一、系統概述
隨著城市化進程的逐步加速,我國城市軌道交通建設未來發展有著巨大潛力。(*批準地鐵建設有3項指標——城市人口超300萬、GDP超1000億元、地方財政一般預算收入超100億元。)目前全國有近50個城市達標。伴隨投資額度的加大,城市軌道交通建設有望成為繼鐵路大規模投資之后新的投資熱點,城市軌道交通將成為“十二五”期間基礎建設投資的新貴,我國的城市軌道交通建設有望迎來黃金發展期。 現城市軌道交通的地面建設包含AFC(自動售檢票系統)、PIS(乘客信息系統)、BAS(環境監控系統)、FAS(火災消防監控系統)、PSD(車站屏蔽門系統)、PSCADA(電源監控和數據采集)、MCS(主控系統)、SIG(信號系統)、NCS(網絡通信系統)九大系統,本文主要討論PSCADA系統的需求、架構及應用。
二、系統要求
PSCADA(電源監控和數據采集)系統:包括全線由若干個變電站綜合自動化SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統,即數據采集與監視控制系統。SCADA系統是以計算機為基礎的DCS與電力自動化監控系統;它應用領域很廣,可以應用于電力、冶金、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。
地鐵行業電力監控子系統與地鐵行業的綜合監控系統(ISCS)緊密集成,實現PSCADA子系統功能,共同完成變電站主要供電設備及接觸網(軌)等電力設備運行情況的分層分布遠程實時監視和控制,處理供電系統的各種異常事故及報警事件,保障系統的正常運行,同時大大提升供電系統調度、管理及維修的自動化程度,提高供電質量,保證系統安全、可靠地運行。
地鐵變電所綜合自動化系統與供電系統的12kV開關柜、750V開關柜、0.4kV開關柜、牽引變壓器、硅整流器、配電變壓器、排流柜、雜散電流監測裝置、牽引網電動隔離開關、再生能量利用裝置、鋼軌電位限制裝置等配置的綜合測控保護裝置、智能采集裝置通過通信接口連接實現集中監控。
依據智能電網系統需求,對控制工控機的要求如下:
通過國家電科院電力四級認證、符合IEC61850-3和IEEE1613認證;
電源及接口滿足浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等要求;
電源輸入支持直流110V/220V,交流220V/50Hz供電,滿足冗余供電,支持整機不斷電更換、維護模塊電源;要求支持失電報警功能;
支持多種通訊接口和靈活的擴展(10個串口:采用光電隔離電路設計,實現整機在惡劣、復雜多變的電磁環境中穩定工作;6個網口;6個USB;1個VGA;1個擴展槽);
標準19寸上架無風扇、低功耗、全密封產品;
三、系統描述
PSCADA系統包括全線由若干個變電站綜合自動化系統,該系統可分為兩類:
牽引降壓混合變電站(以下簡稱混合站)
降壓變電站(以下簡稱降壓站)
車站、車輛段牽引降壓混合變電站綜合自動化系統通過與本車站、車輛段的綜合監控系統接口,實現電力調度中心與變電所綜合自動化系統的數據交換。
變電站自動化系統采用分層、分布式系統結構。系統由變電站站級管理層、網絡通信層、間隔設備層組成。系統以供電設備為監控對象,通過所內網絡將10kV、0.4kV交流保護測控單元、DC750V直流保護測控單元、交直流系統監控單元、變壓器與整流器監控單元、排流柜與雜散電流監控單元、軌電位限位裝置、電動隔離開關等分散布置的間隔層設備連接起來,通過工控機進行集中管理。
站級管理層
包括安裝在控制信號盤內的工控機、通信處理器、交換機、智能測控單元等設備組成。該層主要完成全站的數據通訊處理、人機界面、數據庫等功能,是系統與運行和維護人員的接口。
數據通信層
站控級網絡
間隔級網絡
間隔設備層
間隔層智能設備主要包括10kV綜合保護測控單元、750V直流開關柜保護測控單元、0.4kV低壓開關柜監控單元、制動能量消耗裝置監控單元、雜散電流監控單元、整流器監控單元、交直流電源系統監控單元、整流變壓器溫控器、動力變壓器溫控器,所有智能設備由通信方式接入綜合自動化系統。
研祥電力行業專業級全密封工控機SPC-8231主要承擔地鐵PSCADA體統中運行數據、狀態記錄統計處理;數據信息分層、分流交換自動化控制;變電站運行發生故障時能即時提供故障報警功能,指出故障問題點等等。
研祥全新的SPC-8231產品符合地鐵PSCADA設備應用重要指標:
通過國家電科院電力四級認證、符合IEC61850-3和IEEE1613認證
IEC61850-3認證保證了在變電站中使用的網絡設備的抗電磁干擾能力,IEEE1613標準則闡明了通訊互聯設備的標準環境和測試要求。通過IEC61850-3和IEEE1613專業認證的,能夠與變電站內的不同設備進行通訊。
滿足電力行業EMC指標
電源及接口具有浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等高EMC性能,同時滿足行業中絕緣性能的要求,并且串口采用電子隔離設計,實現整機在惡劣、復雜多變的電磁環境中穩定工作。
支持交直流電壓輸入、電源供電冗余
電源輸入支持直流110V/220V,交流220V/50Hz供電,且采用可熱拔插冗余模塊電源,支持整機不斷電更換、維護模塊電源。
多種通訊接口和靈活的擴展
6個USB2.0接口,6個千兆網口、10個隔離的RS-232/422/485串口;1個VGA接口,1個MiniPCIE插槽(不支持USB設備),1個CFast卡插槽,1個2.5寸硬盤接口(可兼容1.8寸SSD硬盤),1個客戶自定義功能接口;配置各接口狀態指示燈,可準確監控網絡、串口、電源及整機工作狀態;同時1個面向用戶開放的行業I/O擴展槽方便用戶根據需要自行選擇I/O模塊。
采用模塊化設計
客戶可根據實際使用情況,配置串口功能模塊,實現RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換;預留PCI-104擴展卡插槽及支架,客戶可配置行業功能擴展卡,通過自定義接口實現功能擴展。(*注意:擴展卡必須采用浮地設計);核心板、串口模塊、模塊電源均可單獨訂購。
失電報警功能
由于各種原因造成用電設備供電故障或供電中斷時,能夠及時、主動發出告警信號,避免設備由于失電停運而造成的損失。
四、結論
地鐵PSCADA應用專業級產品推薦:
本文論述了地鐵PSCADA綜合變電站綜合自動化系統的特征、結構及其應用。綜合變電站綜合自動化系統是一個系統工程,要實現全部自動化變電站自動化的功能,還有許多技術問題需要攻關解決,研祥將結合國家發展規劃及地鐵行業應用需求,不斷的推出更專業的產品滿足未來智能電網自動化系統。
研祥工控機全系列,研祥工控機可廣泛用于航空飛行系統?、機場FIDS系統、水電廠的信息系統工程、隧道窯控制系統等。
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