铁路电力远动技术第五章 牵引供电SCADA系统的通信与网络技术
牵引供电系统SCADA系统

根据分析结果,追踪和定位问题所在,为后 续的修复和优化提供依据。
测试结果评估与讨论
测试结果评估
根据设计要求和测试标准,对测试结果 进行评估,判断系统是否满足预期目标
。
改进措施提出
针对发现的问题,提出相应的改进措 施和建议,优化系统的设计和实现。
问题总结与分类
对发现的问题进行总结和分类,分析 问题的性质、严重程度和影响范围。
监控与控制
通过监控软件对现场设备进行实时监控,并 根据需要远程控制设备的运行。
04
牵引供电系统SCADA 系统设计
设计目标与原则
实时性
可靠性
确保系统能够实时监测牵引供电系统的状 态,及时响应和处理各种事件。
保证系统在各种恶劣环境下都能稳定运行 ,减少故障发生的概率。
可扩展性
安全性
考虑到未来发展的需要,系统应具有良好 的可扩展性,方便后续升级和改造。
数据处理
对采集的数据进行处理,如滤波、计算、转换等 。
数据传输
将处理后的数据通过通信网络传输到服务器或人 机界面。
控制策略实现
故障定位与隔离
通过实时监测和分析数据,定位故障点并自动或手动隔离故障区 域。
越区供电
在故障情况下,实现越区供电以保证列车的正常运行。
负荷分配与优化
根据实时数据和历史数据,对牵引供电系统的负荷进行分配和优 化,提高系统的运行效率和稳定性。
06
牵引供电系统SCADA 系统测试与验证
测试方案制定
测试目的明确
确保牵引供电系统SCADA系统的功能、性 能和安全性满足设计要求。
测试范围确定
涵盖系统的各个模块和组件,包括硬件、软 件和网络通信等。
远动系统(SCADA)系统概述

远------远距离,广域 动----控制, (开环的,由人控制)
1.2 远动系统的构成
调度端(主站 master station) 执行端(RTU Remote Terminal Unit)) 通道: 有线、无线、网络
简单远动系统示意图
调度主站
通信塔 调制解调器
通信塔
卡
分为两级监控体系:监控站点和监控中心 监控中心:
(1)中央监控电脑 (2)中央监控软件
监控站点
(1)网络视频服务器(或硬盘录像机) (2)多台 摄像机 (3) 云台(可选) (4) 云台解码器(可选、控制云台用) (5) 报警装置(可选)
视频信号经过MPEG-4或H.264方式压缩后通过网络接 口传送到监控中心。
遥信YX 遥控YK 遥测YC 遥调YT
遥视( 视频监控系统)
电气化铁道牵引供电远动系统
西安电调中心
电力贯通线电动隔离开关
1.4 应用领域
电气化铁道牵引供电系统 铁路水电系统 电力系统 自来水系统 交通监控系统
1.5远动发展趋势:综合主控系 统
各种独立的监控系统,有机地综合在一个 主控中心
灯光及智能化设备的控制
变电站的灯光应具有定时开关或远方控制的功能;
而一些智能化的设备,如探头、门禁等也可做到远方控制。
4.4变电站视频监控系统的功能
1.多路监控
对任意多路的视频图像同时进行监控(受限于网 络带宽)
也可多幅监控画面循环显示
2.视频录像
采用硬盘实时记录多路监控信号 MPEG-4、H.264压缩格式。 监控中心的用户可以通过总控软件,对全局的场景
4.视频监控系统
牵引供电SCADA系统功能及构成5

一
远动技术的任务和功能
二
远动系统的性能指标
远 动 技术
力电系统的远动技术是经通道对被调度对象实行遥信.遥测.遥控.遥调的一种技术。其 中遥信即遥远信号,其作用是将被监视的发电厂.变电站的主要设备及线路的断路器 位置信号及其它用途的信号传送给调度所,在调度所模拟盘上用灯光信号直接反映或 用其它显示装置反映出来。遥测即遥远测量,其作用是将被监视的发电厂.变电站的 某些运行参数传送给调度所,在调度所一般可以用表计模拟量或数字量显示其参数。 遥控即遥远控制,其作用是调度所值班人员通过远动装置对发电厂.变电站的某些设 备进行控制。遥调即遥远调节,其作用是在调度所直接远方调节发电厂的有功或无功 出力,也可用于远方调节带负荷调压变压器的分节头等。
