SCADA系统在地铁供电方面的应用价值

摘要：地铁电源系统通常包括电力系统，牵引系统，电力照明系统和SCADA系统。SCADA系统具有信息完整、效率高，对电力系统健康状况的准确理解，系统故障诊断快速，决策快速等优点，是配电的重要工具。

关键词：SCADA系统；地铁供电；应用价值

前言

SCADA系统在地铁电力系统中的应用，将电力监测、时钟控制、预警通信、电力调度等模块进行了集中整合，实现了电力自动化远程遥控。而SCADA系统组态灵活、先进、功能强大等多种优良特点的发挥，可在保障地铁电力系统稳定安全运行的同时，最大程度地节约地铁电力调度经济损耗，提高地铁运行效益。

一、SCADA系统介绍

地铁分配系统负责为地铁的各种系统供电。根据功能，可分为高压电力系统，牵引电力系统和电力照明电力系统。高压电力系统负责将城市电网的高压电力转换为地铁牵引供电系统和电力照明系统所需的电压，包括主变电站，牵引供电系统负责轨道电动车辆的电能，其包括接触网络。用于照明的电源系统为各种类型的照明，自动扶梯，风扇，泵等提供电力和设备、通信、信号，自动控制和其他设备的电力，并且由电压降低组成。

SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。在地铁电力系统中，SCADA系统主要是对高压电力系统和牵引电力系统这部分的信息数据进行“四遥”（即遥信、遥测、遥控、遥调），其应用最为广泛，技术发展也最为成熟。

二、SCADA系统的基本结构

SCADA系统的基本组成部分主要包括监控中心，信号通道和监控站。它可以监督，检查，控制和维护整个牵引变电站和相关电源设备的整条线路。监控中心主要由收集和发送数据的服务器，工程师的操作平台，监控工程师和大型显示器组成，以及用于处理、分析、传输、存储和平台控制所有数据的命令传输。它会检测每个设备的运行状态。监控目标站主要包括在后台运行的监控计算机，信息传输路径，下级计算机和PLC，并处理，分析和存储由每个设备的数据和信号传输的数据监控。

SCADA系统的软件平台主要包括用于收集和处理操作生成的数据的平台，分布式远程操作平台，以及数据库分组状态和相关图形的分组状态。有监控平台和计算机执行平台，可以形成数据报告，同时能够连接和保护其他系统。从应用的角度来看，SCADA系统包括配置和操作，两个系统配置包括监控接口，分布式远程控制，数据库分组，数据报告分组和信息处理分组。它是分开的。该操作分为数据收集、分析、处理、控制和监视接口以及与主系统的外部连接。

三、SCADA系统的特点

3.1实时性与开放性

实时性能是在地铁电力部门中运行SCADA系统的基本要求，在日常生产过程中，必须保证信息及时准确传输。在实际操作中，SCADA系统主要采用完全开放的架构系统，具有出色的模块集成和扩展能力。

3.2稳定性与安全性

在SCADA系统的实施过程中，可以选择大多数主模块冗余配置并与小型服务器的应用相结合，有效避免单节点故障对系统功能的影响，优化设计的操作系统平台可以有效避免网络病毒对系统运行安全的影响。

3.3多任务性及可维护性

地铁电力系统运行模块的多样性决定了SCADA系统任务的差异性。需要完整的维护服务系统设置，以确保SCADA系统的平稳运行。SCADA系统本身具有出色的在线远程诊断性能，可为网络设备的远程维护提供有效的基础。

四、SCADA系统在地铁供电系统的应用价值

4.1提高电力调度效率

在地铁运营过程中，若没有SCADA系统，则在电力调度工作中需要采用人工电话调度方式，而这种方式工作效率极低，送电时间一般在85rain以上，对其他停送电作业效率造成了严重的阻碍。而采用SCADA系统后，可以利用SCADA系统自带远程遥控功能，实现全线路停送电卡片遥控，从而在25min内实现停送电，有效提高了电力调度效率。

