一、 系統概述

   隨著(zhù)城市化進(jìn)程的逐步加速，我國城市軌道交通建設未來(lái)發(fā)展有著(zhù)巨大潛力。（國務(wù)院批準地鐵建設有3項指標——城市人口超300萬(wàn)、GDP超1000億元、地方財政一般預算收入超100億元。目前全國有近50個(gè)城市達標）。伴隨投資額度的加大，城市軌道交通建設有望成為繼鐵路大規模投資之后新的投資熱點(diǎn)，城市軌道交通將成為“十二五”期間基礎建設投資的新貴，我國的城市軌道交通建設有望迎來(lái)黃金發(fā)展期。
  
                

   現城市軌道交通的地面建設包含AFC(自動(dòng)售檢票系統)、PIS（乘客信息系統）、BAS（環(huán)境監控系統）、FAS（火災消防監控系統）、PSD（車(chē)站屏蔽門(mén)系統）、PSCADA(電源監控和數據采集)、MCS（主控系統）、SIG（信號系統）、NCS（網(wǎng)絡(luò )通信系統）九大系統，本文主要討論PSCADA系統的需求、架構及應用。

  二、 系統要求

  PSCADA(電源監控和數據采集)系統：包括全線(xiàn)由若干個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據采集與監視控制系統。SCADA系統是以計算機為基礎的DCS與電力自動(dòng)化監控系統；它應用領(lǐng)域很廣，可以應用于電力、冶金、石油、化工等領(lǐng)域的數據采集與監視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域; 
地鐵行業(yè)電力監控子系統與地鐵行業(yè)的綜合監控系統（ISCS）緊密集成，實(shí)現PSCADA子系統功能，共同完成變電站主要供電設備及接觸網(wǎng)（軌）等電力設備運行情況的分層分布遠程實(shí)時(shí)監視和控制，處理供電系統的各種異常事故及報警事件，保障系統的正常運行，同時(shí)大大提升供電系統調度、管理及維修的自動(dòng)化程度，提高供電質(zhì)量，保證系統安全、可靠地運行。

  軌道交通變電所綜合自動(dòng)化系統與供電系統的12kV開(kāi)關(guān)柜、750V開(kāi)關(guān)柜、0.4kV開(kāi)關(guān)柜、牽引變壓器、硅整流器、配電變壓器、排流柜、雜散電流監測裝置、牽引網(wǎng)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)、再生能量利用裝置、鋼軌電位限制裝置等配置的綜合測控保護裝置、智能采集裝置通過(guò)通信接口連接實(shí)現集中監控。

  依據智能電網(wǎng)系統需求，對控制工控機的要求如下： 

通過(guò)國家電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證 ；
電源及接口滿(mǎn)足浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等要求；
電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，滿(mǎn)足冗余供電，支持整機不斷電更換、維護模塊電源;要求支持失電報警功能；
支持多種通訊接口和靈活的擴展（10個(gè)串口：采用光電隔離電路設計，實(shí)現整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩定工作；6個(gè)網(wǎng)口；6個(gè)USB;1個(gè)VGA;1個(gè)擴展槽）；
標準19寸上架無(wú)風(fēng)扇、低功耗、全密封產(chǎn)品；

  三、 系統描述

   PSCADA系統包括全線(xiàn)由若干個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統，該系統可分為兩類(lèi)：

 牽引降壓混合變電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)混合站）
 降壓變電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)降壓站）

  車(chē)站、車(chē)輛段牽引降壓混合變電站綜合自動(dòng)化系統通過(guò)與本車(chē)站、車(chē)輛段的綜合監控系統接口，實(shí)現電力調度中心與變電所綜合自動(dòng)化系統的數據交換。

   變電站自動(dòng)化系統采用分層、分布式系統結構。系統由變電站站級管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層、間隔設備層組成。系統以供電設備為監控對象，通過(guò)所內網(wǎng)絡(luò )將10kV、0.4kV交流保護測控單元、DC750V直流保護測控單元、交直流系統監控單元、變壓器與整流器監控單元、排流柜與雜散電流監控單元、軌電位限位裝置、電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)等分散布置的間隔層設備連接起來(lái)，通過(guò)工控機進(jìn)行集中管理。

  下圖為PSCADA系統典型結構：
 
                  
                    
                                （圖：PSCADA系統典型結構）

  站級管理層

  包括安裝在控制信號盤(pán)內的工控機、通信處理器、交換機、智能測控單元等設備組成。該層主要完成全站的數據通訊處理、人機界面、數據庫等功能，是系統與運行和維護人員的接口。
  
  數據通信層

站控級網(wǎng)絡(luò )
間隔級網(wǎng)絡(luò )

  間隔設備層

  間隔層智能設備主要包括10kV綜合保護測控單元、750V直流開(kāi)關(guān)柜保護測控單元、0.4kV低壓開(kāi)關(guān)柜監控單元、制動(dòng)能量消耗裝置監控單元、雜散電流監控單元、整流器監控單元、交直流電源系統監控單元、整流變壓器溫控器、動(dòng)力變壓器溫控器，所有智能設備由通信方式接入綜合自動(dòng)化系統。

