城市轨道交通SCADA系统概述课件

SCADA系统概述 随着生产过程自动化程度的日益提高，人们不断谋求对生产过程，特别是对于分散状态的生产过程的集中监视、控制和统计管理。为达到上述目的，SCADA系统在综合自动控制理论、计算机技术和现代通信技术的基础上迅速发展起来。SCADA系统可能是一个很简单的单一控制对象，也可能是一个很大的综合系统。例如，供电系统设有电力调度所，统一指挥供电系统在正常及事故情况下的运行工作，并集中管理沿城市轨道交通线分布的许多牵引变电所、分区亭和开闭所中的电力设备。为了保证供电系统运行的可靠性和经济性，电力调度所必须及时地掌握系统的实际运行情况。从电力调度工作出发，一方面需要收集信息，要求变电站能将断路器的位置信号、事故信号及主要运行参数等迅速、正确、可靠地反映给调度所；另一方面，调度所了解到系统的运行情况并进行判断处理后，应对变电站（包括分区亭、开闭所等）下达命令，去直接操作某些设备或调整某些参量，或完成实时控制任务。SCADA系统的作用是保证调度人员在控制中心对供电系统中的主变电站、牵引供电系统及供配电系统的供电设备的运行状态进行监视、控制及数据采集，直观了解所有运行设备的工作状况，使供电系统安全、可靠、经济地运行。SCADA系统的主要作用体现在以下三个方面：1 SCADA系统的主要作用 （1）对供电系统安全运行状态进行在线集中监控。城市轨道交通供电系统正常运行时，通过调度管理人员对电网的电压、潮流、负荷、设备运行状态及各项工况指标的监视和控制，保证供电质量和用户的用电要求。（2）对供电系统运行实现经济调度。在实现对供电系统安全监控的基础上，通过SCADA系统实现电网的经济调度，达到降低损耗、节约电能的目的。1 SCADA系统的主要作用1 SCADA系统的主要作用 （3）对供电系统运行实现安全分析和事故处理。对供电系统发生事故之前、之后或发生事故时的信息进行及时采集、分析和处理，缩小事故范围；提供事故处理对策和相应的监控手段，防患于未然；及时处理事故或故障，以减小事故或故障造成的损失。2 城市轨道交通SCADA系统的监控对象 城市轨道交通SCADA系统的监控对象包括遥控对象、遥调对象、遥信对象和遥测对象。1.遥控对象20%遥控是指调度中心向城市轨道交通沿线各被控变电站中的开关电器设备发送“合闸”“分闸”指令，实行远距离控制操作。遥控对象应包括下列基本内容：（1）主变电站、开闭所、中心降压变电站、牵引变电所、降压变电站内1 kV及以上电压等级的断路器、负荷开关及系统用电动隔离开关。（2）牵引变电所的直流快速断路器、直流电源总隔离开关，降压变电站的低压进线断路器、低压母联断路器、三级负荷低压总开关。（3）接触网电源隔离开关。（4）有载调压变压器的调压开关。遥调是指监控主站通过命令直接对被控站某些牵引供电设备的工作参数进行远距离调整，如调整变压器的原边电压等。2.遥调对象3.遥信对象20%遥信是指调度中心对城市轨道交通沿线各变电站中被控对象（如开关电器等）的工作状态信号进行监视。遥信对象应包括下列基本内容：（1）遥信对象的位置信号，如开关电器设备所处的“分闸”“合闸”位置信号。（2）高（中）压断路器、直流快速断路器的各种故障跳闸信号。（3）变压器、整流器的故障信号。（4）交（直）流电源系统的故障信号。（5）降压变电站低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号。3.遥信对象20%（6）钢轨电位限制装置的动作信号。（7）预告信号。（8）断路器手车位置信号。（9）无人值班变电站的大门开启信号。（10）控制方式。4.遥测对象20%遥测是指调度中心对城市轨道交通沿线各变电站中的工作状态参数进行远距离的测量。遥测对象应包括下列基本内容：（1）主变电站进线电压、电流、功率、电能。（2）变电站中压母线电压、电流、功率、电能。（3）牵引变电所直流母线电压。（4）牵引整流机组电流与电能、牵引馈线电流、负极柜回流电流。（5）变电站交（直）流操作电源的母线电压。城市轨道交通SCADA系统也称牵引供电系统，是电力系统的一个特殊用户，它的特殊性决定了城市轨道交通SCADA系统与电力系统中的SCADA系统既有共性，又有区别。它们的基本功能和作用是一样的，但拓扑结构、系统功能和容量及一些具体技术和要求不尽相同。3 城市轨道交通SCADA系统的主要特点 城市轨道交通牵引供电系统采用直流供电，其牵引变电所中的整流机组在采用晶闸管整流的过程中不可避免地会产生谐波成分。这些谐波，对与接触网相距不远的电力监控通道有相当严重的谐波干扰。因此，在设计城市轨道交通SCADA系统时，必须采取强力有效的措施（包括硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施）来克服这种通信干扰。1.拓扑结构 而在电力系统中，各变电站、发电厂（站）的地理布局大多为辐射状的分散布局，因此，其相应的SCADA系统的通道结构也多为星形辐射状结构。在牵引供电系统中，各变电站、分区亭、开闭所则是沿铁路线分布的，其通信线路呈相应的分布。因此，城市轨道交通信道为适应这种特点，大多采用链形结构、环形结构、总线型结构，有时也采用星形结构。对于链形结构和环形结构，必须考虑信号的中继转发、实时性及误码累积等问题，这在星形结构中是不需特别考虑的。1.拓扑结构2.系统功能和容量 从系统功能和容量上进行分析，城市轨道交通SCADA系统与电力系统中的SCADA系统也有不同。在电力系统中，侧重的是对遥测量的采集和监视，要求遥测数量大、采集精度高，而对遥控开关的控制数量少，操作频率低。在牵引供电系统中，由于每天都需要对接触网进行停电检修，因此，对变电站开关的操作频繁，开关数量多，且可靠性要求极高，以确保行车安全和检修人员的人身安全。76%3.通信媒介 从通信媒介上看，电力系统中的SCADA系统多采用电力线载波作为信道，而城市轨道交通SCADA系统多采用音频实回线、载波电缆或光纤作为信道。这是因为城市轨道交通的电力线(接触网)存在大量的谐波，这些谐波的存在严重影响到用电力线作为传输通道的通信质量，从而影响SCADA系统的可靠性。此外，城市轨道交通SCADA系统的管辖范围常包括多个变电站、分区亭等，电力线是分段不同相供电的。在不同相的交会处，电力线是不连通的。如何有效地在交会处进行载波传输，也是一个问题。因此，城市轨道交通SCADA系统都不采用电力线载波的方式。76%4.可靠性和实时性 由于城市轨道交通牵引供电系统的负荷电动车组，是一个移动冲击性负荷，与电力系统的静止负荷相比，电气量变化幅度大，更容易造成牵引供电网故障，因而要求城市轨道交通SCADA系统具有更高的可靠性和实时性，以便及时、准确地将故障信息传送到控制中心进行处理，并及时进行相应的操作控制，以缩短事故的影响时间。76%谢谢观看！