廣州地鐵8號(hào)線北延段電力監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備設(shè)計(jì)方案研究

陳乃海

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電氣化處，710043，西安∥工程師)

1 既有系統(tǒng)

廣州地鐵2、8號(hào)線電力監(jiān)控主站設(shè)置于公園前控制中心。該控制中心于2010年完成了2、8號(hào)線拆解工程。

目前，廣州地鐵2、8號(hào)線電力監(jiān)控主站系統(tǒng)共用1套通信前置系統(tǒng)、局域網(wǎng)絡(luò)、主備服務(wù)器、維護(hù)工作站以及打印機(jī)等外圍設(shè)備。調(diào)度大廳按電調(diào)、行調(diào)、環(huán)調(diào)分為3組，每組獨(dú)立地對(duì)1、2、8號(hào)線監(jiān)控和調(diào)度管理。2、8號(hào)線在赤沙車輛段供電車間設(shè)置了1套供電復(fù)示系統(tǒng)，采用光纖通道與主站系統(tǒng)通信。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主站服務(wù)器采用的南瑞RT21-SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)與通信前置系統(tǒng)均為2010年拆解工程中新購(gòu)置的設(shè)備，其余設(shè)備如以太網(wǎng)、工作站、打印機(jī)等為2002年購(gòu)置，已使用近10年。UPS(不間斷電源)額定功率為20 kVA，負(fù)荷率達(dá)到80%，且正在施工中的電氣微機(jī)防護(hù)與巡檢系統(tǒng)將在公園前控制中心電力監(jiān)控設(shè)備機(jī)房設(shè)置主站系統(tǒng)，故在本次改造中應(yīng)考慮UPS設(shè)備的更新。通信前置系統(tǒng)設(shè)計(jì)為64個(gè)通道，既有2、8號(hào)線主變電所及車站(車輛段、停車場(chǎng))變電所共接入43個(gè)通道，整合了UPS等資源后，將共使用46個(gè)通道，剩余18個(gè)通道可用。本次設(shè)計(jì)需使用15個(gè)通道，故通信前置系統(tǒng)滿足本次設(shè)計(jì)的要求，且具備擴(kuò)展條件。

公園前控制中心設(shè)備機(jī)房較為緊張，無(wú)獨(dú)立的設(shè)備機(jī)房供電力監(jiān)控專業(yè)使用。目前廣州地鐵1、2、8號(hào)線共用1間設(shè)備機(jī)房，機(jī)房布局較為緊湊，但通過(guò)合理布局，仍有可利用的空間。新增一套主站系統(tǒng)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(gè)變電所供電設(shè)施納入電力監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)施方案須保證不影響正常的運(yùn)營(yíng)工作，在實(shí)施過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡。

電力監(jiān)控主站系統(tǒng)功能要求與既有2、8號(hào)線保持一致。具體功能有遙控、遙信、遙測(cè)、主要控制閉鎖、調(diào)度管理、用戶畫面顯示、信息打印、大屏幕系統(tǒng)顯示、培訓(xùn)、口令、系統(tǒng)的維護(hù)、修改、擴(kuò)展、自檢、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)歸檔和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。

變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能也需與既有2、8號(hào)線保持一致。具有各種設(shè)備的控制、監(jiān)視、聯(lián)鎖/閉鎖、電流、電壓、功率、電度的采集等功能［1］。

3 系統(tǒng)主站方案比選

根據(jù)既有2、8號(hào)線電力監(jiān)控系統(tǒng)主站現(xiàn)狀，8號(hào)線北延段主站系統(tǒng)設(shè)置有兩種方案。

圖1 電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖(方案一)

3.1 方案一

利用既有電力監(jiān)控系統(tǒng)主站，進(jìn)行升級(jí)改造。根據(jù)8號(hào)線電力監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀，按照通信前置系統(tǒng)通道的設(shè)計(jì)容量，可將本次北延段供電設(shè)施納入既有2、8號(hào)線主站系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度管理。具體為:對(duì)既有2、8號(hào)線電力監(jiān)控系統(tǒng)主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件升級(jí)，將8號(hào)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(hào)線調(diào)度臺(tái)統(tǒng)一管理，同時(shí)新設(shè)一套免維護(hù)UPS設(shè)備。電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖見圖1。

優(yōu)點(diǎn):在既有2、8號(hào)線電力監(jiān)控系統(tǒng)主站的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件進(jìn)行升級(jí)改造，無(wú)需增加主站系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房。2、8號(hào)線各被控站數(shù)據(jù)經(jīng)主干網(wǎng)、通信前置系統(tǒng)上傳至服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一處理。具有投資較少，施工、調(diào)試簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。此外，南瑞RT21－SCADA系統(tǒng)支持在線修改和擴(kuò)展。施工期間，與被控站變電所的聯(lián)調(diào)可在夜間列車停運(yùn)后進(jìn)行，屆時(shí)控制中心的軟硬件改造以及施工調(diào)試不會(huì)影響已運(yùn)行線路的供電和正常監(jiān)控、調(diào)度指揮。

