一、        系統(tǒng)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(fā)展有著巨大潛力。（國務院批準地鐵建設有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(guī)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(fā)展期。

現(xiàn)城市軌道交通的地面建設包含AFC(自動售檢票系統(tǒng))、PIS（乘客信息系統(tǒng)）、BAS（環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)）、FAS（火災消防監(jiān)控系統(tǒng)）、PSD（車站屏蔽門系統(tǒng)）、PSCADA(電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)、MCS（主控系統(tǒng)）、SIG（信號系統(tǒng)）、NCS（網(wǎng)絡通信系統(tǒng)）九大系統(tǒng)，本文主要討論PSCADA系統(tǒng)的需求、架構及應用。

二、        系統(tǒng)要求

PSCADA(電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)：包括全線由若干個變電站綜合自動化系統(tǒng)；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎的DCS與電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)；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(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域;

地鐵行業(yè)電力監(jiān)控子系統(tǒng)與地鐵行業(yè)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）緊密集成，實現(xiàn)PSCADA子系統(tǒng)功能，共同完成變電站主要供電設備及接觸網(wǎng)（軌）等電力設備運行情況的分層分布遠程實時監(jiān)視和控制，處理供電系統(tǒng)的各種異常事故及報警事件，保障系統(tǒng)的正常運行，同時大大提升供電系統(tǒng)調度、管理及維修的自動化程度，提高供電質量，保證系統(tǒng)安全、可靠地運行。

    地鐵變電所綜合自動化系統(tǒng)與供電系統(tǒng)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(jiān)測裝置、牽引網(wǎng)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(xiàn)集中監(jiān)控。

依據(jù)智能電網(wǎng)系統(tǒng)需求，對控制工控機的要求如下： 

u通過國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證 ；

u電源及接口滿足浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等要求；

u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；

u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(xiàn)整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作；6個網(wǎng)口；6個USB;1個VGA;1個擴展槽）；

u標準19寸上架無風扇、低功耗、全密封產品；

三、        系統(tǒng)描述

PSCADA系統(tǒng)包括全線由若干個變電站綜合自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可分為兩類：

u    牽引降壓混合變電站（以下簡稱混合站）

u    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(tǒng)通過與本車站、車輛段的綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口，實現(xiàn)電力調度中心與變電所綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

變電站自動化系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結構。系統(tǒng)由變電站站級管理層、網(wǎng)絡通信層、間隔設備層組成。系統(tǒng)以供電設備為監(jiān)控對象，通過所內網(wǎng)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(tǒng)監(jiān)控單元、變壓器與整流器監(jiān)控單元、排流柜與雜散電流監(jiān)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。

下圖為PSCADA系統(tǒng)典型結構：

（圖1：PSCADA系統(tǒng)典型結構）

u    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(shù)據(jù)通訊處理、人機界面、數(shù)據(jù)庫等功能，是系統(tǒng)與運行和維護人員的接口。

u    數(shù)據(jù)通信層

站控級網(wǎng)絡

間隔級網(wǎng)絡

u    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(jiān)控單元、制動能量消耗裝置監(jiān)控單元、雜散電流監(jiān)控單元、整流器監(jiān)控單元、交直流電源系統(tǒng)監(jiān)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(tǒng)。

研祥電力行業(yè)專業(yè)級全密封工控機SPC-8231主要承擔地鐵PSCADA體統(tǒng)中運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計處理;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化控制;變電站運行發(fā)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：

（圖3:SPC-8231）

u    通過國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證

IEC 61850-3認證保證了在變電站中使用的網(wǎng)絡設備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標準則闡明了通訊互聯(lián)設備的標準環(huán)境和測試要求。通過IEC 61850-3和IEEE 1613專業(yè)認證的，能夠與變電站內的不同設備進行通訊。

u    滿足電力行業(yè)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(yè)中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設計，實現(xiàn)整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。

u    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。

u    多種通訊接口和靈活的擴展

 6個USB 2.0接口，6個千兆網(wǎng)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(tài)指示燈，可準確監(jiān)控網(wǎng)絡、串口、電源及整機工作狀態(tài); 同時1個面向用戶開放的行業(yè)I/O擴展槽方便用戶根據(jù)需要自行選擇I/O模塊。

u    采用模塊化設計

客戶可根據(jù)實際使用情況，配置串口功能模塊，實現(xiàn)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(yè)功能擴展卡，通過自定義接口實現(xiàn)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 。

u    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(fā)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(yè)級產品推薦：研祥SPC-8231

本文論述了地鐵PSCADA綜合變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征、結構及其應用。綜合變電站綜合自動化系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程，要實現(xiàn)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(fā)展規(guī)劃及地鐵行業(yè)應用需求，不斷的推出更專業(yè)的產品滿足未來智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。

附一：

智能電網(wǎng)專業(yè)級低功耗耗無風扇產品SPC-8231

u    產品概述

SPC-8231是一款專門針對電力行業(yè)且面向未來數(shù)字化變電站的專用產品，并嚴格遵循IEC61850標準和數(shù)字化變電站的特殊要求，能夠為變電站、電廠等嚴酷工業(yè)應用環(huán)境提供理想的通信解決方案?？蓮V泛應用于變電站遠動終端管理、智能電網(wǎng)調度通信管理機和地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）。

u    主要功能特點

◆板載Intel@  ATOM™ D525 1.8GHz處理器；

◆板載2.0GDDRⅢ內存,最大支持2.0G內存；

◆支持6個RJ45 10/100/1000網(wǎng)絡接口；

◆支持10個串口，RS232/485/422模塊可選，采用光電隔離設計，帶2.5KV隔離保護；

◆支持可插拔110/220VACDC 100W雙電源冗余供電，且支持失電報警功能；

◆可以通過中國電科院電力四級認證，適合電力自動化對苛刻環(huán)境的要求；

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