地鐵PSCADA系統(tǒng)升級(jí)改造的可行性研究

（廣州白云電器設(shè)備股份有限公司，廣東 廣州 510000）

近年來(lái)，地鐵以其良好的交通性、經(jīng)濟(jì)型，逐漸成為解決我國(guó)現(xiàn)代城市交通擁堵問(wèn)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(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱PSCADA 系統(tǒng)）作為地鐵系統(tǒng)的重要組成部分，其能否安全高效地運(yùn)行影響著地鐵的運(yùn)行安全。

某城市的地鐵1、2 號(hào)線始建于20 世紀(jì)90 年代，由于建設(shè)時(shí)期技術(shù)發(fā)展的限制，PSCADA 系統(tǒng)是單獨(dú)組網(wǎng)、單獨(dú)成系統(tǒng)。與21 世紀(jì)建設(shè)的新線路采用的OCC 中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度的模式不同，地鐵1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)這種分立設(shè)置、獨(dú)立管理的模式，常導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)資源共享困難，不利于地鐵日常調(diào)度管理等問(wèn)題。同時(shí)PSCADA 系統(tǒng)采用的服務(wù)器及備品備件已經(jīng)買不到了，這直接影響了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理。為了實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)信息化集成需求，實(shí)現(xiàn)與新建線路綜合監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)互通，在保證地鐵日常正常運(yùn)行的前提下，對(duì)地鐵1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，將地鐵1、2號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)信息集成到新線的OCC 中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，而且要有效地利用原有的1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)的資源，節(jié)約改造成本。

1 PSCADA系統(tǒng)構(gòu)成

PSCADA 系統(tǒng)主要由電力調(diào)度系統(tǒng)、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、通信通道3 個(gè)部分組成。PSCADA 系統(tǒng)主要采用集中管理，分散布置的模式，分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由主控層、通信管理層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成[1]。

1.1 主控層

主控層主要由系統(tǒng)軟件、通信控制器、監(jiān)控工作站等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)集中控制室對(duì)各種變電站內(nèi)的供電設(shè)備的監(jiān)視、操控、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、分析等功能。

1.2 通信管理層

通信管理層主要由工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、智能通信控制器、綜合布線系統(tǒng)提供的通信鏈路和介質(zhì)組成，具備數(shù)據(jù)采集、規(guī)約轉(zhuǎn)換、通信故障診斷、路由等功能。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的來(lái)源，主要由10 kV 綜合保護(hù)測(cè)控單元、直流開關(guān)柜保護(hù)測(cè)控單元、低壓開關(guān)柜監(jiān)控單元、整流器監(jiān)控單元、交直流電源系統(tǒng)監(jiān)控單元、整流變壓器溫控器、動(dòng)力變壓器溫控器、智能儀表等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量、分析、記錄等功能。

2 PSCADA系統(tǒng)升級(jí)改造

地鐵1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)已投入運(yùn)營(yíng)，硬件設(shè)備的改造、系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移及系統(tǒng)功能的調(diào)試均不能影響PSCADA 系統(tǒng)的日常運(yùn)營(yíng)及調(diào)度[2]。

2.1 PSCADA系統(tǒng)拆解

系統(tǒng)升級(jí)改造主要是在通信層對(duì)系統(tǒng)的通信架構(gòu)進(jìn)行拆解調(diào)整，將1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)的信息集成到新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。在通信物理鏈路上斷開1、2 號(hào)線中央級(jí)PSCADA系統(tǒng)與中央級(jí)前置處理器（FEP）備用通道的通信鏈路，由新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)FEP 分別連接，保證1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)中央級(jí)與新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)能同時(shí)獲取PSCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù)，拆解后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

拆解后，檢查新線服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的遙信、遙測(cè)、遙控等參數(shù)配置的正確性。在圖形界面上檢查各車站遙信值、遙測(cè)值等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間。

2.2 PSCADA系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信及遙控點(diǎn)表對(duì)各個(gè)站的遙測(cè)、遙信、遙控及程控進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。為保證地鐵運(yùn)營(yíng)的絕對(duì)安全，只能在地鐵夜間停運(yùn)后才能對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行遙控調(diào)試[3]。

2.2.1 遙測(cè)功能調(diào)試

遙測(cè)功能調(diào)試時(shí)可直接與PSCADA 系統(tǒng)原有監(jiān)控畫面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)遙測(cè)表中的相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行逐一核對(duì)。由于大部分遙測(cè)值都在實(shí)時(shí)變化，因此，遙測(cè)調(diào)試可驗(yàn)證新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性。

