廣州地鐵8號線北延段電力監控系統主站設備設計方案研究

陳乃海

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司電氣化處，710043，西安∥工程師)

1 既有系統

廣州地鐵2、8號線電力監控主站設置于公園前控制中心。該控制中心于2010年完成了2、8號線拆解工程。

目前，廣州地鐵2、8號線電力監控主站系統共用1套通信前置系統、局域網絡、主備服務器、維護工作站以及打印機等外圍設備。調度大廳按電調、行調、環調分為3組，每組獨立地對1、2、8號線監控和調度管理。2、8號線在赤沙車輛段供電車間設置了1套供電復示系統，采用光纖通道與主站系統通信。

電力監控系統主站服務器采用的南瑞RT21-SCADA(監控和數據采集)系統與通信前置系統均為2010年拆解工程中新購置的設備，其余設備如以太網、工作站、打印機等為2002年購置，已使用近10年。UPS(不間斷電源)額定功率為20 kVA，負荷率達到80%，且正在施工中的電氣微機防護與巡檢系統將在公園前控制中心電力監控設備機房設置主站系統，故在本次改造中應考慮UPS設備的更新。通信前置系統設計為64個通道，既有2、8號線主變電所及車站(車輛段、停車場)變電所共接入43個通道，整合了UPS等資源后，將共使用46個通道，剩余18個通道可用。本次設計需使用15個通道，故通信前置系統滿足本次設計的要求，且具備擴展條件。

公園前控制中心設備機房較為緊張，無獨立的設備機房供電力監控專業使用。目前廣州地鐵1、2、8號線共用1間設備機房，機房布局較為緊湊，但通過合理布局，仍有可利用的空間。新增一套主站系統的空間條件已具備。

2 方案要求

新線接入要求采用合理的方案，將北延段新增的彩虹橋主變電站及14個變電所供電設施納入電力監控系統。實施方案須保證不影響正常的運營工作，在實施過程中實現電力監控系統的平穩過渡。

電力監控主站系統功能要求與既有2、8號線保持一致。具體功能有遙控、遙信、遙測、主要控制閉鎖、調度管理、用戶畫面顯示、信息打印、大屏幕系統顯示、培訓、口令、系統的維護、修改、擴展、自檢、數據轉發、數據歸檔和統計報表等。

變電所綜合自動化系統功能也需與既有2、8號線保持一致。具有各種設備的控制、監視、聯鎖/閉鎖、電流、電壓、功率、電度的采集等功能［1］。

3 系統主站方案比選

根據既有2、8號線電力監控系統主站現狀，8號線北延段主站系統設置有兩種方案。

圖1 電力監控系統構成示意圖(方案一)

3.1 方案一

利用既有電力監控系統主站，進行升級改造。根據8號線電力監控系統現狀，按照通信前置系統通道的設計容量，可將本次北延段供電設施納入既有2、8號線主站系統進行調度管理。具體為:對既有2、8號線電力監控系統主站系統進行數據庫和應用軟件升級，將8號線北延段的彩虹橋主變電站和14座車站(車輛段)變電所納入既有8號線調度臺統一管理，同時新設一套免維護UPS設備。電力監控系統構成示意圖見圖1。

優點:在既有2、8號線電力監控系統主站的基礎上，對數據庫和應用軟件進行升級改造，無需增加主站系統設備機房。2、8號線各被控站數據經主干網、通信前置系統上傳至服務器進行統一處理。具有投資較少，施工、調試簡單的優點。此外，南瑞RT21－SCADA系統支持在線修改和擴展。施工期間，與被控站變電所的聯調可在夜間列車停運后進行，屆時控制中心的軟硬件改造以及施工調試不會影響已運行線路的供電和正常監控、調度指揮。

缺點:北延段接入既有系統后，主站系統對60余個被控站進行調度管理，網絡數據傳輸量大，通信前置系統接近滿負荷，網絡負擔較重，數據處理任務較多，實時性較差，運營的可靠性有所降低。且RT21－SCADA系統服務器等設備目前已停產，其備品備件的購置存在一定難度。當主服務器故障時，備用服務器可投入運行，但在主服務器修理期間，將出現無備用服務器的情況。

3.2 方案二

新設電力監控系統主站，實行2、8號線中央級設備拆解。即在控制中心新設1套電力監控系統主站，將既有8號線及8號線北延段的供電設施納入新設主站系統進行調度管理，2號線繼續使用原有系統，從而實現2、8號線中央級設備的完全拆解。

新設電力監控系統主站構成及設備配置方案為:主備服務器、前置機系統、維護工作站、操作員工作站、WEB服務器、網絡交換機及打印機等外圍設備，并配置一套免維護UPS設備。過渡方案如下:在設備機房對新老設備進行重新布局，再在新設的8號線系統上進行8號線既有站及新站的調試工作，全部調試完成后，將整個8號線電力監控功能全部移設至新系統上。

優點:該方案實現了2、8號線的中央級設備的完全拆解，使2、8號線成為完全獨立的2套電力監控系統，降低了運營風險，提高了系統可靠性。另外，此方案為8號線東延段預留了接入條件。考慮到8號線規劃向東延伸，可將東延段供電設施也納入新建的8號線系統主站，以完成對8號線全線供電設施的調度管理。

缺點:該方案投資較高，施工、調試工程量較大;要求設備機房重新布局;過渡方案較為復雜;同時，為了不影響既有線運營，每天只有夜間的4～5 h可利用，調試的周期較長。

3.3 方案比選

2個方案的比選結果見表1。從運營角度來看，方案二更為安全可靠，也為8號線東延段預留了條件，但投資較高，且需要對電力監控系統主站設備機房重新布局，過渡方案也較為復雜，應進一步研究此方案的實施時機。方案一利用既有硬件設備，較方案二節省投資約560萬元，且對設備機房無調整要求，施工及系統接入較為簡單，能滿足8號線北延段供電設施的監控要求。故采用方案一作為電力監控主站的設計方案。

表1 廣州地鐵8號線北延段電力監控系統主站方案比選

4 結語

廣州地鐵8號線北延段電力監控系統利用既有主站設備，更新UPS等設備，新建通信通道及變電所綜合自動化系統，完成對該段彩虹橋主變電站和14座變電所調度管理，實現了8號線北延段設施的無縫接入，滿足了節省投資、不影響運營的要求。

［1］王軍平，汪文功，馮劍斌.廣州地鐵二、八號線電力監控系統的拆分改造［J］.鐵道運營技術，2008，14(4):22.

［2］陸欣，李馭濤.廣州地鐵1號線電力監控和數據采集系統中央級設備改造方案研究［J］.城市軌道交通研究，2011(4):49.

［3］方俊峰.軌道交通中的電力監控系統［J］.鐵道通信信號，2009，45(3):43.