城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)研究

中國鐵建電氣化局集團(tuán)第五工程有限公司 王驍將

1 引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，有效地推動(dòng)了社會(huì)城市化發(fā)展的進(jìn)程，并為人們的日常生活與生產(chǎn)創(chuàng)造了更為有利的環(huán)境。軌道交通的誕生為人們?nèi)粘３鲂刑峁┝私煌ū憷?，讓目前快餐式的生活方式得到了?yàn)證和發(fā)揮，人們的生活節(jié)奏變快，同樣也提高了國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率。

2 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要概述

對(duì)于城市軌道交通的電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，其是維持城市軌道交通體系正常運(yùn)行的關(guān)鍵性系統(tǒng)，通常人們又會(huì)稱其為PSCADA系統(tǒng)（Power Supervisory Control and Data Acquisition）。軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)主要由變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、所間通信通道和控制中心主站系統(tǒng)三部分組成。

就目前我國城市軌道交通供電系統(tǒng)智能化控制的發(fā)展現(xiàn)狀來說，依然處于初期階段，一些城市沒有采用更為智能化的軌道交通供電系統(tǒng)控制管理方式，也有一些城市正在向著智能化軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行改善和優(yōu)化。對(duì)于城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，能夠利用信息平臺(tái)及時(shí)對(duì)軌道交通變電所的運(yùn)行狀況，進(jìn)行日常運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和故障預(yù)警及分析，并且融合了現(xiàn)代智能化的專業(yè)領(lǐng)域模塊。在對(duì)城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)進(jìn)行研究和分析的過程中，也需要及時(shí)觀察分析常見故障問題，針對(duì)不同問題要制定相應(yīng)的解決方案，從而確保整個(gè)軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行的順利性和安全性?？偠灾?，利用城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)來保障城市軌道交通的正常運(yùn)行，是促進(jìn)社會(huì)向城市化發(fā)展的重要工作環(huán)節(jié)。

3 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

目前，在所建設(shè)的軌道交通線路中，主要還是依靠電力監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)繼電保護(hù)裝置，來保障整個(gè)軌道交通供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但由于電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)本身具有復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，因此城市軌道交通供電系統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)往往由多種技術(shù)相結(jié)合，并且還會(huì)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)來提高軌道交通變配電設(shè)備的硬件安全。對(duì)于城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體發(fā)展?fàn)顩r來說，要不斷研究并討論更加優(yōu)化先進(jìn)的電力監(jiān)控系統(tǒng)模型，結(jié)合現(xiàn)代化的科技以及信息技術(shù)，將其不斷優(yōu)化升級(jí)，發(fā)揮其更多的長處及功能。這也是未來城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際使用情況以及現(xiàn)場環(huán)境等因素，對(duì)其所監(jiān)控的設(shè)備運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行個(gè)性化處理。每個(gè)城市主要車站的設(shè)立點(diǎn)，就是影響其監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要原因之一，在進(jìn)行實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮所監(jiān)控城市區(qū)域的主要車站，以及鐵路運(yùn)維部門等固定場所設(shè)立點(diǎn)。

通常來說，相關(guān)部門大多利用兩級(jí)管理模式來對(duì)城市軌道交通供電設(shè)備監(jiān)控區(qū)域?qū)崿F(xiàn)單線管理，同時(shí)也會(huì)采用三級(jí)控制法等常規(guī)監(jiān)控控制方法來輔助其單線管理。在這種管理模式下，中央管理部門和車站管理部門共同作為其中的兩級(jí)管理部門，協(xié)作實(shí)現(xiàn)城市軌道交通供電設(shè)備監(jiān)控管理工作，其所輔佐的三級(jí)控制法，以兩級(jí)管理為領(lǐng)導(dǎo)決策層，以現(xiàn)場控制為實(shí)際應(yīng)用層來對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)維實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理，既相互分開卻又密切聯(lián)系。中央管理部門所負(fù)責(zé)的工作內(nèi)容，通常是對(duì)監(jiān)測城市軌道交通區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行匯總整理，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為例如表格、文字等通俗易懂的參數(shù)信息來評(píng)估監(jiān)控區(qū)域軌道運(yùn)行的現(xiàn)狀。而對(duì)于車站管理部門來說，其通常會(huì)在城市軌道交通運(yùn)行現(xiàn)場各階段設(shè)立監(jiān)控設(shè)備，并以此收集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。最終通過中央管理部門和車站管理部門的傳輸接口來進(jìn)行數(shù)據(jù)的互通工作。

5 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試工作要點(diǎn)分析

系統(tǒng)調(diào)試工作是整個(gè)軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的重要工作環(huán)節(jié)之一，在供電系統(tǒng)投入使用之前，需要由專業(yè)人員根據(jù)現(xiàn)場情況以及系統(tǒng)功能要求等因素，制定出一套合理、科學(xué)的系統(tǒng)調(diào)試專項(xiàng)工作方案。這項(xiàng)工作方案的內(nèi)容要詳細(xì)到每個(gè)調(diào)試人員的責(zé)任分工、每個(gè)調(diào)試設(shè)備的使用情況及現(xiàn)場調(diào)試人員的安全保護(hù)措施等。

