专业提供，故通道资源相对比较紧张，一般SCADA能得到通信总线带宽为2Mbps—10Mbps，而轨道交通应用对SCADA的监控数据的数量以及监控性能都有较高的要求，尤其是在事故情况下，各站点需要同时上报故障信息，此带宽无法完全保证系统的性能，直接影响调度人员对故障判断，甚至造成误判，影响到系统安全。
1.2可靠性由于SDH通道进行多种业务的复用，因此在对其他业务进行调试和维护时，有可能会对SCADA的数据通道产生影响，影响SCADA的数据传输，影响调度人员的运行监视和操作，具有安全隐患。
1.3接口SCADA系统借助通信专业的传输系统作为媒介，需要很长时间的前期设计和谈接口方面的各项事宜。
而且，在建设阶段，由于各站点的变电所首先受电，然后再对其他专业供电，此时通讯专业设备才具备通电调试条件，而在变电所受电到通讯专业通道调试结束之前这段时间，位于控制中调度员只能通过电话进行电力调度，无法直接监视各变电所的设备运行状态和参数，对系统安全运行带来隐患。
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城轨供电系统的SCADA系统应用研究
摘要城轨供电系统，是城轨交通工程中重要的设备系统，承担为地铁列车和各类设备提供电力的重要任务，是整个地铁动力的来源，是其他系统正常运行的前提。
城轨供电系统的安全性与稳定性直接关系到城轨运营公司的安全运营。
电力综合监控系统（SCADA）对地铁各主变电站、牵引所、降压所等不同类别的各类设备，如高压110kV设备、中压10kV或35kV设备、直流750V或1500V 设备、低压400V设备、交直流屏、轨电位限制装置等对象进行数据采集、监视以及控制，实时对各类设备进行监控、检测，保障轨道交通的正常运行。
关键词地铁供电系统；电力综合监控系统；地铁供电
1 背景概述
我国第一条地下铁路建设开始于20世纪50年代的北京，截至20世纪80年代我国拥有地铁的城市仅包括北京和天津。
进入21世纪以来我国经济快速发展，城镇化率不断提高，人口向城市流动造成城市人口骤增，交通出行压力变大，城市交通拥堵问题日趋严重。
城轨交通以其运力大、全天候、安全性高等特点，成为缓解城市交通压力的重要方式。
按照我们国家和地方城市轨道交通规划，2016年城轨新增里程535公里，2017-2022年新增营业里程将超过6000公里，按照2014年和2015年城轨总投资额和新增线路来计算，每公里投资额大约在6～7亿元区间，“十三五”期间的实际投资将超过 3.5万亿总额度，按照截至目前各个地方政府的城轨规划数据计算，2022年城轨总投资额度在5万亿左右。
在我国城市轨道交通未来发展趋势中，包含以下发展特点和：（1）城市轨道交通运营线路的网络化。
北京、上海、广州、深圳等城市，都正在建设和筹建多条城轨线路，并将形成纵横交错、相互联通的网络体系，逐步形成网络化，并启动新的运营方案与建设项目。
这些城市面对网络化的发展，开展了一系列的专题研究，如车辆段与主变电站、控制中心、AFC技术等资源的共享。
以天津地铁为例，新建设的5、6号线，便与既有3号线共享主变电站。
（2）电动列车与电气设备的国产化。
在国家城轨设备国产化政策的推动下，在追求运营经济性的前提下，国内企业通过与国外先进企业合资建厂，引进消化先进技术，开展多种方式的技术合作，不断提高电动列车、电气设备的技术水平与国产化率，逐步完成轨道交通车辆与电气设备的国产化体系的建设[1]。
2 地铁供电系统介绍
供电系统是城市轨道交通正常运营的动力来源，负责所有设备电力的供应与传输，不仅为电动列车供电，同时提供车站、区间、车辆段、控制中心和其他附属建筑物所需要的用电需求。