4.2提高地铁运行经济效益

以深圳地铁二号线为例，有1座110KV主变电所，29个车站变电所，1个车辆段变电所，1个停车场变电所，共有三十二个变电所。如果没有SCADA系统，变电所就必须有人值班，以每个值班点安排值班人员8人计算，共需变电值班人员256人。有了SCADA系统以后，变电所可以实行无人值班，地铁运营人员就可减少变电运行值班人员256人，如果以每人年薪6万元计算，每年可节省工资开支1536万元。到2011年6月底，深圳地铁集团有4条地铁线路投入运营，可减少变电运行值班人员约1000人，每年可节省工资开支约6000万元。

4.3提高故障处理效率

在城市轨道交通供电体系中，SCADA系统是非常重要的组成模块，对整体城市轨道交通的稳定运行有非常重要的作用。在地铁非正常运营阶段，电力调度人员可利用SCADA系统远程遥控功能，迅速调整地铁运行方式，保证电力资源正常供应，避免地铁供电长时间中断导致的地铁列车晚点。

五、SCADA系统在地铁供电领域的应用

SCADA系统传统上使用无线电和直接有线连接的组合，尽管SONET／SDH也经常用于铁路和电站等大型系统。SCADA系统的远程管理或监控功能通常被称为遥测。一些用户希望SCADA数据通过他们预先建立的公司网络传输，或者与其他应用程序共享网络。不过，早期低带宽协议的遗留问题依然存在。SCADA协议设计得非常紧凑。许多设计仅在主站轮询RTU时发送信息。典型的传统SCADA协议包括ModbusRTU、RP一570、Profibus和Conitel。这些通信协议，除了Modbus之外，都是SCADA厂商特有的，但是被广泛采用和使用。标准协议是IEC60870—5—101或104、IEC61850和dn3。这些通信协议被所有主要SCADA供应商标准化和认可。这些协议中的许多现在都包含通过TCP／IP操作的扩展。尽管传统网络规范（如TCP／IP）的使用模糊了传统网络和工业网络之间的界限，但它们各自满足了根本不同的要求。网络模拟可与SCADA模拟器结合使用，以执行各种“假设”分析。随着安全需求的增加和关键基础设施保护，卫星通信的使用也越来越多。这样做的主要优点是，基础设施可以是独立的（不使用公用电话系统的电路），可以具有内置加密功能，并且可以根据SCADA系统运营商要求的可用性和可靠性进行设计。现代运营商级系统提供SCADA所需的服务质量。RTU和其他自动控制器设备是在互操作性的行业标准出现之前开发的。在较大的供应商中，也有创建自己的协议来“锁定”客户群的动机，汇编自动化协议列表。0LEforprocesscontrol（OPC）可以连接不同的硬件和软件。独立于供应商的协议。OPCUA正开始被多个SCADA供应商广泛采用。自1998年左右以来，几乎所有主要地铁制造商都提供了集成的HMI／SCADA系统，其中许多使用开放和非专有的通信协议。许多专门的第三方HMI／SCADA软件包，提供了与大多数主要PLC的内置兼容性，也进入了市场，允许机械工程师、电气工程师和技术人员自行配置HMI。而不需要软件程序员编写的定制程序。远程终端单元（RTU）连接到物理设备。通常，RTU将来自设备的电信号转换成数字值。例如来自开关或阀的打开／关闭状态，或者测量值，例如压力、流量、电压或电流。通过将这些电信号转换并发送到设备，RTU可以控制设备。

结束语

在地铁供电领域中应用SCADA系统可以显著提高供电的自动化水平，还能加强地铁电力系统检修的质量和效率，从而更好地保障地铁供电系统的安全和稳定性。因此，SCADA系统在地铁供电领域中有着广阔的应用空间。

参考文献：

[1]曾德容地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[D]．西南交通大学，2014

[2]李士达基于SCADA系统的铁路工程及其在设备故障诊断中的研究与应用[D]．华北电力大学，2014