5.1 調(diào)試工作的目的

電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試工作的主要目的包括：檢驗(yàn)控制中心主站與車站通信協(xié)議的一致性；檢驗(yàn)系統(tǒng)功能是否滿足設(shè)計(jì)要求；檢驗(yàn)系統(tǒng)可靠性、實(shí)時(shí)性、可維護(hù)性等性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求；檢驗(yàn)系統(tǒng)的完整性；檢驗(yàn)系統(tǒng)軟件與接口設(shè)備的一致性。

5.2 調(diào)試工作的前提

電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試工作啟動(dòng)的前置條件主要包括：站級(jí)變電所PSCADA系統(tǒng)與控制中心主站PSCADA系統(tǒng)完成出廠測試；車站變電所PSCADA硬件設(shè)備、軟件安裝完成，網(wǎng)絡(luò)連通；控制中心主站PSCADA系統(tǒng)設(shè)備、軟件安裝完成，網(wǎng)絡(luò)連通；所有參與測試的單位及人員均已熟悉測試組織及實(shí)施方案，并已做好相關(guān)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作[1]。

5.3 調(diào)試工作的內(nèi)容

電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試工作內(nèi)容涵蓋面較廣，主要是針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件、硬件及軟硬件配合的測試工作。

5.3.1 系統(tǒng)設(shè)備硬件及其運(yùn)行軟件的檢查

該檢查主要是對(duì)系統(tǒng)所采用的服務(wù)器、工作站、KVM控制器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、大屏控制器、打印機(jī)等硬件設(shè)備單機(jī)運(yùn)行狀況及其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)、操作系統(tǒng)軟件正版授權(quán)、數(shù)據(jù)庫軟件正版授權(quán)、防病毒軟件正版授權(quán)的檢查核對(duì)工作。這是整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試工作啟動(dòng)的首要工作，也是調(diào)試工作的重中之重。

5.3.2 監(jiān)控功能的調(diào)試

該項(xiàng)調(diào)試工作是整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試的核心工作，主要是按照設(shè)計(jì)文件的功能性要求對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)遙信、遙測、遙控、程控等核心功能的全面驗(yàn)證。

遙信功能測試。對(duì)于遙信功能的檢測往往比較簡單，將模式調(diào)成“當(dāng)?shù)亍蹦Ｊ?，人工操作一下設(shè)備上開關(guān)即可。需要注意的是，此時(shí)需要監(jiān)測開關(guān)動(dòng)作的狀態(tài)以及信息等內(nèi)容，是否已經(jīng)傳到變電所控制信號(hào)屏及中心級(jí)工作站，確保其人機(jī)交互界面的顯示內(nèi)容與現(xiàn)場設(shè)備開關(guān)狀態(tài)保持一致。調(diào)試時(shí)要注意設(shè)備故障報(bào)警信號(hào)的模擬方式應(yīng)與后臺(tái)界面顯示從時(shí)序上保持完全的一致[2]。

遙測功能測試。調(diào)試時(shí)應(yīng)在現(xiàn)場使用繼電保護(hù)測試儀對(duì)相應(yīng)開關(guān)電壓、電流、電度、溫度等遙測量進(jìn)行加量，確保變電所控制信號(hào)屏及中心級(jí)工作站人機(jī)交互界面自動(dòng)化系統(tǒng)圖中對(duì)開關(guān)電壓、電流、電度、溫度等遙測量與繼電保護(hù)測試儀顯示相同。

遙控功能測試。對(duì)于遙控功能測試工作來說，其基本原理和遙信功能測試工作大致相同，關(guān)鍵內(nèi)容是將設(shè)備的控制信號(hào)盤切換到“遠(yuǎn)方”狀態(tài)，在變電所控制信號(hào)屏及中心級(jí)工作站人工操作“變電所—次主接線圖”設(shè)備開關(guān)分合閘控制按鈕，對(duì)設(shè)備上的每個(gè)開關(guān)進(jìn)行遙控開關(guān)操作，觀察設(shè)備是否能夠正常的按照預(yù)定結(jié)果改變運(yùn)行方式，另外也需要安排專業(yè)人員在后臺(tái)設(shè)備中觀察開關(guān)動(dòng)過過程信息是否正確，同時(shí)應(yīng)對(duì)遙控條件即設(shè)備操作權(quán)限（站級(jí)操作權(quán)限和中心級(jí)操作權(quán)限）進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證。

遙控工作的測試是整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的關(guān)鍵要點(diǎn)，更是保障調(diào)試質(zhì)量的主要因素，因此必須要重視。同時(shí)，加強(qiáng)參與調(diào)試人員對(duì)遙控工作的重視程度，能從根本上提升遙控工作測試完成的質(zhì)量水平[3]。

