地鐵PSCADA系統升級改造的可行性研究

（廣州白云電器設備股份有限公司，廣東 廣州 510000）

近年來，地鐵以其良好的交通性、經濟型，逐漸成為解決我國現代城市交通擁堵問題的主要工具之一，在緩解城市交通擁擠方面起著極其重要的作用。地鐵電力監控系統（簡稱PSCADA 系統）作為地鐵系統的重要組成部分，其能否安全高效地運行影響著地鐵的運行安全。

某城市的地鐵1、2 號線始建于20 世紀90 年代，由于建設時期技術發展的限制，PSCADA 系統是單獨組網、單獨成系統。與21 世紀建設的新線路采用的OCC 中心綜合監控系統統一管理、統一調度的模式不同，地鐵1、2 號線PSCADA 系統這種分立設置、獨立管理的模式，常導致系統出現資源共享困難，不利于地鐵日常調度管理等問題。同時PSCADA 系統采用的服務器及備品備件已經買不到了，這直接影響了系統的運營維護管理。為了實現地鐵運營信息化集成需求，實現與新建線路綜合監控系統的互聯互通，在保證地鐵日常正常運行的前提下，對地鐵1、2 號線PSCADA 系統進行升級改造，將地鐵1、2號線PSCADA 系統信息集成到新線的OCC 中心綜合監控系統中進行統一管理、統一調度，而且要有效地利用原有的1、2 號線PSCADA 系統的資源，節約改造成本。

1 PSCADA系統構成

PSCADA 系統主要由電力調度系統、變電所綜合自動化系統、通信通道3 個部分組成。PSCADA 系統主要采用集中管理，分散布置的模式，分層、分布式系統結構。系統由主控層、通信管理層和現場設備層組成[1]。

1.1 主控層

主控層主要由系統軟件、通信控制器、監控工作站等設備組成，實現集中控制室對各種變電站內的供電設備的監視、操控、報警、統計、分析等功能。

1.2 通信管理層

通信管理層主要由工業以太網交換機、智能通信控制器、綜合布線系統提供的通信鏈路和介質組成，具備數據采集、規約轉換、通信故障診斷、路由等功能。

1.3 現場設備層

現場設備層是系統數據采集的來源，主要由10 kV 綜合保護測控單元、直流開關柜保護測控單元、低壓開關柜監控單元、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、動力變壓器溫控器、智能儀表等組成，實現對現場基礎設備數據的采集、測量、分析、記錄等功能。

2 PSCADA系統升級改造

地鐵1、2 號線PSCADA 系統已投入運營，硬件設備的改造、系統數據遷移及系統功能的調試均不能影響PSCADA 系統的日常運營及調度[2]。

2.1 PSCADA系統拆解

系統升級改造主要是在通信層對系統的通信架構進行拆解調整，將1、2 號線PSCADA 系統的信息集成到新線的綜合監控系統中。在通信物理鏈路上斷開1、2 號線中央級PSCADA系統與中央級前置處理器（FEP）備用通道的通信鏈路，由新線的綜合監控系統FEP 分別連接，保證1、2 號線PSCADA 系統中央級與新線的綜合監控系統能同時獲取PSCADA 系統數據，拆解后的網絡結構如圖1 所示。

拆解后，檢查新線服務器數據庫中的遙信、遙測、遙控等參數配置的正確性。在圖形界面上檢查各車站遙信值、遙測值等實時數據的刷新時間。

2.2 PSCADA系統調試

根據1、2 號線PSCADA 系統的遙測、遙信及遙控點表對各個站的遙測、遙信、遙控及程控進行現場調試。為保證地鐵運營的絕對安全，只能在地鐵夜間停運后才能對電力設備進行遙控調試[3]。

2.2.1 遙測功能調試

遙測功能調試時可直接與PSCADA 系統原有監控畫面的實測數據遙測表中的相應的點進行逐一核對。由于大部分遙測值都在實時變化，因此，遙測調試可驗證新線的綜合監控系統數據采集的實時性。

2.2.2 遙信功能調試

遙信功能調試時先直接與PSCADA 系統原有監控畫面的實測數據遙信表中的相應的點進行逐一核對，確保新線的綜合監控系統的遙信值與PSCADA 系統遙信值一致，再對所有電力設備進行遙信變位，逐一核對新線的綜合監控系統的遙信值與PSCADA 系統遙信值的一致性。

2.2.3 遙控及程控調試

遙控及程控功能調試時由新線的綜合監控系統發出對指定設備（如：901 開關）的遙控命令，實現對指定設備的遙控操作，同時驗證新線的綜合監控系統的遙控功能是否正常。

根據拆解后的車站分布，由設計院設計新線電力設備的開關遙控序列，重新完成新的程控卡。在晚間停車時間內，對新程控卡進行調試操作，檢測程控操作的正確性及合理性。

圖1 PSCADA 拆解網絡結構圖

在整個系統調試過程中，1、2 號線PSCADA 系統始終處于正常運行狀態，即便在調試過程中新線的綜合監控系統出現意外狀態，無法正常工作，也絲毫不會影響原有線路的正常運行。

2.3 新舊系統并列運行

1、2 號線PSCADA 系統與新線的綜合監控系統并列運行3 個月，在OCC 調度大廳配置1、2 號線PSCADA 系統的遠程工作站，展示1、2 號線PSCADA 系統畫面，方便電力調度員對新舊2 套系統進行對比和驗證。同時，檢驗拆解后的通信網絡及新線的綜合監控系統運行的穩定性。在并列運行過程中，結合對1、2 號線及新線的要求，完善調度員對不同線路上的圖形、報表、打印等工作站的需求配置[4]。

2.4 舊系統退出，新系統雙網運行

在新舊系統并列運行3 個月后，在運行新線的綜合監控系統的同時，撤除1、2 號線中央級PSCADA 系統。通過將1、2號線各車站上送PSCADA 系統的主備雙通道全部跳接至新線的綜合監控系統控制中心的FEP 上，即可完整的接收1、2 號線各車站的各類信息數據，與新建線路在同一個系統內完成數據整合，由新線的綜合監控系統統一調度監控，管理新舊地鐵全線各車站電力系統設備.

3 升級改造施工中的注意事項

3.1 注意防震、防噪、防塵、防潮

拆解工作應避免大幅度的動作，盡可能減少電鉆、沖擊鉆等設備的使用，避免敲砸，防止較大的震動和噪音，以免造成設備損壞以及服務器的非正常關機。同時做好防塵措施，給機柜、計算機設備加裝放護板和防塵罩，定時進行除塵工作。

3.2 注意通風散熱和防電磁干擾

在施工過程中，應注意機房溫度的變化，調節好空調的溫度，并做好通風工作，以免溫度升高影響設備的正常運行。在使用電動工具時，應遠離機柜和計算機等設備，避免電動工具的電磁感應場影響設備運行。

3.3 注意電源和通信線纜的保護工作

在重要電源部位設置醒目標志，采取防護措施，防止施工人員碰撞UPS 電源、接線板電源，造成系統意外失電。改造過程中會涉及靜電地板的改造和線槽的改造工作，施工時應仔細小心，避免造成線纜的損壞，同時還要提前做好標識。

4 結語

通過充分利用1、2 號線PSCADA 系統的原有設備，分步實施，合理組織，使系統順利地完成了升級改造，各項系統指標均達到了設計要求，系統功能滿足電力調度與變電所監控的需要。這種系統升級方法既不影響PSCADA 系統的正常運行，又能達到升級改造的目的，對其他系統的升級改造具有一定的借鑒意義。