摘 要 ：在城市軌道交通的運作過程中，電力監控系統很好地監控了各個配電所、電力裝置以及接觸網等的運作情況，這對于城市軌道交通的安全穩定運作有着關鍵性的作用。是以，随着當今城市軌道交通事業的不斷發展，城市軌道交通的電力監控系統越來越受到人們的重視。該文對城市軌道交通的電力監控系統進行了分析，首先對城市軌道交通的電子監控中心排程系統進行了研究，然後對城市軌道交通電力監控變電所的綜合自動化系統進行了研究，希望可以給當今城市軌道交通的良好運作與發展提供幫助。
關鍵詞 ：城市軌道交通 ；電力監控系統 ；變電所；安科瑞 李亞俊 ；
0 前言
随着經濟的不斷發展，城市化程序的加快使得城市的各項基礎設施逐漸完善。尤其是城市軌道交通技術的發展，讓城市居民的生活變得更加便捷。将電力監控系統應用到城市軌道交通的運作過程中，可以進一步提升城市軌道交通的供電品質，保障城市軌道交通安全穩定的運作，這對于當今城市軌道交通的發展以及城市經濟的發展都有着深遠的影響。
1 城市軌道交通電力監控中心的排程系統研究
1.1 系統的構成
城市軌道交通電力控制中主要應用的控制系統是 PSCADA電力控制系統，這是一個基于計算機區域網路結構的分層分布式系統。該系統的硬體部分主要由 3 個部分組成。（1）電力排程系統。（2）供電複示系統。（3）通信通道。在系統的配置過程中，主要是通過現有的裝置來進行網絡單元的配置，系統包括伺服器、雙區域網路絡、交換機、工作站、UPS 以及列印機等裝置。表 1 是對其主要裝置和功能總結表。
表 1 城市軌道交通電力監控中心排程系統的主要裝置和功能
1.2 電力排程系統
1.2.1 區域網路絡
在電力排程系統之中，區域網路絡的結構是互為備用的雙以太網，在系統正常運作的過程中，雙網的工作同時進行，可以分攤不同資料的傳輸工作，使網絡負荷達到平衡。如果其中一個網絡發生故障，系統會及時發出警報，而無故障的網絡就會在一定的時間内承擔全部的資料傳輸工作，保證系統的正常運作。系統會根據資料的不同功能要求對其進行劃分，這樣就可以進一步提升系統的網絡傳輸效率，同時提升網絡的可靠性與安全性。網絡采用的是開環總線型的結構，并進行了以太網交換機的配置，将 TCP/IP 作為通信協定，以光纖作為傳輸的媒介，通信速率可以達到 100 mbps 以上，系統網絡的擴充性很好，在增加網絡節點的時候也不會對網絡性能造成不利影響。
表 2 是區域網路網絡性能名額要求表。
1.2.2 伺服器
伺服器分為實時伺服器和曆史伺服器。實時伺服器共有2 套，其功能與性能都十分接近，可以對資料流進行管理和控制，同時也可以校驗資料，以此來保證資料庫的一緻性，同時可以在雙機工作狀态中進行線上檢測。另外，實時伺服器也可以對背景的資料進行處理，并實作網上的節點資源配置設定管理。在其中的一套伺服器出現故障時，另一套伺服器會代替其工作，并通過列印機列印出故障資訊，使其顯示在另一台伺服器的畫面上。曆史伺服器也有 2 套，并且有着完全相同的功能，可以對系統的曆史資料進行處理和管理，并提供曆史資料查詢功能。
表 3 是伺服器各項名額要求表。
1.2.3 工作站
工作站分為操作員工作站、資料文檔工作站以及系統維護工作站。操作員工作站可以對相關人員的監視、控制以及排程管理工作進行協調，操作員工作站也有2個，可以對各種資訊同時進行監視，但是同一時刻隻允許其中一台下達控制指令。資料文檔工作站可以對各種報表以及實時資料進行選擇、積累、統計、組合等加工，并生成各種報表。系統維護工作站可以對系統中的軟體進行維護，對運作參數進行定義，并實作資料庫的定義、編輯以及修改等功能。
表 4 是工作站處理器和記憶體的名額要求表。
1.2.4 中心 UPS 電源
在控制中心的機房中，所有裝置的電源都是由集中供電系統 UPS 來提供的，而在這個綜合管理系統中，所有的 UPS接口都在配電櫃端子外側。
表 5 是其各項參數的具體要求表。
1.3 供電複示系統
供電複示系統主要的功能是為營運人員提供一個全線監控平台，進而靈活地監視接觸網運作情況以及全線散雜電流的情況，可以及時了解事故資訊，進一步提高事故的處理效率。另外，供電複示系統也可以和控制中心進行遠端通信，發送或接收維修排程計劃，進而讓檢修人員可以獲得第一手資料。
