一,、前言
上海軌道交通2號(hào)線是上海第二條地下鐵路線路，該線從青浦區(qū)徐涇東站,，經(jīng)過有中華第一街之稱的南京路,，穿越黃浦江，到達(dá)浦東新區(qū)張江高科技園區(qū),，并且再續(xù)經(jīng)唐鎮(zhèn),、川沙等地，最后到達(dá)上海對(duì)外聯(lián)絡(luò)大空港浦東國際機(jī)場,，是連接上海過去和未來的紐帶,。
二、項(xiàng)目概述
2.1 現(xiàn)狀
虹橋綜合交通樞紐交通中心配套工程（軌道交通2號(hào)線西延伸段工程淞虹路站～諸光路站）由青浦區(qū)的諸光路至2號(hào)線已運(yùn)營的淞虹路站,。線路走向?yàn)椋褐T光路站—徐民路—軸線大道—虹橋綜合交通樞紐虹橋西站—虹橋東站—天山路—淞虹路站,。線路全長8.58km，全部為地下線,，共設(shè)3座車站。分別為：虹橋機(jī)場東站,、虹橋機(jī)場西站和諸光路站,。
2號(hào)線西延伸段工程共設(shè)置2座牽引降壓混合變電所，分別在諸光路站,、虹橋東站,。2座降壓變電所位于虹橋西站、區(qū)間4號(hào)風(fēng)井,。5座跟隨式降壓變電所位于虹橋東站,、虹橋西站（2座）、諸光路站,、區(qū)間2號(hào)風(fēng)井,。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
2號(hào)線西延伸工程變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：
★各變電所內(nèi)設(shè)備的控制、監(jiān)視、聯(lián)動(dòng),、聯(lián)鎖,、閉鎖功能，自動(dòng)投切,、電流,、電壓、功率,、電度和其它各種信息量的采集功能,；
★各變電所能動(dòng)態(tài)顯示變電所主接線畫面和接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的微機(jī)測控、保護(hù)單元,、信息采集單元等裝置的通信工況,；
★各變電所采用窗口模式顯示所內(nèi)事故、報(bào)警信息以及事故,、報(bào)警發(fā)生的時(shí)間,；
★各變電所主要參數(shù)的趨勢圖展示，以及展示主要參數(shù)的日報(bào),、月報(bào),、季報(bào)、年報(bào),；
★與調(diào)度中心PSCADA平臺(tái)進(jìn)行通信,，向PSCADA調(diào)度或當(dāng)?shù)鼐S護(hù)計(jì)算機(jī)傳輸變電所操作、事故,、預(yù)告等信息,；接收PSCADA調(diào)度或當(dāng)?shù)鼐S護(hù)計(jì)算機(jī)下發(fā)的控制命令。
2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
★快速響應(yīng)性
從電力行業(yè)的要求來看,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足快速響應(yīng)性的要求,，軟件畫面切換時(shí)間≤1s；變電所內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信速率≥100Mbps,；所內(nèi)事件分辨率≤5ms,。
★開放性
系統(tǒng)平臺(tái)模塊化分布式架構(gòu)，具備良好的開放性,，支持用戶二次開發(fā),，方便客戶依據(jù)現(xiàn)場需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。支持各種主流設(shè)備及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接口,，并通過標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫接口(如ODBC,、OLE DB)實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
★安全穩(wěn)定性
軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行中,，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定對(duì)列車正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,，系統(tǒng)平臺(tái)具備嚴(yán)格的權(quán)限管理機(jī)制，并且具備故障處理查詢、事件記錄查詢功能,。
2.4系統(tǒng)需求
變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)變電所各種設(shè)備的控制,、監(jiān)視、聯(lián)動(dòng),、聯(lián)鎖,、閉鎖功能，自動(dòng)投切,、電流,、電壓、功率,、電度和其它各種信息量的采集功能,。系統(tǒng)具備協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)功能，將各個(gè)變電站數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的協(xié)議模式匯總到上級(jí)調(diào)度電力PSCADA系統(tǒng),。
重要設(shè)備之間不僅利用二次回路實(shí)現(xiàn)硬線的聯(lián)動(dòng),、聯(lián)鎖、閉鎖,，還可以利用綜合自動(dòng)化軟件在組態(tài)中完成上述功能,，實(shí)現(xiàn)邏輯判斷、計(jì)算,、繼電器等功能,。
三、系統(tǒng)架構(gòu)
根據(jù)上述功能需求,，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示,。
圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖
3.1 通信網(wǎng)絡(luò)
變電所內(nèi)綜合自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)級(jí)光纖以太網(wǎng)，提高所內(nèi)帶寬通信和抗干擾能力,。站級(jí)監(jiān)控室內(nèi)配置一臺(tái)工業(yè)級(jí)光纖以太網(wǎng)交換機(jī),，用于連接不同設(shè)備群的光纖以太網(wǎng)接口，滿足變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)控制,、測量,、保護(hù)的通信技術(shù)要求，滿足全所自動(dòng)化要求,。
每個(gè)變電所有33kV、DC1500V及0.4kV開關(guān)柜,，根據(jù)現(xiàn)場需要配備串口服務(wù)器設(shè)備,，該設(shè)備安裝于開關(guān)柜內(nèi)，用于將柜內(nèi)控制單位的RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號(hào),，匯總到站級(jí)監(jiān)控室的監(jiān)控平臺(tái),。
3.2 控制系統(tǒng)
變電所內(nèi)的控制信號(hào)屏配置ABB的AC500系列控制器，該設(shè)備不僅具有工業(yè)級(jí)的快速專用核心處理器和大容量的RAM，并且其系統(tǒng)提供可編程接口,，利用簡單的結(jié)構(gòu)化Script語言,，用戶即可完成數(shù)值計(jì)算功能、邏輯運(yùn)算功能和控制輸出功能等,。
3.3 站級(jí)監(jiān)控