程控功能測試。在現(xiàn)代軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，程控功能已經(jīng)成為“標(biāo)配”功能，其可以根據(jù)運(yùn)維單位對(duì)軌道交通全線供電線系統(tǒng)不同運(yùn)行方式的需求（雙邊供電、單邊供電、越區(qū)供電），依托遙控功能的實(shí)現(xiàn)原理，結(jié)合設(shè)備開關(guān)控制的時(shí)序，在人為進(jìn)行程控卡片設(shè)計(jì)后，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)全線供電設(shè)備開關(guān)進(jìn)行控制。該功能可以提高供電方式切換時(shí)的開關(guān)控制準(zhǔn)確度，減少電力調(diào)度人員的工作量。

常見程控功能包括：順控、并控、越區(qū)程控、一鍵程控等。在進(jìn)行程控功能測試時(shí)，除按照遙控功能測試開關(guān)動(dòng)作的準(zhǔn)確性之外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注開關(guān)動(dòng)作時(shí)序的準(zhǔn)確性。注意在進(jìn)行程控測試時(shí)，應(yīng)根據(jù)上下級(jí)開關(guān)的閉鎖邏輯，避免因上級(jí)開關(guān)動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間過長導(dǎo)致下級(jí)開關(guān)無法動(dòng)作而引起的程控失敗的問題。

6 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的特性

6.1 整體性

對(duì)于城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，其具有較好的整體性，該整體性主要表現(xiàn)為交通電力監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)形成一個(gè)完整的整體，這個(gè)整體中包括了電力監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)“小系統(tǒng)”，這些由供電設(shè)備、控制設(shè)備和通信設(shè)備組成的“小系統(tǒng)”能夠較好的實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，相互總用，整體傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)供電系統(tǒng)整體的監(jiān)控功能。在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，應(yīng)針對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行調(diào)試方案設(shè)計(jì)，在兼顧電力監(jiān)控子系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的同時(shí)，更應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)整體的調(diào)試方式[4]。

6.2 目的性

城市軌道交通線路的運(yùn)行環(huán)境往往處于人口較為密集的城市中心區(qū)域，其可以更好地緩解交通壓力，為人們提供較好的交通出行條件。對(duì)于城市軌道交通供電系統(tǒng)來說，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)維工作量較大，一旦出現(xiàn)問題便會(huì)為整個(gè)城市軌道交通線路的運(yùn)行埋下隱患，甚至出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，不利于軌道交通線路的安全運(yùn)營。全面監(jiān)控、防控風(fēng)險(xiǎn)也是在城市軌道交通線路中設(shè)立電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的，也是電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試工作的根本目的。

6.3 關(guān)聯(lián)性

對(duì)于城市軌道交通中的電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，相關(guān)性主要體現(xiàn)在除了內(nèi)部各“小系統(tǒng)”的互聯(lián)互通之外，電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）往往會(huì)與城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）等核心系統(tǒng)互相關(guān)聯(lián)，通過系統(tǒng)接口之間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)打配合，共同作用于決定城市軌道交通線路安全運(yùn)行的核心設(shè)備，這些系統(tǒng)能夠相互聯(lián)系，相互區(qū)別，相互作用，共同為線路安全運(yùn)行監(jiān)督管理體系奠定良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，構(gòu)建行車安全管理平臺(tái)。電力監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試工作應(yīng)統(tǒng)籌考慮與ISCS、FAS、BAS系統(tǒng)間的接口調(diào)試工作[5]。

6.4 動(dòng)態(tài)性

對(duì)于自然界的一般物質(zhì)來說，物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及形態(tài)時(shí)刻都在發(fā)生變化。對(duì)于電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究來說，這種動(dòng)態(tài)性主要體現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部成分，會(huì)隨著外部物質(zhì)能量的變化而發(fā)生動(dòng)態(tài)性的變化，所以在電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)的過程中，要把握好監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，使得電力監(jiān)控系統(tǒng)能靈活的切換功能屬性，較快的轉(zhuǎn)變工作狀態(tài)。在系統(tǒng)調(diào)試過程中，更應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)性的變化，選取靈活多變、針對(duì)性較強(qiáng)的調(diào)試方法。

7 結(jié)語

隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，人們的生活由于科技進(jìn)步而產(chǎn)生的巨大變化。對(duì)于現(xiàn)今城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)，使用更加高度集成的電子信息技術(shù)已經(jīng)是必然趨勢，其設(shè)計(jì)和調(diào)試技術(shù)更應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，順勢發(fā)展，不斷創(chuàng)新。然而目前現(xiàn)有的軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)還存在一些不足和弊端。為了能夠更好地優(yōu)化和完善我國城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)，需要不斷針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，制定相應(yīng)的操作規(guī)范以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這也是我國未來城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展方向及動(dòng)力。