2 城市軌道交通電力監控變電所綜合自動化系統研究
2.1 系統的構成
城市軌道交通電力監控變電所綜合自動化系統主要可以分為3層。第1層是站級的管理層，第2層是網絡通信層，第3層是間隔裝置層。站級管理層的主要的裝置有站控主單元、交換機、報警系統以及電源等。網絡通信層的主要裝置是通信網絡以及接口。間隔裝置層的主要裝置有控制單元、智能測控單元以及資訊采集單元等。
2.2 站級管理層
2.2.1 控制信号盤
在系統中，控制信号盤應該在變電所的控制室裡進行安裝，其防護等級應該在 IP40 及以上，控制信号盤的主要裝置有人機接口單元、站控主單元以及測控裝置等，同時也應該給列印機以及便攜式計算機預留出足夠的位置，以便裝置的活動支架可以自由拉出。同時，在控制信号盤上也應該進行報警裝置的設定，報警裝置應該設定預警以及報警 2 種不同的音響，并使控制信号盤的開關可以實作投入和排除 2 種模式的轉換，報警裝置的音響應該可以自動複歸，并可以對報警的時間進行調整。另外，在控制信号盤上也應該對有關的試驗繼電器、控制信号繼電器、報警信号燈以及軌電位變送器等裝置進行設定。在控制信号盤上也應該安裝兩插頭以及三插頭的 220 V 交變電流插座，插座的容量都應該在 10 A 以上，這樣才可以為測試裝置提供足夠的電能。
2.2.2 站控主單元
在整個變電所中，站控主單元是其資訊的中心，其組成部分有主處理器子產品、電源子產品以及各類的接口子產品等。通過站控主單元，可以在所有的系統、裝置以及工作站之間傳輸資訊，同時也可以對來自于電力排程中心的指令或變電所的指令進行接收，并将其發送給各個基礎裝置。另外，站控主單元也會對基礎裝置中的各類資訊進行采集和處理，它有着強大的處理功能和良好的恢複功能，其輸入接口和輸出接口都可以擴充。
2.2.3 通用控制單元
通用控制單元的主要組成部分有半機箱和标準的 I/O 子產品。在通用控制單元中，采用子產品化的方式對控制裝置進行設計，其配置有着靈活的特點，在總插槽數量一定的情況下，可以對其中的各個系統進行任意形式的組合，可實作直流測量、控制以及開關量采集等功能，在實際的應用過程中，雙CAN 接口可以使其與通信控制器之間形成良好的連接配接，進而形成一個分布式的、面向使用者的變電站自動化系統。
2.2.4 一體化監控計算機
在系統的控制信号盤的前面闆上，會配置工業一體化工作站以及鍵盤等裝置，利用浏覽器中的操作功能鍵，采用資料輸入的形式或者是菜單檢索的形式可以對系統中所有的事件資訊、測量資訊等進行檢視，并以漢字的方式将這些資訊資料顯示在人機對話界面中，進而實作系統的一體化集中監控。
3 網絡通信層
3.1 所内監控網絡
所内監控網絡的組成部分有網絡接口裝置以及通信網絡，可對單網結構、光纖以太網以及網絡拓撲結構進行星型連接配接，如果一個節點出現故障，其他的網絡節點不會受到影響，很容易找到故障，并将故障隔離。在監控網絡的通信速率是10/100 M，通信協定是 TCP/IP 通信協定，在聯網設計的過程中對應用層的通信協定進行确定。
3.2 交換機
交換機包括所内的組網交換機以及遠端通道擴充的交換機。前者可以避免所内的通信網絡受到電磁信号的幹擾，滿足變電所通信技術的綜合性、自動化測量要求，并對變電所進行控制與保護，後者可以對通信通道進行遠端擴充。
4 間隔裝置層
在間隔裝置層中，變電所綜合自動化系統要接入各個機電裝置中分散安裝的微機保護測控單元、智能測控單元以及資訊采集單元等單元，現場裝置通過硬點輸出的形式進行設定。在變電所的綜合自動化系統中，所有間隔單元的組網形式都應該和變電所内的通信組網形式一緻，然後再納入系統中。
5安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統解決方案
5.1概述
