城市轨道交通电力监控控制中心系统设计研究

摘　要　针对城市轨道交通自动化技术的快速发展, 提出了电力监控控制中心系统应考虑的设计与技术问题, 旨在保证系统健壮性及应用开放性。

关键词　城市轨道交通,供电系统,电力监控,控制中心系统,监控和数据采集

      电力监控系统完成对城市轨道交通全线各种变电所、接触网设备运行的远程实时控制、监视及测量,处理供变电系统的各种事故及报警事件,实现供变电系统的运行、维修调度管理自动化,提高供电质量,保证供电系统安全、可靠。
      在轨道交通电力监控系统整体网络拓扑结构中,控制中心监控系统是数据采集、数据处理、数据管理、数据存储、数据共享、数据分析与系统实时控制的核心节点。控制中心监控系统通过通信通道与变电所综合自动化系统进行信息交换,变电所综合自动化系统通过所内通信网与所内各智能化电气装置( IED) 通信。因此控制中心监控系统设计的可用性、健壮性、开放性、拓广性与可维护性极为关键。本文通过一个设计方案论述了部分设计思想与技术要素。
1 　系统设计准则
(1) 开放性设计原则
      从今后轨道交通企业信息网发展的全局考虑, 控制中心监控系统位于承上启下的中间环节。为此,系统设计应充分考虑其应用扩展性及与其它系统的互连性。开放性设计是关键要素,要应用成熟的国际与工业标准。在系统构成上,采用并设计开放式的系统支撑平台结构与应用平台结构。两平台应为分离架构。
(2) 分布式系统原则
      按照不同的功能要求,将不同的应用及其数据驻留于空间上分布于不同位置的工作站节点。按功能进程分划,将处理能力分布到所需之处,包括硬件/ 软件/ 功能/ 处理/ 数据的分布等。网上客户/ 服务器分布式模式是一种优化模式,提供了所必需的灵活性。它不仅仅是客户/ 服务器在网上的物理连接与通信,而且其优化的核心在于应用程序、数据和处理任务按功能进程在网上分划,并使故障清晰隔离;并以响应/ 请求的网络通信模式构成分布技术支持,从而成为规模优化的性价比高的构架方案。
(3) 网络互连原则
      以工业标准为标志,如TCP/ IP 网络协议、U2 N IX 等操作系统和迅速发展的全球Internet 网,形成轨道交通监控系统有效集成,从而可使各个分布网络数据共享。从总体应用及网络拓扑意义上讲, 这些分布系统的综合将更为有效地保证轨道交通各监控系统运行,减少系统集成的复杂性及高成本,使数据共享的意义大为增值。
2 　系统结构
      基于以上原则所设计的一个轨道交通的电力监控和数据采集系统(SCADA) 整体网络拓扑结构如图1 所示。控制中心与被控站之间采用通信系统专用透明以太网络通信通道。控制中心监控系统利用两个标准的独立网络端口与各变电所自动化系统之间构成共享总线式以太网结构形式。
      系统集成架构应基于系统不同的应用层次综合考虑不同节点的配置。如核心与骨干计算机节点可采用64 位RISC Unix 服务器。其中数据库服务器采用部门级服务器和共享磁盘阵列方案,数据库平台采用主流的标准关系型商用数据库管理系统,从而提高系统可用性与可靠性指标。
      由于以太网使用基于竞争的介质访问机制,应考虑通过网络分层及分段来分割冲突域。应注意的是,为减少网流负荷、提高网络性能所建立的网络互连构件应以交换机为主,以区别采用路由分段2003 年
的不同。局域网(LAN) 交换机可用于对多个同/ 异类LAN 的分段。如同类交换机透明地将一个单一LAN 分成多段,每段代表一个独立的不连续单元,成多个相对独立的客户/ 服务器族。每一族中客户与服务器等同地位于同一交换机上,从而平滑网络结构。

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