2.2.2 遙信功能調(diào)試

遙信功能調(diào)試時(shí)先直接與PSCADA 系統(tǒng)原有監(jiān)控畫面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)遙信表中的相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行逐一核對(duì)，確保新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的遙信值與PSCADA 系統(tǒng)遙信值一致，再對(duì)所有電力設(shè)備進(jìn)行遙信變位，逐一核對(duì)新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的遙信值與PSCADA 系統(tǒng)遙信值的一致性。

2.2.3 遙控及程控調(diào)試

遙控及程控功能調(diào)試時(shí)由新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出對(duì)指定設(shè)備（如：901 開關(guān)）的遙控命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)指定設(shè)備的遙控操作，同時(shí)驗(yàn)證新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的遙控功能是否正常。

根據(jù)拆解后的車站分布，由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)新線電力設(shè)備的開關(guān)遙控序列，重新完成新的程控卡。在晚間停車時(shí)間內(nèi)，對(duì)新程控卡進(jìn)行調(diào)試操作，檢測(cè)程控操作的正確性及合理性。

圖1 PSCADA 拆解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)，即便在調(diào)試過(guò)程中新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)意外狀態(tài)，無(wú)法正常工作，也絲毫不會(huì)影響原有線路的正常運(yùn)行。

2.3 新舊系統(tǒng)并列運(yùn)行

1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)與新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)并列運(yùn)行3 個(gè)月，在OCC 調(diào)度大廳配置1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程工作站，展示1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)畫面，方便電力調(diào)度員對(duì)新舊2 套系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證。同時(shí)，檢驗(yàn)拆解后的通信網(wǎng)絡(luò)及新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在并列運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合對(duì)1、2 號(hào)線及新線的要求，完善調(diào)度員對(duì)不同線路上的圖形、報(bào)表、打印等工作站的需求配置[4]。

2.4 舊系統(tǒng)退出，新系統(tǒng)雙網(wǎng)運(yùn)行

在新舊系統(tǒng)并列運(yùn)行3 個(gè)月后，在運(yùn)行新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)，撤除1、2 號(hào)線中央級(jí)PSCADA 系統(tǒng)。通過(guò)將1、2號(hào)線各車站上送PSCADA 系統(tǒng)的主備雙通道全部跳接至新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)控制中心的FEP 上，即可完整的接收1、2 號(hào)線各車站的各類信息數(shù)據(jù)，與新建線路在同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成數(shù)據(jù)整合，由新線的綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度監(jiān)控，管理新舊地鐵全線各車站電力系統(tǒng)設(shè)備.

3 升級(jí)改造施工中的注意事項(xiàng)

3.1 注意防震、防噪、防塵、防潮

拆解工作應(yīng)避免大幅度的動(dòng)作，盡可能減少電鉆、沖擊鉆等設(shè)備的使用，避免敲砸，防止較大的震動(dòng)和噪音，以免造成設(shè)備損壞以及服務(wù)器的非正常關(guān)機(jī)。同時(shí)做好防塵措施，給機(jī)柜、計(jì)算機(jī)設(shè)備加裝放護(hù)板和防塵罩，定時(shí)進(jìn)行除塵工作。

3.2 注意通風(fēng)散熱和防電磁干擾

在施工過(guò)程中，應(yīng)注意機(jī)房溫度的變化，調(diào)節(jié)好空調(diào)的溫度，并做好通風(fēng)工作，以免溫度升高影響設(shè)備的正常運(yùn)行。在使用電動(dòng)工具時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離機(jī)柜和計(jì)算機(jī)等設(shè)備，避免電動(dòng)工具的電磁感應(yīng)場(chǎng)影響設(shè)備運(yùn)行。

3.3 注意電源和通信線纜的保護(hù)工作

在重要電源部位設(shè)置醒目標(biāo)志，采取防護(hù)措施，防止施工人員碰撞UPS 電源、接線板電源，造成系統(tǒng)意外失電。改造過(guò)程中會(huì)涉及靜電地板的改造和線槽的改造工作，施工時(shí)應(yīng)仔細(xì)小心，避免造成線纜的損壞，同時(shí)還要提前做好標(biāo)識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)充分利用1、2 號(hào)線PSCADA 系統(tǒng)的原有設(shè)備，分步實(shí)施，合理組織，使系統(tǒng)順利地完成了升級(jí)改造，各項(xiàng)系統(tǒng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)功能滿足電力調(diào)度與變電所監(jiān)控的需要。這種系統(tǒng)升級(jí)方法既不影響PSCADA 系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又能達(dá)到升級(jí)改造的目的，對(duì)其他系統(tǒng)的升級(jí)改造具有一定的借鑒意義。