  研祥電力行業(yè)專(zhuān)業(yè)級全密封工控機SPC-8231主要承擔地鐵PSCADA體統中運行數據、狀態(tài)記錄統計處理;數據信息分層、分流交換自動(dòng)化控制;變電站運行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障報警功能，指出故障問(wèn)題點(diǎn)等等。

  研祥全新的SPC-8231產(chǎn)品符合地鐵PSCADA設備應用重要指標： 
 
                     
                                 （圖3:SPC-8231）

  通過(guò)國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證

  IEC 61850-3認證保證了在變電站中使用的網(wǎng)絡(luò )設備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標準則闡明了通訊互聯(lián)設備的標準環(huán)境和測試要求。通過(guò)IEC 61850-3和IEEE 1613專(zhuān)業(yè)認證的，能夠與變電站內的不同設備進(jìn)行通訊。

  滿(mǎn)足電力行業(yè)EMC指標

  電源及接口具有浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等高EMC性能，同時(shí)滿(mǎn)足行業(yè)中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設計，實(shí)現整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩定工作。

  支持交直流電壓輸入、電源供電冗余

  電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，且采用可熱拔插冗余模塊電源，支持整機不斷電更換、維護模塊電源。

  多種通訊接口和靈活的擴展

  6個(gè)USB 2.0接口，6個(gè)千兆網(wǎng)口、10個(gè)隔離的RS-232/422/485串口； 1個(gè)VGA接口，1個(gè)MiniPCIE插槽（不支持USB設備），1個(gè)CFast卡插槽，1個(gè)2.5寸硬盤(pán)接口（可兼容1.8寸SSD硬盤(pán)），1個(gè)客戶(hù)自定義功能接口；配置各接口狀態(tài)指示燈，可準確監控網(wǎng)絡(luò )、串口、電源及整機工作狀態(tài); 同時(shí)1個(gè)面向用戶(hù)開(kāi)放的行業(yè)I/O擴展槽方便用戶(hù)根據需要自行選擇I/O模塊。

  采用模塊化設計

  客戶(hù)可根據實(shí)際使用情況，配置串口功能模塊，實(shí)現RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換；預留PCI-104擴展卡插槽及支架，客戶(hù)可配置行業(yè)功能擴展卡，通過(guò)自定義接口實(shí)現功能擴展。（*注意：擴展卡必須采用浮地設計）；核心板、串口模塊、模塊電源均可單獨訂購 。

  失電報警功能

  由于各種原因造成用電設備供電故障或供電中斷時(shí)，能夠及時(shí)、主動(dòng)發(fā)出告警信號，避免設備由于失電停運而造成的損失。

  四、 結論

  地鐵PSCADA應用專(zhuān)業(yè)級產(chǎn)品推薦：研祥SPC-8231

  本文論述了地鐵PSCADA綜合變電站綜合自動(dòng)化系統的特征、結構及其應用。綜合變電站綜合自動(dòng)化系統是一個(gè)系統工程，要實(shí)現全部自動(dòng)化變電站自動(dòng)化的功能，還有許多技術(shù)問(wèn)題需要攻關(guān)解決，研祥將結合國家發(fā)展規劃及地鐵行業(yè)應用需求，不斷的推出更專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品滿(mǎn)足未來(lái)智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統。

 附一：

  智能電網(wǎng)專(zhuān)業(yè)級低功耗耗無(wú)風(fēng)扇產(chǎn)品SPC-8231
 
  產(chǎn)品概述

   SPC-8231是一款專(zhuān)門(mén)針對電力行業(yè)且面向未來(lái)數字化變電站的專(zhuān)用產(chǎn)品，并嚴格遵循IEC61850標準和數字化變電站的特殊要求，能夠為變電站、電廠(chǎng)等嚴酷工業(yè)應用環(huán)境提供理想的通信解決方案?？蓮V泛應用于變電站遠動(dòng)終端管理、智能電網(wǎng)調度通信管理機和地鐵電力監控系統（PSCADA）。

  主要功能特點(diǎn) 

◆板載Intel@ ATOM™ D525 1.8GHz處理器；
◆板載2.0G DDRⅢ內存,最大支持2.0G內存；
◆支持6個(gè)RJ45 10/100/1000網(wǎng)絡(luò )接口；
◆支持10個(gè)串口，RS232/485/422模塊可選，采用光電隔離設計，帶2.5KV隔離保護；
◆支持可插拔110/220VACDC 100W雙電源冗余供電，且支持失電報警功能；
◆可以通過(guò)中國電科院電力四級認證，適合電力自動(dòng)化對苛刻環(huán)境的要求；

  詳細規格
             

  產(chǎn)品尺寸圖

            
 
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