供電SCADA系統(tǒng)在高鐵故障搶修中的應用

胡金東（南寧鐵路局　供電處，工程師，廣西　南寧　530029）

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供電SCADA系統(tǒng)在高鐵故障搶修中的應用

胡金東
（南寧鐵路局供電處，工程師，廣西南寧530029）

摘要：本文從SCADA（鐵路供電遠動系統(tǒng)）結構及其在供電故障搶修中的應用、以及南寧局供電SCADA系統(tǒng)存在問題及措施3個方面，系統(tǒng)地分析了供電SCADA系統(tǒng)對鐵路供電設備監(jiān)控進行自動監(jiān)視和控制，保證鐵路供電系統(tǒng)安全、經濟運行和在故障搶修中快速修復故障恢復供電方面所發(fā)揮的重要作用。

關鍵詞：電氣鐵路；供電SCADA系統(tǒng)；調度主站

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.015

截止2013年底，我國電氣化鐵路營業(yè)里程達到5.6萬km，占總營業(yè)里程的54.4%，電力牽引完成的任務比重達76.1%，高速鐵路營業(yè)總里程突破1萬km，居世界之首。隨著高速鐵路的大量建設投運，供電系統(tǒng)在鐵路運輸安全生產中的重要性進一步提高，而SCADA系統(tǒng)（鐵路供電遠動系統(tǒng)），作為供電系統(tǒng)的一個重要組成部分，在供電故障搶修時隔離故障區(qū)段，縮短停電時間、快速恢復供電方面對鐵路運輸的安全和經濟效益發(fā)揮了重要作用。

目前，南寧局建設有2套供電SCADA系統(tǒng)調度主站，即普速調度主站系統(tǒng)（北京國控APCS 8000系統(tǒng)）、高鐵調度主站系統(tǒng)（交大光芒的GM-6000系統(tǒng)）。普速調度主站系統(tǒng)于2012年4月投入運行，負責黔桂線、田靖線、南昆線3條普速鐵路牽引供電設備數據采集與監(jiān)控控制。由于2013年底南寧局高鐵開通運營需要，南廣線、柳南線、邕北線、欽防線、衡柳線均利用普速調度主站系統(tǒng)過渡開通。2014 年6月利用貴廣鐵路項目新建1套高鐵調度主站系統(tǒng)，12月完成調試投入使用，負責監(jiān)控貴廣鐵路牽引供電、電力設備運行。

1　系統(tǒng)架構及功能

南寧局供電SCADA系統(tǒng)采用與鐵路總公司調度指揮中心PSCADA系統(tǒng)兼容的硬件平臺和系統(tǒng)軟件平臺，并在此軟硬件基礎平臺上構建多層、基于SOA服務驅動的和基于COM＋組件的應用軟件體系結構，同時還輔以統(tǒng)一的系統(tǒng)管理和安全保障體系，從而滿足系統(tǒng)的互操作性/互聯(lián)性，應用的可移植性/可伸縮性，以及應用的集成性要求。該系統(tǒng)采用分布式多層體系結構，分為調度管理層、通信傳輸網絡層和現(xiàn)場設備層。調度管理層設在調度所供電調度中心；網絡通信層包括連接鐵路總公司調度中心與調度所供電調度之間、供電調度與現(xiàn)場設備層之間、供電調度與供電段之間的通信傳輸承載網絡；現(xiàn)場設備層包括電氣化鐵路沿線的牽引變電所、開閉所、分區(qū)所、AT所、變配電所綜合自動化系統(tǒng)、RTU、箱變等。為了確保系統(tǒng)的可靠性，關鍵設備采用冗余配置〔1，2〕。供電SCADA系統(tǒng)主要由調度主站、被控站、傳輸通道組成（見圖1所示）。

圖1供電SCADA系統(tǒng)結構圖

1.1調度主站調度主站安裝在鐵路局調度所供電調度中心，向供電調度人員提供圖形化界面，完成供電設備的實時監(jiān)測、遠動控制和調度管理及線路故障處理等功能。

調度主站主要硬件包括局域網絡設備、調度工作站、GR配置服務器、AOS應用通信服務器、歷史服務器、WEB服務器、域安全服務器、存儲系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)等其他配套設備組成。其中的關鍵設備，如調度工作站、AOS應用通信服務器、數據庫服務器等，可以雙機冗余配置。