城轨供电系统是地铁正常运营的前提条件，应满足可靠性、安全性、经济性等方面的基本要求。
安全性指的是在城市轨道交通日常运营过程中的安全程度。
供电系统的安全性影响着乘客安全、员工安全、设备安全等方面。
供电系统在设计时，一般从设备安全性和系统安全性，两个方面进行研究分析。
设备安全性方面：一般包括变压器、回流柜、断路器、接地开关、隔离开关、电缆等方面：系统安全性方面：一般包括闭锁关系、继电保护、杂散系统、应急照明等方面。
可靠性指的是供电系统对电動列车及各种动力照明负荷的不间断供电能力。
供电系统的可靠性，是正常运营、事件处理、抢险救援等方面的前提条件。
供电系统可靠性涉及规划、设计、运营管理等各个方面，并渗透到供电、变电、配电等不同环节。
每一个环节的可靠性既包括电气原理的可靠性又包括电气设备的可靠性。
经济性指的是从整个项目全生命周期的角度来实现供电系统费用的经济合理。
在满足供电系统的安全性、可靠性的前提下，要重视供电系统的经济性。
经济性不但要求节省工程花费，同时还要求降低运营成本，争取达到最佳的经济效果。
供电系统设计应优化电源网络结构，采用节能技术，实现电源的高效利用[2]。
3 SCADA系统的应用设计
供力监控又称为远动监控和数据采集，主要以实现对远方供电运行设备的监视和控制，来提高供电安全运营水平。
供电SCADA系统通常由调度主站系统、变电所系统、所间通信系统三部分组成。
其中控制中心主站系统通过通信通道与变电所站控系统进行信息传递；变电所综合自动化系统由站控主单元和所内通信网及中压网络单元装置组成。
电力监控系统主要通过“四遥”实现其监控功能，即遥控、遥测，遥信和遥调。
遥控是指中心调度对远方变电所被控对象（设备开关等）进行操作；遥测是将变电站被测对象的数值（电流、温度等）传送到调度所；遥信是将变电站被控对象（开关状态等）的状态信息传送到调度所；遥调是调度所对远方变电站工作状态和参数（变压器温度等）进行调整。
另外电力监控系统还具有其他管理功能，例如报表管理、报警查看、故障分析等功能。
供电SCADA系统应满足以下要求：
①供电监控系统在控制中心应设立电力调度中心，若采用电力监控系统集成在综合监控系统中的模式，控制中心内应设置一套中央监控系统。
②中央监控系统的设置应保证系统运行的可靠性，系统中的关键设备，如系统服务器、交换机等进行冗余配置并有备用电源。
③为了满足中心调度与变电所维修人员的通信需求，在电力调度处应设立电话总机，在变电所内设置电话分机。
④电力监控系统的通信通道必须配备冗余通道，主、备通信通道应具备手、自动切换功能。
⑤全线各变电所和主变电站综合自动化系统均可以脱离控制中心独立运行，系统部分网络故障时正常网络不受影响。
⑥变电所综系统为分层、分散式结构，按照设备特性，主要包括间隔设备层、网络通信层和站级管理层[3]。
4 结束语
本文主要介绍了电力监控系统的系统技术、系统建设模式等，该系统对供电系统中主变电所、牵引变电所、降压变电所等不同类别变电所内高压设备、中压或设备、直流设备、低压设备、交直流屏、轨电位限制装置等对象进行数据采集、监视以及控制，实时对设备进行监控、检测。
该系统对于保障城轨的正常运营具有重要意义。
参考文献
[1] 何宗华.城市轻轨交通工程设计指南（”七五”国家重点科技攻关项目成果）[M].北京：中国建筑工业出版社，1993：39-41.
[2] 朱军.中国城市轨道交通发展的态势[J].交通运输系统工程与信息，2006，（6）：26-27.
[3] 顾岷.我国城市轨道交通发展现状与展望[J].中国铁路，2011，（10）：53-56.。