城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調試技術研究

中國鐵建電氣化局集團第五工程有限公司 王驍將

1 引言

近年來，我國經濟水平的不斷提升，有效地推動了社會城市化發(fā)展的進程，并為人們的日常生活與生產創(chuàng)造了更為有利的環(huán)境。軌道交通的誕生為人們日常出行提供了交通便利，讓目前快餐式的生活方式得到了驗證和發(fā)揮，人們的生活節(jié)奏變快，同樣也提高了國家的經濟發(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行的關鍵性系統(tǒng)，通常人們又會稱其為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)運行方式進行改善和優(yōu)化。對于城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，能夠利用信息平臺及時對軌道交通變電所的運行狀況，進行日常運行數據采集和故障預警及分析，并且融合了現(xiàn)代智能化的專業(yè)領域模塊。在對城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調試技術進行研究和分析的過程中，也需要及時觀察分析常見故障問題，針對不同問題要制定相應的解決方案，從而確保整個軌道交通供電系統(tǒng)運行的順利性和安全性?？偠灾贸鞘熊壍澜煌娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)來保障城市軌道交通的正常運行，是促進社會向城市化發(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)展狀況

目前，在所建設的軌道交通線路中，主要還是依靠電力監(jiān)控系統(tǒng)和微機繼電保護裝置，來保障整個軌道交通供電系統(tǒng)的正常運行。但由于電力系統(tǒng)在運行時本身具有復雜多樣的特點，因此城市軌道交通供電系統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)往往由多種技術相結合，并且還會利用計算機網絡等信息技術來提高軌道交通變配電設備的硬件安全。對于城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體發(fā)展狀況來說，要不斷研究并討論更加優(yōu)化先進的電力監(jiān)控系統(tǒng)模型，結合現(xiàn)代化的科技以及信息技術，將其不斷優(yōu)化升級，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)的設計和應用

城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)的網絡結構復雜，因此在進行結構設計時，要根據實際使用情況以及現(xiàn)場環(huán)境等因素，對其所監(jiān)控的設備運行區(qū)域進行個性化處理。每個城市主要車站的設立點，就是影響其監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構的主要原因之一，在進行實際結構設計時，必須考慮所監(jiān)控城市區(qū)域的主要車站，以及鐵路運維部門等固定場所設立點。

通常來說，相關部門大多利用兩級管理模式來對城市軌道交通供電設備監(jiān)控區(qū)域實現(xiàn)單線管理，同時也會采用三級控制法等常規(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管理部門，協(xié)作實現(xiàn)城市軌道交通供電設備監(jiān)控管理工作，其所輔佐的三級控制法，以兩級管理為領導決策層，以現(xiàn)場控制為實際應用層來對城市軌道交通供電系統(tǒng)運維實現(xiàn)協(xié)同管理，既相互分開卻又密切聯(lián)系。中央管理部門所負責的工作內容，通常是對監(jiān)測城市軌道交通區(qū)域的運行狀態(tài)數據等各項參數進行匯總整理，并將這些數據轉化為例如表格、文字等通俗易懂的參數信息來評估監(jiān)控區(qū)域軌道運行的現(xiàn)狀。而對于車站管理部門來說，其通常會在城市軌道交通運行現(xiàn)場各階段設立監(jiān)控設備，并以此收集現(xiàn)場監(jiān)測數據。最終通過中央管理部門和車站管理部門的傳輸接口來進行數據的互通工作。

5 城市軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)調試工作要點分析

系統(tǒng)調試工作是整個軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運行的重要工作環(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、科學的系統(tǒng)調試專項工作方案。這項工作方案的內容要詳細到每個調試人員的責任分工、每個調試設備的使用情況及現(xiàn)場調試人員的安全保護措施等。

5.1 調試工作的目的

電力監(jiān)控系統(tǒng)調試工作的主要目的包括：檢驗控制中心主站與車站通信協(xié)議的一致性；檢驗系統(tǒng)功能是否滿足設計要求；檢驗系統(tǒng)可靠性、實時性、可維護性等性能指標是否滿足設計要求；檢驗系統(tǒng)的完整性；檢驗系統(tǒng)軟件與接口設備的一致性。

5.2 調試工作的前提

電力監(jiān)控系統(tǒng)調試工作啟動的前置條件主要包括：站級變電所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硬件設備、軟件安裝完成，網絡連通；控制中心主站PSCADA系統(tǒng)設備、軟件安裝完成，網絡連通；所有參與測試的單位及人員均已熟悉測試組織及實施方案，并已做好相關各項準備工作[1]。

5.3 調試工作的內容

電力監(jiān)控系統(tǒng)調試工作內容涵蓋面較廣，主要是針對電力監(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)設備硬件及其運行軟件的檢查

該檢查主要是對系統(tǒng)所采用的服務器、工作站、KVM控制器、網絡交換機、大屏控制器、打印機等硬件設備單機運行狀況及其網絡運行狀態(tài)、操作系統(tǒng)軟件正版授權、數據庫軟件正版授權、防病毒軟件正版授權的檢查核對工作。這是整個電力監(jiān)控系統(tǒng)調試工作啟動的首要工作，也是調試工作的重中之重。

5.3.2 監(jiān)控功能的調試

該項調試工作是整個電力監(jiān)控系統(tǒng)調試的核心工作，主要是按照設計文件的功能性要求對電力監(jiān)控系統(tǒng)遙信、遙測、遙控、程控等核心功能的全面驗證。

