論PSCADA在地鐵中的應用

(中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司 湖南 長沙 410000)

引言

在地鐵實際運行過程中，若發生了1500V開關柜大電流脫扣跳閘動作，且交直流屏調壓轉換開關接線處嚴重銹蝕，在自動擋情況，已經失去調壓作用，導致直流屏饋出電壓只有85V左右，輸出欠壓。進而使1500V保護裝置電源工作不正常，保護裝置電源失壓會導致大電流脫扣動作。當故障跳閘時通信管理機正常情況下應采集到1500V跳閘報文信息，并輸出到后臺一體機HMI界面。當后臺一體機運行出現卡頓情況時，需重啟后臺監控電腦，重啟后發現歷史報文丟失，影響地鐵線路恢復運行。如用雙總控單元方案，兩個總控單元互為備用，當主用總控單元故障時，備用總控單元自動投入，一臺總控單元故障時，不應影響系統運行。

一、變電所綜合自動化系統構成

RT21-SAS變電所綜合自動化系統實現各變電所的綜合自動化系統功能和要求。

RT21-SAS變電所綜合自動化系統采用集中管理、分散布置的模式，分層、分布式系統結構。系統由站級管理層、網絡通信層、間隔設備層組成，包括控制信號盤、分散式或集中組屏式測控/保護單元等智能電子裝置(其中40.5kV開關柜差動保護裝置、微機測控保護裝置、光纖轉接盒及通信接口設備安裝于40.5kV開關柜內)、所內通信網絡和維護設備等部分。系統以供電設備為對象，通過網絡將所內的40.5kV交流保護測控單元、0.4kV智能測控單元、1500V直流保護測控單元、交直流電源系統監控單元、雜散電流監測系統監控單元、多功能智能儀表等間隔層設備連接起來。

變電所控制采用三級控制方式，即控制中心遠方控制、所內控制信號盤/計算機集中控制、設備本體控制。三種控制方式相互閉鎖，以達到安全控制的目的。對于接觸網電動隔離開關，在控制信號盤上設置當地/遠方轉換開關、相應的合、分閘開關及控制裝置。

二、各間隔層設備與綜合自動化系統的接口型式及采用的通信規約

(一)電能監測子系統。控制中心監控層負責收集子站監控層的數據，并且通過系統軟件進行統一的處理和統計分析，對全線中低壓供電系統實現集中、全面、實時的遠程監測，將每個子站的供電質量、事故報警、電能分配等情況及時、準確的反應到系統中并顯示出來，對全線子站實行同步管理。

(二)系統功能

1.數據采集、存儲功能。系統可實現各種電能量數據、遙測信息及狀態信息的采集、處理和存儲；實現對這些數據的統計、分析、計算、查詢。

系統采集各類數據，包括電能量、瞬時量、負荷曲線、電表事件記錄，電能表計事件記錄等數據，對數據進行工程變換、數據過濾、正確性判斷等，將原始數據、計算數據等分類匯總，供各種統計、分析。系統支持多種通信協議。

2.對時功能。系統可與綜合監控系統對時，完成本系統通信處理器、表計的對時。

三、通信光/電纜

變電所內間隔層設備至控制信號盤間采用通信電纜/光纜傳輸。

通信電纜采用銅帶對絞屏蔽、鋼帶鎧裝、低煙無鹵A類阻燃通信電纜。

四、變電所綜合自動化系統功能

RT21-SAS變電所綜合自動化系統能實現變電所各種設備的控制、監視、報警、聯動、聯鎖、閉鎖、對時、系統維護功能，自動投切，電流、電壓、功率、電度的采集等功能。重要設備之間不僅利用二次回路實現硬線的聯動、聯鎖、閉鎖，還應利用綜合自動化軟件完成上述功能，實現邏輯判斷、計算、繼電器等功能。

(一)控制信號盤主要功能

1.通信功能。控制信號盤上設置C306L通信控制器，該控制器成為聯系上級調度和間隔層設備的核心設備。C306L的核心任務就是進行不同的硬件數據接口和軟件規約轉換。實現整個系統數據的互通和交換。

2.集中監控功能。變電所控制信號盤中設置液晶顯示器，顯示器尺寸17″。該人機接口模塊配置液晶顯示器，并具有漢字菜單和對話框提示界面，通過液晶顯示器，可以實現變電所內的所有人機對話和集中監控管理功能。

3.通道切換功能。C306L通信控制器通過主、備雙通道與控制中心進行遠程通信，兩路通信互為熱備，在故障時可以自動切換通信路徑，恢復正常工作，并有相關報警信息上送。

4.SOE事件記錄及故障錄波功能。SOE(事件順序)記錄用于分辨事件發生的先后順序(如故障跳閘的順序)。系統可以以各種方式(按時間、按事故源對象等)查詢、分析和打印SOE記錄。C306L通信控制器的SOE時標分辨率不低于1毫秒。

最新故障報警信息及SOE事件記錄信息存儲量不少于15000條。

5.時鐘同步功能。C306L通信控制器通過RS422串行接口與通信系統進行對時，同時，還預留軟件與綜合監控系統對時的功能。對時分辨率為毫秒級。I/O信號等附加時標上傳，并通過軟件同步各間隔單元設備等。

6.音響報警功能。本《技術規格書》在控制信號盤上設置了專門的報警喇叭和功率放大器，對于任何事故、預告信號均通過該報警喇叭發出音響信號，事故、預告信號采用不同類型的音響，在沒有人為復歸的情況下，報警音響將過一段時間后自動解除。可以通過控制信號盤上的人機界面對該音響時間、音響聲音進行設定。

(二)變電所維護計算機功能

1.維護功能。全線配置變電所維護用便攜計算機。維護計算機與通信控制器的通訊采用標準以太網接口或RS232口，維護人員只需將維護計算機與通信控制器相連，利用提供的計算機監控系統軟件調出、輸入變電所綜合自動化系統采集的數據及參數，即可自動完成對綜合自動化系統的維護。每臺計算機容量將覆蓋全線各被控站，功能應適用于全線的牽引、降壓變電所。

(三)系統故障診斷功能。RT21-SAS系統內的任何監控單元發生故障，均提供報警功能，系統報警功能不影響整個網絡系統和監控系統的正常運行。變電所監控計算機人機界面和中心綜合監控系統人機界面上均顯示這些報警信息并以聲光報警形式提醒運行人員注意。

(四)控制范圍。RT21-SAS牽引降壓變電所綜合自動化系統實現對40.5kV開關柜斷路器及三工位開關、1500V斷路器、再生能裝置斷路器、再生能電動隔離開關、接觸網電動隔離開關、0.4kV進線斷路器、母聯斷路器、三級負荷總開關，主要供電回路的0.4kV斷路器的控制功能。

RT21-SAS降壓變電所綜合自動化系統實現對40.5kV開關柜斷路器及三工位開關、0.4kV進線斷路器、母聯斷路器、三級負荷總開關，主要供電回路的0.4kV斷路器的控制功能。

RT21-SAS跟隨變電所綜合自動化系統實現跟隨式降壓變電所的0.4kV進線斷路器、母聯斷路器、三級負荷總開關，主要供電回路的0.4kV斷路器的控制功能。