远动技术的五遥功能
• 1 遥控:对被测对象进行远距离控制 • 2 遥测:对被测对象的某些参数进行距离 测量 • 3 遥信将被控站的设备信号远距离传送给 调度端 • 4 遥调:调度端直接对被控站某些设备的 工作状态和参数进行调整 • 5 遥视:调度端直接对被控站设备进行远 程监视控制
远动系统的性能指标
• 1可靠性 • 2容量
• 3实时性
• 4抗干扰能力
谢谢观赏
Make Presentation much mor
牵引供电SCADA系统功能

在牵引供电SCADA系统中,调度中心 能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着 的牵引供电系统设备运行情况,完成天窗 作业,处理影响整个牵引供电系统正常运 行的事故和异常情况,将分散在几十公里、 几百公里以上至上千公里以外的变电所、 分区厅、开闭所表征牵引供电系统设备运 行状态的信息,迅速、正确、可靠地收集, 及时以友好人机界面向调度员显示,并对 所有数据进行分析、处理、存储及打印, 并转发其它系统共享。因此调度中心(调 度端)是SCADA系统的指挥调度中枢。
2、远方终端 服务器与硬件设备通信,进行数据处理和 运算。而客户用于人机交互,如用文字、 动画显示现场的状态,并可以对现场的开 关、阀门进行操作。近年来又出现一个层 面,通过Web发布在Internet上进行监控, 可以认为这是一种“超远程客户”。硬件 设备(如PLC)一般既可以通过点到点方式连 接,也可以以总线方式连接到服务器上。 点到点连接一般通过串口(RS232),总线方 式可以是RS485,以太网等连接方式。
3、通道 SCADA系统中的通信分为内部通信、与I/O设备 通信、和外界通信。客户与服务器间以及服务器 与服务器间一般有三种通信形式,请求式,订阅 式与广播式。设备驱动程序与I/O设备通讯一般采 用请求式,大多数设备都支持这种通讯方式,当 然也有的设备支持主动发送方式。SCADA通过多 种方式与外界通信。 SCADA通讯结构 如OPC,一般都会提供OPC客户端,用来与设备 厂家提供的OPC服务器进行通讯。因为OPC有微 软内定的标准,所以OPC客户端无需修改就可以 与各家提供的OPC服务器进行通讯。
第三代是90年代按照开放的原则,基于分布式 计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大 范围 联网的SCADA系统称为第三代。这一阶段是我 国SCADA系统发展最快的阶段,各种最新的计 算技术、网络技术、通信技术都汇集进SCADA 系统中。 第四代是综合SCADA系统的基础 条件已经具备,并在21世纪初诞生。该系统的 主要特征是采用lnternet技术、面向对象技术、 神经网络技术以及JAVA技术等技术,继续扩 大SCADA系统与其它系统的集成,综合安全经 济运行以及商业化运营的需要。
【整合】兰州铁路局牵供电远动系统整合为SCADA系统

【关键字】整合兰州铁路局牵引供电SCADA系统方案【作者】孔中秋靳东【机构】兰州铁路局供电处【摘要】: 遵循铁道部“统筹规划、分步实施” 整合牵引供电远动系统的原则,针对将既有牵引供电远动系统整合为SCADA大调度系统、对多条电气化铁路进行集中监控和调度的特点,本文在深入了解既有铁路远动系统运行现状和特点的基础上,充分分析整合的设计思想、总体设计、系统结构,研究兰州铁路局牵引供电SCADA系统方案。
【关键词】:SCADA、调度端、方案、牵引、整合一、引言根据兰州铁路局整体规划,供电调度主站实用于既有铁路,预留新建铁路电气化远动系统设备接入能力,满足兰州局远期电气化铁路发展的需求。
根据兰州铁路局供电调度管理的业务特点,牵引调度SCADA分布式调度管理自动化系统的设计主要围绕系统的功能完备性和运行高效性两个方向来进行。
功能完备性使得用户在实际业务操作过程中所需要的应用功能都被系统涵盖;而运行高效性保证所有的应用功能在这个规模巨大的系统中能够轻松流畅的完成。
