可靠性分析背景下城市軌道交通供電PSCADA系統設計及實現分析

任 覓（重慶市軌道交通（集團）有限公司，重慶 404100）

可靠性分析背景下城市軌道交通供電PSCADA系統設計及實現分析

任 覓
（重慶市軌道交通（集團）有限公司，重慶 404100）

摘 要：城市軌道交通PSCADA系統是城市軌道交通電力系統的重要組成部分，對城市軌道交通電力系統的正常運行有十分重要的作用。城市軌道交通PSCADA系統能對城市軌道交通全線電力設備運行情況進行動態監測，還能及時處理供電系統的各種異常現象，確保供電系統的安全運行。本文從可靠性背景下，分析了城市軌道交通供電PSCADA系統的設計及實現，從而為同類研究提供參考。

關鍵詞：可靠性；城市軌道交通；PSCADA系統

電力監控系統（PSCADA系統）是城市軌道交通監控系統的重要組成部分，PSCADA系統的設計方案對整個城市軌道交通綜合監控系統的可靠性、穩定有很大的影響，因此，在進行城市軌道交通供電PSCADA系統設計時，要根據實際情況，選用合理的技術方案和組網方式，確保PSCADA系統的安全可靠。下面就可靠性分析背景下城市軌道交通供電PSCADA系統設計及實現進行分析。

1 城市軌道交通供電PSCADA系統的構成

城市軌道交通供電PSCADA系統主要是一個基于城域網地理分散，面向系統集成應用的實時分布式綜合監控系統，PSCADA系統是通訊技術、計算機網絡技術在城市軌道交通應用的重要體現，城市軌道交通PSCADA系統能對全線變電設備進行監控，并采集、分析變電設備的運行數據，從而為供電系統的調度、維護等提供科學的依據。城市軌道交通PSCADA系統主要由電力調度自動系統、變電所綜合自動化系統、通信通道等三部分組成。

電力調度自動系統主要由調度端硬件平臺、調度端系統軟件、調度端數據庫系統、調度端信息收集系統、調度端人機聯系系統等部分組成；變電站綜合自動化系統具有一次設備監控、運行數據采集、事件順序記錄等功能，同時還能承擔整個變電所信息處理、調度通信、中央信號、保護自動化等功能；城市軌道交通供電PSCADA系統的通信通道有兩方面，一是站內通信，實現站控層單元和間隔單元的數據交換，二是前置網，也就是站控層單元和控制中心的前置機進行數據交換。

2 城市軌道交通供電PSCADA系統的設計

城市軌道交通是一種大容量、高速、快捷的公共交通工具，其安全性、可靠性對廣大乘客的生命安全有直接的影響，同時由于城市軌道交通是一個復雜的系統，無論哪一個環節發生故障都會對整個軌道交通的安全性、可靠性造成影響，而供電系統是影響城市軌道交通安全、可靠運行的關鍵環節，因此，提高城市軌道交通供電PSCADA系統的可靠性是十分重要的。目前，在城市軌道交通供電PSCADA系統設計中，經常會采用工業以太網技術，這種技術在產品強度、適用性、可靠性、實用性、抗干擾性、安全性等方面有很大的優勢，下面就工業以太網技術在城市軌道交通供電PSCADA系統設計中的優勢及應用進行分析。

2.1 工業以太網技術的優勢

工業以太網的硬件設備是采用低功耗工業級芯片、插件、連接器等制作而成，具有良好的機械環境適應能力、氣候環境適應能力、電磁環境適應能力。工業以太網采用全雙工通訊技術、交換式以太網技術、虛擬局域網技術等進行高數據傳輸，極大的提高了通信的實時性和準確性。工業以太網的網卡價格比較低，聯網成本比較低，同時維護成本也比較少，因此， 將工業以太網技術應用在城市軌道交通供電PSCADA系統能有效地提高軌道交通的運行可靠性。

2.2 工業以太網在城市軌道交通供電PSCADA系統中的應用形式

目前，工業以太網在城市軌道交通供電PSCADA系統的應用主要有專用工業以太控制網絡、混合Ethernet/Field bus網路結構、Web網絡監控平臺等三種形式，其中專用工業以太控制網絡是將以太網滲透在整個網絡，將整個城市軌道交通供電PSCADA系統覆蓋，這樣城市軌道交通供電PSCADA系統具有良好的互連性和擴展性，能實現真正的全開放網絡體系結構；混合Ethernet/Field bus網路結構是現場總線和以太網的一種集成形式，控制網絡采用現場總線，信息網絡采用以太網，這樣底層控制網絡就能通過網關掛接在以太網上，實現信息交換；Web網絡監控平臺是通過Internet將連接網絡的設備聯系在一起，管理人員可以通過Web瀏覽器對城市軌道交通系統實時遠程監控以及故障診斷、處理。

2.3 城市軌道交通供電PSCADA系統網絡架構設計及實現

在城市軌道交通供電PSCADA系統中，可以采用冗余的100M以太網雙網體系結構為控制中心調度主站系統主網絡，其網絡通信協議可以采用TCP/IP協議，這樣在正常情況下，兩個LAN網可以同時工作，從而傳輸不同的系統信息，如果某一個LAN網絡發生異常或者出現故障后，系統會自動通過另一個LAN網絡進行信息傳輸。控制中心系統主網絡配置雙網關交換機，與第三網網絡互聯，從而實現信息共享。由于變電站中的同時具有直流、交流等多種不同等級的高電壓環境，其電氣環境十分復雜，而車輛段軌道不能進行絕緣，這樣就導致瞬間高電壓很容易經過大地傳入接地線，從而進入通信設備，對通信電纜造成干擾，因此，城市軌道交通供電PSCADA系統要采用工業級光纖以太網，來提高通信帶寬以及抗干擾能力。

結語

隨著信息技術的飛速發展，城市軌道交通綜合監控系統越來越完善，PSCADA系統承擔著監控城市軌道交通供電系統的重要任務，提高PSCADA系統的安全性和可靠性，對城市軌道交通供電系統的正常供電有十分重要的意義，因此，在進行城市軌道交通供電PSCADA系統設計時，必須優化設計方案，保證PSCADA系統的穩定性，從而為城市軌道交通的正常運行提供保障。

參考文獻

[1]張文澗，鄧紅軍.對地鐵車站級PSCADA系統技術方案的比較分析[J].自動化博覽，2009（10）：64-65.

[2]林捷.對于地鐵PSCADA軟件組態方式的應用分析[J].中國科技博覽，2014 （28）：141-142.

[3]田春峰.城市軌道交通PSCADA系統信息點表的需求分析[J].中國科技博覽，2014（20）：118-119.

中圖分類號：U239

文獻標識碼：A