1.2被控站被控站安裝在監(jiān)控現(xiàn)場，實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)設備運行實時狀態(tài)監(jiān)控，主要包括變配電所綜合自動化系統(tǒng)、接觸網開關控制站、電力箱變、10/0.4 kV變電所等。被控站設備采集現(xiàn)場生產數據和信息，向調度主站發(fā)送數據，接收并執(zhí)行主站下發(fā)的各種控制命令。

目前，南寧局共有55個牽引變電所、36個分區(qū)所、43個AT所、6個開閉所、933臺接觸網遠動隔離開關、15個電力配電所、346個箱式變電站、16個站房變電所24個電力遠動間納入供電SCADA系統(tǒng)統(tǒng)一調度管理，實現(xiàn)了對鐵路沿線供電設備的遠程“四遙”（遙控、遙信、遙測、遙調）功能。

1.3傳輸通道傳輸通道是供電SCADA系統(tǒng)重要的組成部分，將調度主站和被控站連接成有機整體。借助遠動傳輸通道，各被控站和調度主站得以相互交換信息和信息共享，實現(xiàn)被控站的遠方監(jiān)控和控制。

2　系統(tǒng)應用

供電SCADA系統(tǒng)是以計算機為主構成的遠方監(jiān)視控制和數據收集系統(tǒng)，對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數據采集、設備控制、測量、參數調節(jié)以及各類信號報警等各項功能。該系統(tǒng)在供電故障搶修時隔離故障區(qū)段，縮短停電時間方面發(fā)揮重要作用，已經成為牽引供電調度不可缺少的工具。供電SCADA系統(tǒng)的應用，減輕故障搶修勞動強度，減少故障處理時間，節(jié)省搶修人力物力，提高了故障應急處置效率，列舉以下3個實例〔3，4〕：

實例1：2015年2月19日12:08，南寧東站柳南場215饋線215-1號桿上網點處電纜頭擊穿（見圖2所示），造成南寧東牽引變電所215饋線跳閘重合不成功，12:15分供電調度通過供電SCADA系統(tǒng)遠程合L266#接觸網隔離開關，南寧東變電所214饋線環(huán)供215饋線送電成功，接觸網停電時間8 min。

圖2南寧東站柳南場215-1號桿上網點處電纜頭擊穿

實例2：2015年2月26日、2月28日、3月11日南寧東變電所223饋線、223饋線、225饋線GIS開關柜（ABB廠家）均出現(xiàn)合閘電磁鐵故障，導致天窗點送電時饋線GIS開關柜無法合閘，供電調度通過供電SCADA系統(tǒng)遠程操作接觸網隔離開關，饋線環(huán)供方式快速恢復供電，未影響接觸網送電。

實例3：2015年1月20日18:35，貴廣鐵路下行線三江南站至五通站間天平山隧道k 380+268處2343#定位上方拱頂PW線跳線脫落搭接F線（見圖3所示），造成上躍變電所212、213 DL距離I段保護動作跳閘，212 DL重合成功，213 DL重合失敗。由于供電線上網處F線隔離開關3103 F二次閉鎖關系錯位拒動，導致遠動及當地操作均失敗，無法快速切除F線故障，此次故障處置共耗費160 min，構成鐵路交通一般D（D 21）類事故。

圖3貴廣鐵路天平山隧道PW線脫落故障現(xiàn)場

3　存在問題及措施

3.1遠動傳輸通道穩(wěn)定性有待進一步加強在實際運行中常出現(xiàn)由于設備原因或遠動傳輸通道本身原因，導致調度主站測試遠動傳輸通道運行不穩(wěn)定、通道傳輸的質量差。據統(tǒng)計，電力系統(tǒng)遠動傳輸通道共有5個被控站主備通道不通，28個被控站單通道不通，牽引供電系統(tǒng)遠動傳輸通道有7個被控站單通道不通，主要集中在衡柳線。

解決措施：供電部門與通信部門跨專業(yè)合作，對遠動傳輸通道共同測試，查找不通具體原因，提高遠動傳輸通道穩(wěn)定性〔5，6〕。

3.2高鐵與普鐵SCADA系統(tǒng)未獨立運行2013年底南寧局高鐵開通運營需要，南廣線、柳南線、邕北線、欽防線、衡柳線共5條供電SCADA系統(tǒng)均接入普鐵調度主站監(jiān)控，由于普鐵調度主站與高鐵調度主站設計標準不同，不能滿足高鐵供電設備監(jiān)控需求，存在較大安全隱患。