針對使用者變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關櫃綜合測控裝置、電氣接點無線測溫産品、電能品質線上監測裝置、配電室環境監控裝置、弧光保護裝置等裝置組成綜合自動化的綜合監控系統，實作了變電、配電、用電的安全運作和全面管理。監控範圍包括使用者變電站、開閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和資訊傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組态化的系統，适用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和使用者變電站，可實作對變電站全方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運作提供了堅實的保障。
5.2應用場所
适用于軌道交通，工業，建築，學校，商業綜合體等35kV及以下使用者端供配電自動化系統工程設計、施工和運作維護。
5.3系統架構
Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場裝置層，組網方式可為标準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據使用者用電規模、用電裝置分布和占地面積等多方面的資訊綜合考慮組網方式。
5.4系統功能
5.4.1 實時監測：直覺顯示配電網的運作狀态，實時監測各回路電參數資訊，動态監視各配電回路有關故障、告警等信号。
5.4.2 電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接檢視該回路詳細電參量。
5.4.3 曲線查詢：可以直接檢視各電參量曲線。
5.4.4 運作報表：查詢各回路或裝置指定時間的運作參數。
5.4.5 實時告警：具有實時告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。
5.4.6 曆史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，友善使用者對系統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。
5.4.7 電能統計報表：系統具備定時抄表彙總統計功能，使用者可以自由查詢自系統正常運作以來任意時間段内各配電節點的用電情況。
5.4.8 使用者權限管理：設定了使用者權限管理功能，可以定義不同級别使用者的登入名、密碼及操作權限。
5.4.9 網絡拓撲圖：支援實時監視并診斷各裝置的通訊狀态，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。
5.4.10 電能品質監測：可以對整個配電系統範圍内的電能品質和電能可靠性狀況進行持續性的監測。
5.4.11 遙控功能：可以對整個配電系統範圍内的裝置進行遠端遙控操作。
5.4.12 故障錄波：可在系統發生故障時，自動準确地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況。
5.4.13 事故追憶：可自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩态資訊。
5.4.14 Web通路：展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況資訊，裝置通信狀态，用電分析和事件記錄。
5.4.15 APP通路：裝置資料頁面顯示各裝置的電參量資料以及曲線。
6 結語
綜上所述，城市軌道交通的發展不僅友善了當今城市居民的生活，同時也有效促進了城市的經濟發展，城市軌道交通的安全穩定運作也越來越受到社會各界的關注。基于這一情況，我們應該将電力監控系統合理應用到城市軌道交通的運作監控與管理中，通過先進的技術與裝置，對城市軌道交通的各種運作情況進行實時監控。這樣才可以保證城市軌道交通的穩定運作，提升其運作的安全性，這對于城市居民交通需求的滿足以及城市經濟的良好發展都有着重要意義。
參考文獻
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[2] 陶旭東 . 城市軌道交通電力監控系統的設計及發展 [J]. 科技風，2018（18）：163.
[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版本