每個(gè)變電站站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)選用力控電力監(jiān)控組態(tài)軟件作為系統(tǒng)平臺(tái),，可實(shí)時(shí)監(jiān)控各開關(guān)柜內(nèi)監(jiān)控單元的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)采集變電所各種設(shè)備的控制,、監(jiān)視,、電流、電壓,、功率,、電度的功能。
力控電力監(jiān)控組態(tài)軟件,，結(jié)合通用組態(tài)軟件和電力專業(yè)技術(shù),，是使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)開發(fā)的專業(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化組態(tài)軟件，適用于縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化,、集控站自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化,、電廠電氣監(jiān)控（ECS）,、企業(yè)供配電自動(dòng)化,、水電站綜合自動(dòng)化及樓宇配電自動(dòng)化等主站系統(tǒng)?！?/p>
由于每個(gè)變電站具備多種設(shè)備,，各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)通信協(xié)議不同，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)一,，每個(gè)變電站配備一臺(tái)力控工業(yè)通信采集網(wǎng)關(guān)pFieldcomm,。變電站數(shù)據(jù)通過pFieldcomm采集網(wǎng)關(guān)，統(tǒng)一轉(zhuǎn)為電力104規(guī)約方式傳送到中央調(diào)度室的中心調(diào)度系統(tǒng)PSCADA平臺(tái),。
力控工業(yè)通信采集網(wǎng)關(guān)pFieldComm采用高性能的嵌入式計(jì)算平臺(tái),，服務(wù)內(nèi)核軟件可運(yùn)行于桌面操作系統(tǒng)或嵌入式操作系統(tǒng)中，是一個(gè)脫離于具體硬件設(shè)備接口的通訊服務(wù)平臺(tái),。具有多種通訊采集和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約庫,，可以實(shí)現(xiàn)采集多個(gè)不同子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)集中匯總,、分類和預(yù)處理,，可以簡化系統(tǒng)中異種協(xié)議的轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)過程，異種協(xié)議容易接入并可轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如OPC方式）與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),。
四,、系統(tǒng)功能特點(diǎn)
4.1 實(shí)時(shí)全面性
系統(tǒng)以形象直觀的方式,，實(shí)時(shí)動(dòng)畫顯示系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況，變電站主接線圖可根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行狀況動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示各個(gè)開關(guān)狀態(tài),?？蓪?shí)時(shí)顯示電流、電壓,、電能,、功率、有功,、無功,、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的四遙功能,。
圖2 主接線圖
圖3 四遙數(shù)據(jù)畫面
圖4 遙信狀態(tài)畫面
強(qiáng)大的報(bào)表曲線功能：通過所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)可以方便生成各種值班報(bào)表,、操作報(bào)表、報(bào)警報(bào)表以及日月年報(bào)表,。各種數(shù)據(jù)均可通過實(shí)時(shí),、歷史趨勢曲線方式進(jìn)行展示。
4.2 安全可靠性
在操作上嚴(yán)格權(quán)限管理,，運(yùn)營級(jí)操作員通過工作站訪問本系統(tǒng),。無論工作站的初始啟動(dòng)或注銷，都將直接進(jìn)入本系統(tǒng)登陸畫面或徹底退出操作系統(tǒng),，一般用戶不允許接觸到任何操作系統(tǒng)命令,。
系統(tǒng)可提供審計(jì)跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程,，為出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問題提供調(diào)查的依據(jù)和手段,；系統(tǒng)具備事務(wù)日志功能，各種記錄（操作,、警報(bào)）可根據(jù)用戶要求,，按站名、對(duì)象,、性質(zhì),、時(shí)間等項(xiàng)目進(jìn)行檢索。
系統(tǒng)報(bào)警支持多種報(bào)警輸出方式,，通過音頻報(bào)警,、手機(jī)短信、E-mail等方式輸出告警到手機(jī),、PDA,、PC上。
圖5 事件記錄畫面
4.3 集成開放性
本系統(tǒng)支持同時(shí)通過不同類型的通信協(xié)議采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,，并按預(yù)先的系統(tǒng)配置要求存放于系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫中,。可支持電力CDT,、DNP,、標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議、電力標(biāo)準(zhǔn)IEC 101,、102,、103、104規(guī)約,，支持ABB的AC500設(shè)備自有協(xié)議和AVERA(ALSTOM)的Courier規(guī)約,。
具備Web Server功能，方便用戶遠(yuǎn)程瀏覽系統(tǒng)內(nèi)的各種實(shí)時(shí),、歷史數(shù)據(jù),，如主結(jié)線圖、系統(tǒng)圖,、基于綜合保護(hù)裝置和間隔層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢,，以及歷史SOE、操作事件和系統(tǒng)事件查詢,，遙測歷史曲線和負(fù)荷曲線瀏覽等,。
五、總結(jié)
隨著城市軌道交通的快速發(fā)展,，地鐵方便快捷的特性已成為居民出行的重要途徑,。本系統(tǒng)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論,、數(shù)據(jù)采集通信平臺(tái),，為數(shù)字城市建設(shè)提供了有力保障。
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