解決措施：一是在南寧局調度所新增設高鐵供電遠動機房，滿足高鐵調度主站后期擴容需求。二是將南廣線、柳南線、邕北線、欽防線、衡柳線共5條供電SCADA系統(tǒng)倒接至高鐵調度主站監(jiān)控。

3.3供電SCADA系統(tǒng)驗收不徹底驗收不徹底的原因一方面是供電SCADA系統(tǒng)被控站監(jiān)控點數量多，尤其是高速鐵路供電SCADA系統(tǒng)，不僅需要監(jiān)控牽引供電、電力系統(tǒng)，而且還要監(jiān)控電力低壓設備及交直流屏設備，監(jiān)控量約為常規(guī)普速鐵路監(jiān)控量的5～6倍，監(jiān)控點數量劇增加大了SCADA調試難度和任務量。調試人員常對遙信采用部分確認的方式調試，未對各遙信點逐點確認，對調試中存在的遙信錯位、取反現(xiàn)象，遙測不對應等問題無法及時發(fā)現(xiàn)。另一方面受到現(xiàn)場設備工程施工進度的制約，供電SCADA系統(tǒng)調試驗收需要在接觸網及變配電所開關設備、綜自設備、RTU設備、通道設備、SCADA主站設備等現(xiàn)場施工全部驗交完成后才能開始。遠動調試驗收較供電設備驗收進度相對滯后，多選擇邊調試邊驗收的模式進行。一般采用對照數據點表逐項確認的方法完成“四遙”（遙控、遙信、遙測、遙調）基本功能的驗證，未能在調試中綜合檢驗供電設備閉鎖關系、帶電推倒關系、遙測值邏輯關系、系統(tǒng)擴展功能等，導致以上功能缺陷常在運行中才被發(fā)現(xiàn)。

解決措施：一是綜合考慮2015年云桂、玉鐵、柳南電化工程節(jié)點和設備特點，提前介入供電SCADA系統(tǒng)，明確調試總體工作量，合理制定調試計劃，有效組織人力物力開展調試驗收。二是嚴格按照數據點表中項目調試，對各監(jiān)控點逐一確認，做到不漏項，保證SCADA系統(tǒng)功能的完整性。調試中同步對遠動開關本體的閉鎖關系、開關上下行對應關系、開關位置與遙測值數據的邏輯關系進行充分驗證。

3.4日常管理不完善及人員素質不高供電SCADA系統(tǒng)技術是一門集供電、通信、控制、計算機、網絡、微電子技術于一體的高新技術，對日常管理、人才素質要求較高。隨著南寧局電氣化鐵路的快速發(fā)展，監(jiān)控站點的數量增多，遠動檢測維護人員緊缺，加上近2年遠動維護人員多數為新轉職人員，遠動檢測維護整體水平較低。

解決措施：一是組織遠動維護人員到各遠動設備廠家或其它路局單位進行學習和培訓，以提高全局供電SCADA系統(tǒng)的管理水平。二是逐步健全、完善遠動專業(yè)管理規(guī)章制度，制定供電SCADA系統(tǒng)應急故障處理實施細則，細化遠動設備的運行維護項目和標準。

4　結束語

供電SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了牽引變電所、AT分區(qū)所、AT所、開閉所、接觸網電動隔離開關，（35）10 kV配電所、電力箱變、10/0.4 kV變電所等供電設備的監(jiān)視和遠程控制，在南寧局供電故障搶修時隔離故障區(qū)段、縮短停電時間、快速恢復供電方面發(fā)揮重要作用，直接影響影響鐵路運輸的安全和經濟效益。

參考文獻：

〔1〕安英霞，基于SOA架構的牽引供電綜合SCADA系統(tǒng)〔J〕.電氣化鐵道，2011年第1期.

〔2〕肖萍萍，吳健學.SDH原理及應用〔M〕.北京:人民郵電出版社，2008．

〔3〕吳文傳，張伯明，孫宏斌.電力系統(tǒng)調度自動化〔M〕.北京:清華大學出版社，2011.

〔4〕尹磊.接觸網隔離開關監(jiān)控系統(tǒng)方案研究〔J〕.建筑電氣，2010，（8）:41-44．

〔5〕李春化.廠站RTU實時信息上網傳輸的實現(xiàn)〔J〕.電力系統(tǒng)自動化，1999.

〔6〕蔣躍宇.遠動通道監(jiān)測技術的應用策略〔J〕.電力系統(tǒng)通信，2007，28（B06）:73-76.

中圖分類號：U224.9+13

文獻標識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）01-0046-03