《2022年第三章高速铁路供电监控系统调度中心系统_1213（29页）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年第三章高速铁路供电监控系统调度中心系统_1213（29页）（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精选word文档 下载可编辑第三章 高速铁路供电监控系统调度端第一节 高速铁路供电监控系统调度端的组成在高速铁路供电监控系统（PSCADA）中，调度端能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的供电系统设备运行情况，完成天窗作业，处理影响整个供电系统正常运行的事故和异常情况，将分散在几十公里、几百公里以上至上千公里以外和变电所、分区厅、开闭所、配电所表征铁路供电系统设备运行状态的信息，迅速、正确、可靠地收集，及时以友好人机界面向调度员显示，并对所有数据进行分析，处理，存储及打印，并转发其它系统共享。因此调度端（主站、调度中心）是高速铁路供电监控系统的指挥调度中枢。高速铁路供电监控系统调度端通常又可称
2、为高铁PSCADA主站系统。一、高速铁路供电监控系统调度中心的系统架构依据国家中长期铁路网规划，中国铁路客运专线将分别在管辖有客运专线的路局设置客运专线调度所，并在铁道部设置客运专线总调度中心，统筹实施对客运专线的统一调度指挥。高速铁路供电监控系统充分考虑中国铁路客运专线 “n1”调度指挥模式的需要，无论是位于部调度中心的高铁PSCADA主站系统，还是位于各路局调度所的高铁PSCADA主站系统均采用统一的硬件平台和系统软件平台，并通过通信传输承载网络将上述调度主站系统与各被控站系统联结起来，从而构成覆盖全国范围客运专线的PSCADA系统。高速铁路供电监控系统的构成分为三层：（1）高速铁路供电监
3、控系统部调度中心系统；（2）高速铁路供电监控系统区域调度所系统，目前包括全路18个铁路局；（3）现场设备层，包括：1）设置在客运专线沿线的牵引变电所、AT分区所、开闭所、AT所内的牵引变电所综合自动化系统。2）设置在客运专线沿线的电力变配电所内的电力变配电所综合自动化系统。3）设置在客运专线沿线的站场变电所、区间 站场箱变、高压环网柜内的电力远动监控终端(RTU)。4）用于接触网开关监控的接触网开关控制系统。图3.1 分布式调度模式PSCADA系统将实现与客运专线总体技术框架下统筹规划建设的客运专线运营调度系统、综合视频监控系统、综合维修管理信息系统、既有线电调系统的双向互连互通；与火灾报警系
4、统（FAS）、时钟系统、国家电网调度系统实现单向的互连互通。PSCADA系统与外部系统的接口如图3.2所示：图3.2 PSCADA系统与外部系统的接口高铁PSCADA主站系统采用当今先进的分层、分布式控制技术。调度主站分为两层，第一层是位于铁道部调度中心的调度中心系统，第二层是分布在各路局的调度所系统。实现对全国范围内客运专线供电系统的调度指挥工作。调度中心系统或调度所系统均采用统一的硬件平台和系统软件平台，并在此统一的软硬件基础平台上构建多层、基于SOA服务驱动的和基于COM组件的应用软件体系结构，同时还辅以统一完善的系统管理和安全保障体系，满足PSCADA系统的互操作性 互联性，应用的可移
5、植性 可伸缩性，以及应用的集成性要求。高铁PSCADA主站系统的技术架构如图3.3所示：图3.3 高铁PSCADA主站系统的总体技术架构图高铁PSCADA主站系统基础硬件平台采用国际著名网络设备供应商思科（CISCO）公司的网络通信设备构成系统的网络通信平台，采用国际著名的计算机系统供应商IBM公司的刀片服务器、工作站计算机和SAN光纤存储系统构成了系统的计算平台。在该统一的基础硬件架构平台上，采用双机、双网、双存储光通道热备方式的冗余措施，确保在系统体系架构的关键部分消除单点失效；采用刀片式服务器、模块化的网络交换机和UPS设备等，确保硬件架构的高可扩展性。高铁PSCADA主站系统的系统软件
