運(yùn)行中的天津輕軌SCADA系統(tǒng)

白躍中

摘要：本文著重從建設(shè)天津輕軌的意義和作用、天津輕軌中的SCADA系統(tǒng)的意義、系統(tǒng)構(gòu)成、重要性分別進(jìn)行了闡述，特別是SCADA系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)安全和通信方式等相關(guān)技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，以及為了在二期工程中使SCADA系統(tǒng)更加完善、便于使用、滿足功能的前提下力求簡單，應(yīng)采取的策略進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；城市軌道交通；自動(dòng)化系統(tǒng)；構(gòu)成方案

1.建設(shè)天津輕軌的意義

天津是我國重要的城市之一。改善城市交通狀況已經(jīng)迫在眉睫。而對(duì)于天津來說，建設(shè)一條現(xiàn)代化的輕軌顯得尤為重要。建設(shè)天津市區(qū)至濱海新區(qū)軌道交通工程對(duì)天津市實(shí)施啞鈴式發(fā)展規(guī)劃和“一條扁擔(dān)挑兩頭”的整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局。對(duì)天津市工業(yè)戰(zhàn)略東移、對(duì)天津海新區(qū)建設(shè)、對(duì)促進(jìn)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)。為響應(yīng)和配合海河沿岸綜合改造開發(fā)工程。將建設(shè)由一期的中山門車站至中心廣場的天津輕軌二期工程?？梢蕴岣咻p軌的使用效率。緩解由河?xùn)|區(qū)至中心市區(qū)的交通壓力。隨著二期建成后將成為連接濱海新區(qū)和市中心快捷的交通工具。與即將修建的地鐵工程一起構(gòu)成天津市的主要交通網(wǎng)絡(luò)。可以大大減少人們的出行時(shí)間。

2.為什么在輕軌供電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)即英文Supervisory Control And Data Acquisition。中文簡稱電力監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)軌道交通供電系統(tǒng)自動(dòng)化調(diào)度管理的重要工具。天津快速軌道交通工程SCADA系統(tǒng)是在滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上。使系統(tǒng)的構(gòu)成方案具有安全性、完整性、可靠性、可維護(hù)性及工程可實(shí)施陛，并在此基礎(chǔ)上使之更先進(jìn)。對(duì)于天津輕軌的運(yùn)營來說。保證行車是最基本的。而保證行車的前提是供電系統(tǒng)必須安全穩(wěn)定?？梢?。供電系統(tǒng)在天津輕軌的運(yùn)營中的作用是很重要的。而SCADA系統(tǒng)是整個(gè)供電系統(tǒng)的心臟。是重中之重。

3.天津輕軌中SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1主站調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心主站系統(tǒng)是全線供電系統(tǒng)的控制中樞。同時(shí)負(fù)責(zé)與其它系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合工作。因而主站系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。直接關(guān)系到全線供電系統(tǒng)的安全與可靠運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

控制中心調(diào)度系統(tǒng)采用開放型、分布式計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式，客戶機(jī)，服務(wù)器模式。雙網(wǎng)冗余配置。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)速率為10Mbps/100Mbps自適應(yīng)。在其雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)中。兩網(wǎng)絡(luò)的功能完全等價(jià)。相互備用。當(dāng)其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)。不影響監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

3.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)備用模

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工作模式采用雙網(wǎng)并行工作方式。正常情況下雙網(wǎng)同時(shí)工作，并可根據(jù)需要分擔(dān)不同的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)性好。網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷輕，當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)給出報(bào)警信息，并由非故障網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)全部的數(shù)據(jù)傳輸。

3.4系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器管理工作模式

目前在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器工作方式方面。推薦采用“1+N”冗余工作模式。該模式是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件配置不變的情況下。當(dāng)主服務(wù)器故障時(shí)，由備用服務(wù)器替代，當(dāng)備用服務(wù)器也故障時(shí)。按軟件定義順序由網(wǎng)上其他計(jì)算機(jī)臨時(shí)替代服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)管理功能。保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度、監(jiān)控等功能的正常運(yùn)行，如此循環(huán)往復(fù)。直至網(wǎng)絡(luò)上的最后一臺(tái)計(jì)算機(jī)故障。網(wǎng)絡(luò)才真正停止運(yùn)行。該工作模式在沒有增加硬件投資的情況下。實(shí)現(xiàn)了重要功能一臺(tái)主用，N臺(tái)備用。因此系統(tǒng)安全可靠性更高。

3.5操作系統(tǒng)構(gòu)成方案

目前。電力監(jiān)控系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)主要有Unix、WindowsNT等。這些操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)、多任務(wù)、多用戶等特點(diǎn)。但相比較而言。Unix操作系統(tǒng)不僅是面向工作站級(jí)計(jì)算機(jī)。而且也是面向服務(wù)器級(jí)計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。其高度的穩(wěn)定性、強(qiáng)大的處理能力、成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及高度的安全性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、軍事及其他大型重要、核心控制系統(tǒng)中。同時(shí)，Unix在網(wǎng)絡(luò)安全方面更優(yōu)于Windows NT。

3.6時(shí)鐘對(duì)時(shí)系統(tǒng)配置

考慮到沿線各車站均為高架或地面式。GPS的接入比較方便。在時(shí)鐘同步方式的選擇上推薦主站和被控站全部采用全球定位系統(tǒng)保持時(shí)鐘同步。并在主站引入外部主母鐘通道。作為主時(shí)鐘的后備。

4.SCADA系統(tǒng)的重要性

電力監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)軌道交通供電系統(tǒng)自動(dòng)化調(diào)度管理的重要工具。因而電力監(jiān)控系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。將直接關(guān)系到全線供電系統(tǒng)的安全與可靠運(yùn)行。天津線變電所都按照無人值班設(shè)計(jì)的。對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況及現(xiàn)場情況的巡視都要通過電力監(jiān)控系統(tǒng)來完成。天津快速軌道交通工程電力監(jiān)控系統(tǒng)是在滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上。使電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成方案具有安全性、完整性、可靠性、可維護(hù)性及工程可實(shí)施性，并在此基礎(chǔ)上使之更先進(jìn)。

在電力調(diào)度中心內(nèi)設(shè)一套電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)及相應(yīng)的調(diào)度通信設(shè)施。在沿線各變電所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)被控站。被控站采用全所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。主站與各被控站之間通過通信專業(yè)提供的數(shù)據(jù)傳輸通道。實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。為電力調(diào)度提供自動(dòng)化管理手段。保證供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。電力監(jiān)控系統(tǒng)的被控站設(shè)在沿線的變電所內(nèi)。被控站采用微機(jī)型全所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用集中管理，分散、分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由站級(jí)管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、間隔設(shè)備層三部分組成，完成對(duì)系統(tǒng)控制、監(jiān)視、測量、保護(hù)、自動(dòng)控制、所內(nèi)集中自動(dòng)化管理及遠(yuǎn)程通信等功能。本通信系統(tǒng)具有速度快。可靠性高。可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。已經(jīng)成功的應(yīng)用于多家變電站的電力監(jiān)控系統(tǒng)。