蘭州鐵路局調(diào)度所工程PSCADA搬遷方案探討

摘要：以蘭州鐵路局調(diào)度所工程PSCADA系統(tǒng)搬遷為例，制定了適合PSCADA系統(tǒng)運行特點的倒接方案，闡述了具體的搬遷實施相關(guān)要求，提出了應(yīng)急預(yù)案及安全保障措施，以實現(xiàn)對主系統(tǒng)的在線不間斷倒接。

關(guān)鍵詞：PSCADA系統(tǒng);倒接;既有系統(tǒng);安全保障措施

0 ? ?引言

隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展以及鐵路電力系統(tǒng)的不斷更新，既有設(shè)備及系統(tǒng)已不能滿足鐵路運輸需求，近年來各路局先后進(jìn)行了調(diào)度所改造，目前上海局、廣州局、成都局、武漢局調(diào)度所作為試點已投入使用。中國國家鐵路集團(tuán)有限公司所轄各路局對既有調(diào)度所均進(jìn)行了改造，并已接近尾聲，全部使用鐵路領(lǐng)域最先進(jìn)的設(shè)備及技術(shù)。調(diào)度所供電監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（以下簡稱PSCADA系統(tǒng)）主要服務(wù)于鐵路運營行車調(diào)度、供電調(diào)度，以滿足鐵路生產(chǎn)運輸需求。調(diào)度所PSCADA系統(tǒng)是鐵路運營的心臟，一旦中斷，將會給鐵路運營安全帶來無法控制的風(fēng)險，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此在調(diào)度所PSCADA系統(tǒng)整合倒接時，必須采用不間斷倒接技術(shù)，力求對鐵路運營的影響降到最低。本文以我公司承建的蘭州鐵路局調(diào)度所為依托，其中包含通信、信號、信息、電力四個專業(yè)，在各個專業(yè)施工過程中，制定出了適合PSCADA系統(tǒng)運行特點的倒接方案，倒接前先對系統(tǒng)進(jìn)行整合、優(yōu)化，最后對主系統(tǒng)進(jìn)行在線不間斷倒接。

1 ? ?工程概述

PSCADA系統(tǒng)負(fù)責(zé)對管轄范圍內(nèi)客運專線的牽引供電系統(tǒng)、電力配電系統(tǒng)與普速各線路牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控調(diào)度。

蘭州局客運專線和普速各線路在蘭州局調(diào)度所各設(shè)置了一套PSCADA調(diào)度系統(tǒng)，如表1所示。

蘭州鐵路局新建調(diào)度樓完工后要先將客專PSCADA調(diào)度系統(tǒng)搬遷至新建調(diào)度樓，再將普速牽引供電調(diào)度系統(tǒng)搬遷至新建調(diào)度樓。為了在搬遷過程中將綜合PSCADA系統(tǒng)風(fēng)險降至最低，本系統(tǒng)搬遷實施過程分以下幾部分。

1.1 ? ?客專調(diào)度系統(tǒng)

（1）準(zhǔn)備工作階段：基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備安裝，利用新供設(shè)備與蘭州局備品備件設(shè)備新建初步調(diào)度系統(tǒng)，初步調(diào)度系統(tǒng)平臺進(jìn)行靜態(tài)測試。（2）搬遷實施階段：通道預(yù)倒切測試及新建初步系統(tǒng)功能驗證，倒切客專數(shù)據(jù)至新的初步系統(tǒng)，停用既有客專機房設(shè)備，既有設(shè)備（復(fù)試與部調(diào)數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備）搬遷對新建系統(tǒng)進(jìn)行完善與補充，搭建客專遠(yuǎn)動完整系統(tǒng)。

1.2 ? ?普速牽引供電調(diào)度系統(tǒng)