遙信功能測試。對于遙信功能的檢測往往比較簡單，將模式調成“當地”模式，人工操作一下設備上開關即可。需要注意的是，此時需要監(jiān)測開關動作的狀態(tài)以及信息等內容，是否已經傳到變電所控制信號屏及中心級工作站，確保其人機交互界面的顯示內容與現(xiàn)場設備開關狀態(tài)保持一致。調試時要注意設備故障報警信號的模擬方式應與后臺界面顯示從時序上保持完全的一致[2]。

遙測功能測試。調試時應在現(xiàn)場使用繼電保護測試儀對相應開關電壓、電流、電度、溫度等遙測量進行加量，確保變電所控制信號屏及中心級工作站人機交互界面自動化系統(tǒng)圖中對開關電壓、電流、電度、溫度等遙測量與繼電保護測試儀顯示相同。

遙控功能測試。對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，關鍵內容是將設備的控制信號盤切換到“遠方”狀態(tài)，在變電所控制信號屏及中心級工作站人工操作“變電所—次主接線圖”設備開關分合閘控制按鈕，對設備上的每個開關進行遙控開關操作，觀察設備是否能夠正常的按照預定結果改變運行方式，另外也需要安排專業(yè)人員在后臺設備中觀察開關動過過程信息是否正確，同時應對遙控條件即設備操作權限（站級操作權限和中心級操作權限）進行相應的驗證。

遙控工作的測試是整個電力監(jiān)控系統(tǒng)調試技術的關鍵要點，更是保障調試質量的主要因素，因此必須要重視。同時，加強參與調試人員對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)設計中，程控功能已經成為“標配”功能，其可以根據運維單位對軌道交通全線供電線系統(tǒng)不同運行方式的需求（雙邊供電、單邊供電、越區(qū)供電），依托遙控功能的實現(xiàn)原理，結合設備開關控制的時序，在人為進行程控卡片設計后，由計算機自動對全線供電設備開關進行控制。該功能可以提高供電方式切換時的開關控制準確度，減少電力調度人員的工作量。

常見程控功能包括：順控、并控、越區(qū)程控、一鍵程控等。在進行程控功能測試時，除按照遙控功能測試開關動作的準確性之外，還應重點關注開關動作時序的準確性。注意在進行程控測試時，應根據上下級開關的閉鎖邏輯，避免因上級開關動作的響應時間過長導致下級開關無法動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)調試技術的特性

6.1 整體性

對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)會形成一個完整的整體，這個整體中包括了電力監(jiān)控系統(tǒng)的各個“小系統(tǒng)”，這些由供電設備、控制設備和通信設備組成的“小系統(tǒng)”能夠較好的實現(xiàn)互聯(lián)互通，相互總用，整體傳動，實現(xiàn)了電力監(jiān)控系統(tǒng)對供電系統(tǒng)整體的監(jiān)控功能。在進行系統(tǒng)調試時，應針對系統(tǒng)整體進行調試方案設計，在兼顧電力監(jiān)控子系統(tǒng)調試技術的同時，更應關注系統(tǒng)整體的調試方式[4]。

6.2 目的性

城市軌道交通線路的運行環(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。對于城市軌道交通供電系統(tǒng)來說，整個系統(tǒng)的運維工作量較大，一旦出現(xiàn)問題便會為整個城市軌道交通線路的運行埋下隱患，甚至出現(xiàn)安全生產事故，不利于軌道交通線路的安全運營。全面監(jiān)控、防控風險也是在城市軌道交通線路中設立電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的，也是電力監(jiān)控系統(tǒng)調試工作的根本目的。

6.3 關聯(lián)性

對于城市軌道交通中的電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，相關性主要體現(xiàn)在除了內部各“小系統(tǒng)”的互聯(lián)互通之外，電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）往往會與城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、火災報警系統(tǒng)（FAS）等核心系統(tǒng)互相關聯(lián)，通過系統(tǒng)接口之間的統(tǒng)籌協(xié)調打配合，共同作用于決定城市軌道交通線路安全運行的核心設備，這些系統(tǒng)能夠相互聯(lián)系，相互區(qū)別，相互作用，共同為線路安全運行監(jiān)督管理體系奠定良好的數據基礎，構建行車安全管理平臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)的調試工作應統(tǒng)籌考慮與ISCS、FAS、BAS系統(tǒng)間的接口調試工作[5]。

6.4 動態(tài)性

對于自然界的一般物質來說，物質內部的結構以及形態(tài)時刻都在發(fā)生變化。對于電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究來說，這種動態(tài)性主要體現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)的內部成分，會隨著外部物質能量的變化而發(fā)生動態(tài)性的變化，所以在電力監(jiān)控系統(tǒng)進行設計與建設的過程中，要把握好監(jiān)控系統(tǒng)的動態(tài)性特點，使得電力監(jiān)控系統(tǒng)能靈活的切換功能屬性，較快的轉變工作狀態(tài)。在系統(tǒng)調試過程中，更應根據系統(tǒng)本身的動態(tài)性的變化，選取靈活多變、針對性較強的調試方法。

7 結語

隨著社會科技的快速發(fā)展，人們的生活由于科技進步而產生的巨大變化。對于現(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已經是必然趨勢，其設計和調試技術更應與時俱進，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)調試技術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)調試技術，需要不斷針對電力監(jiān)控系統(tǒng)進行系統(tǒng)性的研究，制定相應的操作規(guī)范以及設計標準，這也是我國未來城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展方向及動力。