为此,分布式调度管理自动化系统将系统中的应用功能按照独立子系统模块设计实现,利用分布式运算系统,整合多服务器的运算能力,实现对复杂巨大系统的支撑。
二、总体设计本分布式调度管理自动化系统采用三层体系结构,以企业服务总线(ESB)为系统核心,利用微软公司的COM/DCOM组件技术构建。
人机界面层(HMI)处理用户交互过程,包括各种数据的图形化显示、语音信息处理和用户操作响应等。
数据层提供数据的保存及访问。
业务逻辑层处在人机界面和数据层之间,负责处理各种业务逻辑。
如图所示:监控平台层次关系图各个业务逻辑处理模块都遵循ESB通信规范,可以通过简单的挂接/卸载操作与系统平台进行组合部署。
任何遵循ESB通讯规范的逻辑处理模块也可以直接挂接进平台并通过ESB向外提供服务。
系统的构成如图所示:监控平台系统框架结构图三、SCADA系统方案1、SCADA调度所系统方案SCADA调度所系统主要硬件设备分组包括:局域网络设备、调度台、调度管理台、维护及域名管理台、服务器组、保存系统、网络安全设备、其它配套设备等。
牵引供电SCADA系统概述

遥调是指 调度所直 接对被控 站某些设 备的工作 状态和参 数的调整
遥测是将 被控站的 某些运行 参数传送 给调度所
遥信是将 被控站的 设备状态 信号远距 离传给调 度所
精选课件
10
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
一、牵引供电SCADA系统概述
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兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
一、牵引供电SCADA系统概述
WINDOWS操作系统 UNIX操作系统
实时多任务操作系统
兰州交通大学自动化与电气工程学院 LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
精选课件
操作系统
14
一、牵引供电SCADA系统概述
监视的站称为被控站,被控站完成远动系统的数据 采集、预处理,发送接收及输出执行等功能; 信道:远动信息传输的介质(通路)称为信道,可分 为有线信道及无线信道。
精选课件
4
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
一、牵引供电SCADA系统概述
SCADA信息的传输
用计算机和人机联接 专用计算机的系统,它 提高了主计算机的工 作负荷能力。
精选课件
21
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
二、牵引供电SCADA系统调度端
双机系统
双机系统通常由两台完全相同的主机及外设。 平时一台计算机承担在线功能,另一台处于热备用 状态。当在线机故障时,自动进行切换,由备用机 承担主要任务。
牵引供电SCADA系统(调度端跟通信)资料文档

21
牵引供电SCADA系统
三、实时性
“响应时间”:从发送端事件发生到接收端正确接收到 该信息的时间间隔。
22
牵引供电SCADA系统
1.9 根据TB 10117-98铁路电力牵引供电远 动系统技术规范,远动系统主要技术指标
遥控命令传输时间 《3s
遥信命令传送时间 《3s
遥信分辩率(被控站)《10ms
磁带机
调度员工作站1-2
系统维护工作站 系统维护打印机
远程维护 MODEM
信息输入输出 通信处理
29
通信前置机1
切换装置
实时打印机 通信前置机2
报表打印机 画面拷贝机
外设
UPS
信道
供电段复示终端
Web服务器
复示终端
牵引供电SCADA系统
特点: 客户/服务器(C/S)结构 • 指网络中服务的提供方式,请求服务的一方叫
分布式调度端结构图
信息处理
WILLOWGLEN SYSTEMS INC..