缺點(diǎn):北延段接入既有系統(tǒng)后，主站系統(tǒng)對(duì)60余個(gè)被控站進(jìn)行調(diào)度管理，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量大，通信前置系統(tǒng)接近滿負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)較重，數(shù)據(jù)處理任務(wù)較多，實(shí)時(shí)性較差，運(yùn)營(yíng)的可靠性有所降低。且RT21－SCADA系統(tǒng)服務(wù)器等設(shè)備目前已停產(chǎn)，其備品備件的購(gòu)置存在一定難度。當(dāng)主服務(wù)器故障時(shí)，備用服務(wù)器可投入運(yùn)行，但在主服務(wù)器修理期間，將出現(xiàn)無(wú)備用服務(wù)器的情況。

3.2 方案二

新設(shè)電力監(jiān)控系統(tǒng)主站，實(shí)行2、8號(hào)線中央級(jí)設(shè)備拆解。即在控制中心新設(shè)1套電力監(jiān)控系統(tǒng)主站，將既有8號(hào)線及8號(hào)線北延段的供電設(shè)施納入新設(shè)主站系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度管理，2號(hào)線繼續(xù)使用原有系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)2、8號(hào)線中央級(jí)設(shè)備的完全拆解。

新設(shè)電力監(jiān)控系統(tǒng)主站構(gòu)成及設(shè)備配置方案為:主備服務(wù)器、前置機(jī)系統(tǒng)、維護(hù)工作站、操作員工作站、WEB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及打印機(jī)等外圍設(shè)備，并配置一套免維護(hù)UPS設(shè)備。過(guò)渡方案如下:在設(shè)備機(jī)房對(duì)新老設(shè)備進(jìn)行重新布局，再在新設(shè)的8號(hào)線系統(tǒng)上進(jìn)行8號(hào)線既有站及新站的調(diào)試工作，全部調(diào)試完成后，將整個(gè)8號(hào)線電力監(jiān)控功能全部移設(shè)至新系統(tǒng)上。

優(yōu)點(diǎn):該方案實(shí)現(xiàn)了2、8號(hào)線的中央級(jí)設(shè)備的完全拆解，使2、8號(hào)線成為完全獨(dú)立的2套電力監(jiān)控系統(tǒng)，降低了運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，提高了系統(tǒng)可靠性。另外，此方案為8號(hào)線東延段預(yù)留了接入條件?？紤]到8號(hào)線規(guī)劃向東延伸，可將東延段供電設(shè)施也納入新建的8號(hào)線系統(tǒng)主站，以完成對(duì)8號(hào)線全線供電設(shè)施的調(diào)度管理。

缺點(diǎn):該方案投資較高，施工、調(diào)試工程量較大;要求設(shè)備機(jī)房重新布局;過(guò)渡方案較為復(fù)雜;同時(shí)，為了不影響既有線運(yùn)營(yíng)，每天只有夜間的4～5 h可利用，調(diào)試的周期較長(zhǎng)。

3.3 方案比選

2個(gè)方案的比選結(jié)果見表1。從運(yùn)營(yíng)角度來(lái)看，方案二更為安全可靠，也為8號(hào)線東延段預(yù)留了條件，但投資較高，且需要對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備機(jī)房重新布局，過(guò)渡方案也較為復(fù)雜，應(yīng)進(jìn)一步研究此方案的實(shí)施時(shí)機(jī)。方案一利用既有硬件設(shè)備，較方案二節(jié)省投資約560萬(wàn)元，且對(duì)設(shè)備機(jī)房無(wú)調(diào)整要求，施工及系統(tǒng)接入較為簡(jiǎn)單，能滿足8號(hào)線北延段供電設(shè)施的監(jiān)控要求。故采用方案一作為電力監(jiān)控主站的設(shè)計(jì)方案。

表1 廣州地鐵8號(hào)線北延段電力監(jiān)控系統(tǒng)主站方案比選

4 結(jié)語(yǔ)

廣州地鐵8號(hào)線北延段電力監(jiān)控系統(tǒng)利用既有主站設(shè)備，更新UPS等設(shè)備，新建通信通道及變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，完成對(duì)該段彩虹橋主變電站和14座變電所調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)了8號(hào)線北延段設(shè)施的無(wú)縫接入，滿足了節(jié)省投資、不影響運(yùn)營(yíng)的要求。

［1］王軍平，汪文功，馮劍斌.廣州地鐵二、八號(hào)線電力監(jiān)控系統(tǒng)的拆分改造［J］.鐵道運(yùn)營(yíng)技術(shù)，2008，14(4):22.

［2］陸欣，李馭濤.廣州地鐵1號(hào)線電力監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中央級(jí)設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)［J］.鐵道通信信號(hào)，2009，45(3):43.