（1）準(zhǔn)備工作階段：用客專搬遷后空余設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備安裝，新建初步調(diào)度系統(tǒng)，初步調(diào)度系統(tǒng)平臺進(jìn)行靜態(tài)測試。（2）搬遷實施階段：通道預(yù)倒切測試及新建初步系統(tǒng)功能驗證，倒切蘭武線、嘉紅線、武嘉線至新的初步系統(tǒng)，停用既有客專機房設(shè)備，依次搬遷剩余各線路，既有設(shè)備（復(fù)試與部調(diào)數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備）搬遷對新建系統(tǒng)進(jìn)行完善與補充，搭建新的普速牽引供電調(diào)度系統(tǒng)。

2 ? ?搬遷總體原則

2.1 ? ?系統(tǒng)搬遷總體方案

搬遷工作利用本項目采購設(shè)備與供電處備品備件部分設(shè)備在新調(diào)度樓先新搭建起PSCADA系統(tǒng)平臺，在數(shù)據(jù)遷移工作和通道均具備使用條件的情況下，對成都交大光芒有限公司搭建的客專與普速PSCADA系統(tǒng)進(jìn)行搬遷工作。本次系統(tǒng)搬遷實施過程應(yīng)分階段完成，第一階段為搭建客專初步系統(tǒng)平臺階段;第二階段為初步系統(tǒng)投入使用和既有客專PSCADA系統(tǒng)設(shè)備搬遷階段;第三階段為客專系統(tǒng)功能觀察階段;第四階段為搭建普速初步系統(tǒng)平臺;第五階段為初步系統(tǒng)投入使用和既有普速PSCADA系統(tǒng)設(shè)備搬遷階段;第六階段為普速系統(tǒng)功能觀察階段。為了盡量減少通道倒接對調(diào)度生產(chǎn)作業(yè)的影響，利用天窗點進(jìn)行通道倒切工作和設(shè)備搬遷工作，確保初步系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，最大限度降低通道倒切、硬件搬遷、軟件調(diào)試對鐵路行車的影響，達(dá)到安全搬遷的目標(biāo)。

2.2 ? ?搬遷總體要求及原則

（1）依據(jù)工程特點，系統(tǒng)搬遷調(diào)試方案按“點外準(zhǔn)備，點內(nèi)搬遷，點內(nèi)調(diào)試”的步驟實施，調(diào)試完成后廠家專業(yè)人員共同對系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)系統(tǒng)符合設(shè)計要求，具備運營條件，方可申請運營。（2）為最大限度提高安全性，減小影響范圍，此次搬遷過程將利用新增設(shè)備與供電處備件搭建PSCADA新平臺，同時施工單位鋪設(shè)臨時光纜連通新老機房網(wǎng)絡(luò)，以確保系統(tǒng)倒切更加順利。

3 ? ?具體搬遷實施及相關(guān)要求

3.1 ? ?搬遷需具備的外部條件

3.1.1 ? ?通道

最小系統(tǒng)平臺搭建及單體調(diào)試完成之前，通信專業(yè)完成PSCADA遠(yuǎn)動通道、維護(hù)通道、部調(diào)通道、復(fù)示通道的制作。PSCADA遠(yuǎn)動通道具備條件：通信專業(yè)在既有的PSCADA通信業(yè)務(wù)接口基礎(chǔ)上，為新機房并行提供相同的通信業(yè)務(wù)，以滿足在搬遷過程中，新、老機房內(nèi)的PSCADA系統(tǒng)至每個被控站點的通信測試可以并行，互不影響，為正式搬遷提供先決條件。通信專業(yè)新提供的PSCADA通信業(yè)務(wù)與既有模式一致，PSCADA專業(yè)與通信專業(yè)的通信分界點在PSCADA新機房的通信機柜ODF架外端口處或交換機處。

3.1.2 ? ?基礎(chǔ)設(shè)施及電源

初步系統(tǒng)平臺測試前，新調(diào)度機房必須為初步系統(tǒng)UPS電源提供兩路安全可靠穩(wěn)定的電源。新老機房之間的通信網(wǎng)絡(luò)線纜安裝鋪設(shè)到位，鋪放新老機房間的光纜并測試連通，做好標(biāo)識（至少10芯，普速與客專各一根），臨時通道安全可靠。初步系統(tǒng)平臺測試前，新調(diào)度機房必須為客專與普速調(diào)度各提供兩路安全可靠穩(wěn)定的電源至配電箱雙切上端，雙切下端提供一路電源至UPS。