GPS TIME INTERFACE
G PS DATA
G PS PO WER
M AIN PO WER
C LO C K PO WER
AC. PO WER
GPS
大屏幕投影
人机界面 客户方
服务器方
以太网交换机
服务器1
磁盘阵列
服务器2 调度员工作站1-1
3
牵引供电SCADA系统
遥控 YK:(Romote-Control, Telecontrol)
从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开关的 “分”、“合”、故障信号的复归等。 遥信 YX:(Telesignal)
将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。如开关位 置信号、报警信号等。 遥测 YC:(Telemetering)
SCADA铁路牵引电力系统网络解决方案

SCADA铁路牵引电力系统网络解决方案
系统介绍:
SCADA系统由控制站与被空站的远动装置及连接于两者之间的信道设备组成的调度牵引设备的远距离监控系统,其作为铁路电力、牵引供电系统的重要组成部分,为供电可靠性及供电质量提高了重要保证。
高速铁路快速发展的同时,对于基础设施及运维安全日益重视,SCADA系统的重要性由之凸显。
列车牵引供电系统是支撑列车正常运行的重要设施,在各轨道沿线安装的设施:变压器、开关柜、低压配电、控制和保护设备等需要通过电力SCADA系统进行实时的在线监控与维护,以保证系统的正常运行。
方案特点
模块化设计组网灵活,可靠性高
工业级设计可保证设备在强电磁干扰环境下正常运行
高效可靠的网络冗余技术
网络管理软件,简化设备维护和控制
解决方案:
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经典案例:
成都地铁1/2号线SCADA系统
埃塞俄比亚1号线SCADA系统。
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1.通信规约的基本概念
采用数字式通信技术,远动装置将信息转换 成二进制码,进行运算处理并按照某种通信 规则(规约)进行包装后,通过模拟信道或数 字信道进行传输;遵循同一种规则(规约)对 收到的数据 进行检验和解包,然后进行处理。 这里的规则就是通信规约。 通信规约不但帮助通信的双方理解数据的含 义,还帮助检查数据在传输过程中是否出错, 即通信校验,如果检验正确由应用程序进行 处理,如果校验错误,则丢弃或要求重传。
随着计算机技术的发展和计算机技术与通信 技术结合紧密的日益紧密,在通信又产生了 一个分支,即数据通信 所谓数据通信是指信源本身发出的就是数字 形式的消息,如电报、计算机数据及指令等。 数据通信系统框图与数字通信系统类似,但 它与数字通信系统之间最大的不同在于,其 信源发出的信号为数字信号,无需经过模/数 转换,而只需考虑对信源进行压缩编码措施 以降低信源的冗余度,提高有效性
2.通信规约特点
1.
2.
3. 4. 5. 6.
远动通信规约主要是面向电力自动化应用,属于应用层 的内容,很少涉及其他层次。但是,最近几年新出台的 远动规约,也包含低层协议的内容。而网络协议则涉及 的层次比较多,包含的内容也比较复杂。 远动通信规约为了简单起见,一般采用面向字符的编码 方式;而网络通信协议一般采用面向位的编码方式,因 此,更灵活、方便,功能更强大。 网络通信协议一般采用竞争或令牌方式进行介质访问, 而远动规约一般采用查询或循环方式,效率较低。 校验方式:远动规约一般采用较简单的校验方式,若传 输帧出错后,一般要求重发。 通信协议每一帧中网络开销丰富(即管理功能强),而远 动通信规约则比较简单而且易于实现。 网络协议可以作为远动通信规约的“载体”,从而使得 远动数据能够在复杂的通信网络中传输,例如,利用 TCP/IP协议将远动数据“打包”,远动数据就可以在 Internet或Intranet上传输。
CDT规约的缺点
必须采用双工通道,只能采用点对点方式 连接。 由于采用现场数据不断循环上报的策略, 主机工作负荷大,对一般遥测量变化的响 应速度慢。 CDT方式不了解调度端的接收情况和要 求,只适用于点对点通道结构,对总线形 或环形通道不适用循环传输。
4.Pollin9规约
Pollin9规约规定了电网数据采集和监视 控制系统(SCADA)中主站和子站(远动终 端)之问以问答方式进行数据传输的帧的 格式、链路层的传输规则、服务用语、应 用数据结构、应用数据编码、应用功能和 报文格式。 适用于网络拓扑结构为点对点、多个点对 点、多点共线、多点环形和多点星形网络 配置的远动系统中,可以是双工或半双工 的通信。
Pollin9规约的特点
1.