6、平台采用了Windows操作系统，并在此基础上配置了数据库管理系统、集群管理系统和备份系统，通过其提供的数据备份恢复、系统恢复、数据日志、故障处理等系统故障对策，提高系统的高可靠性。在统一的系统软件平台的支撑下，高铁PSCADA主站系统以具备高可靠性、移植性、扩展性、维护性的、成熟通用的Wonderware ArchestrA作为二次开发的软件平台, 并在此基础上二次集成开发PSCADA系统的各种应用软件。二、高速铁路供电监控系统调度中心的硬件结构分别设置在各路局客专调度所的高铁PSCADA主站系统均遵循相同的配置原则，只是具体的设备数量将依据各调度所管辖的客运专线总里程数而变化。高铁PSCA
7、DA主站系统的配置原理如图3.4所示：图3图3.4 PSCADA主站系统配置原理图如图3.4所示，高铁PSCADA区域调度所内的主要硬件设备包括：1.计算机网络设备：核心交换机、接入交换机、光纤存储交换机、数据采集交换机、接口交换机。负责实现高铁PSCADA主站系统中各计算机节点或存储设备间的数据交换；2.数据库服务器组：包括历史数据服务器、应用及通信服务器、配置服务器、备份服务器、WEB服务器、接口服务器，用于完成系统的数据库管理、历史数据存储、SCADA业务逻辑处理、实现与被控站系统的通信、实现与外部接口系统的通信、系统配置管理、系统备份等功能；3.SAN存储系统：磁盘阵列、磁带库。用以完
8、成对系统的所有静态及历史数据的存储；4.维护及域名管理台：负责提供系统的各种增、添、修、改等SCADA维护功能以及IT系统的域管理功能；5.调度台：牵引调度工作站、电力调度工作站。负责提供调度员用于日常调度操作的人机界面；6.调度管理台：调度长及统计分析工作站、维修管理工作站。提供与调度事务相关的各种管理功能，如调度范围调整、统计分析、设备履历查询、停送电计划签收等功能；9.网络管理及安全设备：病毒防护工作站、网管工作站，IPS入侵监测设备、防火墙。用于确保系统的网络安全，实现病毒防护、防火墙隔离、入侵检测等功能；10. 其它配套设备：包括打印机、时钟等，用于完成系统的打印、时钟同步等功能高铁
9、PSCADA主站系统内各硬件设备的功能分别为：为了确保系统的高可靠性，高铁PSCADA主站系统中的所有关键设备，包括局域网络设备、服务器、调度台均采用冗余配置。（一）计算机网络设备高铁PSCADA主站系统内部的局域网络根据不同的数据业务，分别独立设置了数据处理网、数据采集网、光纤存储网(SAN)和接口局域网，这4个子网相互独立，从而实现业务数据与通信数据的分流，降低了网络负载，提高系统响应时间。数据处理网在网络构成上，采用配置冗余的核心交换机构成数据处理网络。核心交换机可以通过扩展接口插件的方式方便地进行进一步的扩展，而且不影响其带宽。PSCADA主站网络采用客户机 服务器和浏览 服务器相结合
10、的数据应用模式，监控网络结构采用冗余快速交换以太网。正常情况下双网同时工作，并可根据需要分担不同的数据传输或平衡网络负荷。网络采用交换式以太网，通信协议采用TCP IP协议，网络传输媒介可为超5类双绞线或光纤，通信速率为1000Mbps自适应。系统在局域网内采用Client Server模式的通信方式。在初始化时通过配置文件对所有网络节点分配了其所处理的数据点。当系统运行时，网络节点计算机的应用程序通过网络通信协议，以客户机身份向相关节点请求数据服务，以获得所需的实时数据或历史记录数据。系统网络具有足够的扩展能力及良好的扩展性能，既能保证今后系统的扩容，又能保证客户机的增加不影响网络的各项性能