3.2 ? ?初步系統(tǒng)平臺組建及調(diào)試

具備施工條件后，需按照規(guī)劃開始安裝設(shè)備。設(shè)備安裝完成后，進(jìn)行相對應(yīng)的操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件安裝工作，并分配好IP地址，完成最小系統(tǒng)平臺的內(nèi)網(wǎng)組建工作。

3.3 ? ?系統(tǒng)搬遷工作

天窗點：通道倒切測試，初步系統(tǒng)功能驗證。通信專業(yè)完成新機房的通信業(yè)務(wù)檢查核對工作，天窗點內(nèi)完成PSCADA遠(yuǎn)動通道的倒切和初步系統(tǒng)測試工作，檢查初步系統(tǒng)畫面數(shù)據(jù)是否正常，并對系統(tǒng)功能進(jìn)行驗證，驗證完畢后通道通過新老機房之間的臨時光纜連接至既有機房，既有系統(tǒng)投入運行。施工完畢后，調(diào)度員在既有調(diào)度臺進(jìn)行作業(yè)及辦公。

3.3.1 ? ?影響范圍

普速牽引（武嘉線、嘉紅線、蘭武線）供電PSCADA系統(tǒng)（點內(nèi)線路上的牽引變電所、分區(qū)所、開閉所、AT所、接觸網(wǎng)開關(guān)站正常供電，不能正確顯示各被控設(shè)備運行狀態(tài)，調(diào)度端不能進(jìn)行遠(yuǎn)動操作，只能通過電話通知當(dāng)?shù)囟巳藶椴僮鳎齑包c結(jié)束恢復(fù)調(diào)度端遠(yuǎn)程操作功能;天窗點內(nèi)停止使用PSCADA系統(tǒng)中武嘉線、嘉紅線、蘭武線進(jìn)行停送電相關(guān)作業(yè)。

3.3.2 ? ?施工內(nèi)容

PSCADA遠(yuǎn)動通道，通信專業(yè)將PSCADA遠(yuǎn)動通道倒切至新電牽機房通信接口設(shè)備處;通信業(yè)務(wù)建立成功，檢查各個被控站點通信狀態(tài)，確認(rèn)主站與被控站通信恢復(fù);由于屬于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的移植，所有的數(shù)據(jù)點均沒有發(fā)生變化，由遠(yuǎn)動調(diào)試人員對各個站點進(jìn)行抽驗，遠(yuǎn)動調(diào)試人員對最小系統(tǒng)功能驗證，確認(rèn)遙控、遙信、遙測等功能的實現(xiàn);如果在規(guī)定時間內(nèi)，仍然不能完成通道的倒切工作，立即將原主用通道恢復(fù)至既有調(diào)度系統(tǒng)通信接口處，并通過主站PING被控端IP的方式確定通道恢復(fù)正常。PSCADA通道倒切測試完畢后，將通道通過新老機房之間的臨時光纜連接至既有機房。恢復(fù)既有系統(tǒng)功能，并驗證系統(tǒng)功能。