2.
RTU有问必答,当RTU收到主机查询命令 后,必须在规定的时间内应答,否则视为 本次通信失败。 RTU无问不答,当RTU未收到主机查询命 令时,绝对不允许主动上报信息。 PoHin9方式的主要特征是主控端发 “查询”命令,受控端响应后传输数,因 此传输信息的主动权在主控端。采用单工 通道就可实现两端问问答式传递信息的功 能。
1.
Pollin9的主要缺点
Portin9规约的优点
应答式规约允许多台RTU以共线的方式共 用一个通道,这样有助于节省通道,提高 通道占用率。对于区域工作站和为数众多 的RTU通信的情形,这种方式是很合适的。 2. 应答式规约采用变化信息传送策略,从而 大大压缩了数据块的长度,提高了数据传 送速度。 3. 应答式规约既可以采用全双工通道,也可 以采用半双工的通道;既可以采用点对点 方式,又可以采用一点多址或环形结构, 因此通道适应性强。
第一节 通信与网络技术
一.数字通信
数字通信系统是指在通信系统中所传输的是二 进制或多进制数字信号的一种通信方式。 它的主要特点就是在调制之前要经过两次编码, 相应地,在接收解调后也要经过两次译码。
数字通信系统的模型框图
与模拟通信相比,数字通信具有抗干扰 能力强、差错可控、易于保密、灵活性 高、易于与各种终端设备接口等特点, 已成为当代通信技术的主流。
实现数据通信的信道可以是模拟的也可以是 数字的,但随着数据通信业务的增长,以及对 通信速率要求的不断提高,数据通信的信道越 来越倾向于宽带化、高速率化。因此,数据通 信和数字通信是密不可分的也可以说,数字通 信是数据通信的技术基础,数据通信是数字通 信技术与计算机技术结合的产物。
为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数 据传输,在通信的发送和接收的过程中有一系列的规 定,以约束双方进行正确、协调的工作,这些规定称 为数据传输控制规程,简称为通信规约
3.循环式远动规约(CDT)
CDT规约在CDT方式中,发端将要发送的信息 分组后,按双方约定的规则编成帧,从一帧的 开头至结尾依次向收端发送。全帧信息传送完 毕后,又从头至尾传送。 这种传送方式实际上是发端周期性的传送信息 帧给收端,不要求收端给予回答,收端只是被 动地接收。 CDT规定电网数据采集与监控系统中循环式远 动规约的功能、帧结构、信息字结构相传输规 则等。 CDT适用于点对点的远动通道结构及以循环字 节同步方式传送远动信息的远动设备与系统, 也适用于调度所间以循环式远动规约转发实时 远动信息的系统。
CDT规约的优点
1. 2.
存在多个主站。 由于不断上报现场数据,即使发生暂时通信失败丢失一些 数据,当通信恢复正常后,被丢失的信息仍有机会上报, 而不致造成显著危害,因此这种规约对通道的要求不高, 适合于在我国质量比较差的通道环境下使用。 采用信息字校验的方式,将整帧信息化整为零,当某个字 符出错时,只需丢弃相应的信息字即可,而其他校验正确 的信息字就可以接收处理,大大提高了传输数据的利用率, 从而更加适合于在我国质量比较差的通道环境下使用。 采用遥信变位优先插人传送的方式,大大提高了事故传送 的相应速度,可以传送更大容量遥信和遥测信息。