11、指标，从而满足将来既有线接入的要求。（二）服务器组设置高铁PSCADA主站系统的主要业务包括SCADA数据处理、远动通信管理、历史数据存储、接口管理及WEB发布等，根据上述不同的业务处理类型，高铁PSCADA主站系统中的服务器组按照不同的处理业务，分别设置了接口服务器组、数据库服务器组、应用及通信服务器组。接口服务器组中包括接口服务器、WEB服务器；数据库服务器组中包括配置服务器、备份服务器、历史数据服务器。其中接口服务器、WEB服务器、配置服务器、备份服务器的数量采用固定配置，而历史数据服务器、应用及通信服务器的数量根据系统的监控容量而变化。1、历史数据服务器历史数据服务器系统如图3.5所示
12、：图3.5 高铁PSCADA主站系统历史数据服务器配置图从可靠性方面考虑，为高铁PSCADA主站系统配置冗余的历史服务服务器对（可以扩展为多对），用于监控系统历史数据的存储。历史数据服务器组通过2台SAN光纤存储交换机与磁盘阵列相连。每组历史数据服务器采用双机冗余配置，集群工作方式，即可实现正常情况存储任务的负载均衡，又可实现故障情况下的双机互备。当组内的2台历史数据服务器均故障时，其它组的任何一台历史数据服务器可以被部署来接替故障服务器组的工作，从而实现了双机热备加N1冷备的双重备用方式，大大提高了历史数据存储的可靠性，另外还配置了备份服务器及磁带库对系统及数据进行备份，进一步保证系统的可靠
13、性。服务器系统采用了虚拟技术，硬件使用刀片服务器，其优势在于：所有服务器均插在一台刀片中心机架中，结构紧凑，节约空间，同时由于统一考虑了电源与散热问题，既保障了可靠性又节约了运营维护成本。2、应用及通信服务器应用及通信服务器系统方案如图3.6所示：图3.6 PSCADA主站应用及通信服务器配置图从可靠性方面考虑，调度所配置了多套应用及通信服务器组，每套应用及通信服务器均采用双机冗余配置，并通过心跳监测网交互信息，当有应用及通信服务器故障时，其他服务器能够立刻顶替故障机运行，接管其业务；当组内的2台应用及通信服务器均故障时，其SCADA处理业务可以部署到任何一组的任何一台应用及通信服务器上，从而
14、实现了双机热备加N1冷备的双重备用方式，大大提高了SCADA业务处理的可靠性。应用及通信服务器主要完成功能：（1）遥控处理接收来自调度工作站的有关遥控操作的命令或上送报文，并进行相应的处理。（2）遥信处理接收来自被控站系统的遥信报文，对于开关位置信号，刷新开关状态；对于满足报警条件并反映了供电系统及供电设备非正常运行状态下的非紧急故障信号（预告）及发生事故后的紧急故障信息（事故）进行相应的显示及报警。（3）遥测处理1）模拟量处理：遥测量的计算：通过遥测库中定义的特性曲线，由遥测测量值计算出工程值，并进行相应处理；遥测越限的判断：根据数据库中上限、下限的定义，确定是否越限，统计越限时间、复限时间
15、及持续时间等；遥测极值的统计：在所定时间范围内，统计遥测点的最大、最小值等。2）脉冲量处理：传送数值定义至数据库地址、增量和刻度计算以及限值校验等。（4）作为调度所与被控站间的通信联络层，不仅对所管辖的所有被控站下发来自调度所的各种信息和命令，同时要处理和接收来自被控站的有效的信息，担负上、下行信息的接收、发送、预处理、通道状态的监视等任务。（5）允许接入多种通讯规约，包括IEC60870-5-104等标准通信规约，易于实现与不同类型的被控站装置的接口。还提供多种方式来定制特别的通讯连接协议，如ToolKit、RPM等。3、配置服务器配置服务器的方案如图3.7所示：图3.7 PSCADA主站配置服务器配置图为调度所设置的配置服务器通过SAN交换机连接到磁盘阵列上，配置服务器建立开发的配置文件存贮在