4 ? ?應(yīng)急預(yù)案及安全保障措施

4.1 ? ?搬遷過程中硬件出現(xiàn)問題

應(yīng)用及通信服務(wù)器（刀片）出現(xiàn)故障：刀片在重新插拔之后出現(xiàn)不能啟動或不能使用等問題，啟用冗余通信及應(yīng)用服務(wù)器，保證PSCADA系統(tǒng)能夠正常運行，插拔刀片應(yīng)在天窗點一開始就開始，在刀片出現(xiàn)問題后，應(yīng)在天窗點結(jié)束之前恢復(fù)整個數(shù)據(jù)，達(dá)到設(shè)備冗余標(biāo)準(zhǔn)。新建系統(tǒng)平臺核心交換機出現(xiàn)故障：啟用備用核心交換機，若調(diào)度已經(jīng)移至新調(diào)度大廳辦公，則啟用備用核心交換機。機架式服務(wù)器故障：配置服務(wù)器、安全域服務(wù)器、維護(hù)服務(wù)器、接口服務(wù)器首先排除故障，若不能使用立即用備用服務(wù)器替換，等排除故障后使用。Web服務(wù)器：Web服務(wù)器采用通用復(fù)示和專用復(fù)示兩種方式，可并行互不影響，兩種方式都可同時供電段復(fù)示使用，現(xiàn)階段供電段使用的為專用復(fù)示，專用復(fù)示發(fā)生故障時可用通用復(fù)示代替，在解決和排查硬件故障后投入使用。

4.2 ? ?搬遷過程中軟件出現(xiàn)問題

調(diào)度員工作站畫面或數(shù)據(jù)無法正常顯示，立即啟用備用調(diào)度員工作站，確保調(diào)度實時監(jiān)控。應(yīng)用及通信服務(wù)器數(shù)據(jù)不正常運行，立即啟用冗余設(shè)備，然后排除故障。若故障不能排除，使用備用設(shè)備替換。Web服務(wù)器故障，復(fù)示服務(wù)器分專用和通用復(fù)示，若其中一臺發(fā)生問題后，可相互代替使用，不影響供電段正常使用，處理正常后恢復(fù)使用。交換機配置數(shù)據(jù)故障，立即啟用冗余交換機，立即使用備份好的數(shù)據(jù)文件恢復(fù)配置，配置正常后投入使用。

4.3 ? ?搬遷過程中通信出現(xiàn)問題

通道切割、調(diào)試工程中存在接口風(fēng)險，在現(xiàn)場切割前先進(jìn)行接口測試，測試無誤后再進(jìn)行切割。如果在規(guī)定時間內(nèi)，仍然不能完成通道的倒切，立即將通道恢復(fù)至既有調(diào)度系統(tǒng)通信接口處，并通過主站PING通被控站的方式確定牽引通道恢復(fù)正常。若在搬遷過程中PSCADA通道出現(xiàn)故障，通信專業(yè)需在15 min內(nèi)恢復(fù)通道至既有機房，若為交換機問題，可實現(xiàn)交換機之間相互的切換功能。新老機房之間的臨時光纜出現(xiàn)問題，連接新老機房網(wǎng)絡(luò)有不通或丟包現(xiàn)象，立即啟用預(yù)留光纜替換，保證新老機房之間通信正常。

4.4 ? ?電源出現(xiàn)問題

新建機房需提供兩路獨立可靠的電源給遠(yuǎn)動系統(tǒng)供電，UPS電源輸出30路獨立電源，然后分別引入每個服務(wù)器機柜。若新建機房兩路輸入電源出現(xiàn)問題后，UPS電池滿功率運行可提供3 h以上穩(wěn)定可靠的電源。期間單UPS出現(xiàn)問題，立即采用應(yīng)急措施，采用輸入輸出連通方式進(jìn)行供電，在5 min內(nèi)恢復(fù)供電。

5 ? ?結(jié)語

本文通過對既有PSCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)查，詳細(xì)繪制了供電調(diào)度電路圖，根據(jù)實際電路圖對通信過渡通道進(jìn)行了設(shè)計，對PSCADA硬件設(shè)備的構(gòu)成、軟件系統(tǒng)的連接進(jìn)行勘察，完善了方案的技術(shù)可行性。經(jīng)過方案預(yù)想，查找出了可能存在的安全隱患并提出了解決辦法，最終實現(xiàn)了PSCADA系統(tǒng)的無縫搬遷，有效保證了鐵路行車運輸安全暢通，實現(xiàn)了既定目標(biāo)。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 翟純玉，唐志勇，張本川.鐵路電力自動化技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：王杰（1986—），男，甘肅慶陽人，工程師，研究方向：送變電專業(yè)技術(shù)。