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陸曉君
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘 要 介紹某市地鐵線路電力系統(tǒng)的軟硬件升級改造，分析電力系統(tǒng)改造的必要性和可行性。討論配電監(jiān)測系統(tǒng)改造的具體方案。
關(guān)鍵詞 地鐵 配電監(jiān)測 電力改造
0 引言
目前地鐵正在大規(guī)模建設(shè)，車站低壓配電系統(tǒng)的要求也越來越高。城市地鐵的服務(wù)性，安全性系統(tǒng)也越來越完善。因此在滿足地鐵功能日益提高的前提下，對老系統(tǒng)的改造就顯得很有必要。
1 概述
該市地鐵二號線建成運營了十年，全線長20.8公里，分設(shè)了12座車站。每座車站都有降壓變電所，其為列車動力，車站照明，信號等提供電源。現(xiàn)有的配電監(jiān)測系統(tǒng)在監(jiān)控站對各變電所的設(shè)備及隔離開關(guān)進行監(jiān)測和控制，從而能遠(yuǎn)程的讀取到實時電參量數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)。
2 原系統(tǒng)介紹
站控層設(shè)備有主站工業(yè)控制計算機，從站工業(yè)控制計算機，數(shù)據(jù)維護計算機，數(shù)據(jù)服務(wù)器各一臺，冗余設(shè)備還包括GPS時鐘，UPS電源，打印機等。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備有網(wǎng)絡(luò)交換機，串口服務(wù)器，通訊前置機。設(shè)備層包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備，各類傳感器。通信通道：OCC通訊處理器與遠(yuǎn)程控制中斷之間的數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps，數(shù)據(jù)傳輸為半雙工的方式。接口標(biāo)準(zhǔn)為RS485。
2.1系統(tǒng)功能：
●控制功能；
●畫面顯示功能；
●信息處理功能；
●SCADA設(shè)備自檢功能；
●數(shù)據(jù)處理、顯示、打印功能；
●口令功能等。
2.2系統(tǒng)運行情況介紹
該地鐵線路配電監(jiān)測系統(tǒng)由德國西門子公司設(shè)計研發(fā)。該系統(tǒng)自1997年投入運行以來，各種工作情況基本正常。但是由于計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展以及當(dāng)時需求的局限性，隨著投運年限的增加，原有的監(jiān)測系統(tǒng)的問題逐步顯現(xiàn)：
2.2.1系統(tǒng)配置低，響應(yīng)速度慢，當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換量較大時，使畫面數(shù)據(jù)不能及時刷新，甚至造成系統(tǒng)死機：
2.2.2由于監(jiān)控系統(tǒng)是全天24小時不間斷運行，經(jīng)過10多年運行，硬件老化日漸上升，故障率增高，備品備件日益匱乏，不易維護；
2.2.3由于西門子公司的技術(shù)壁壘，通訊協(xié)議沒有對外開放，導(dǎo)致電力監(jiān)控系統(tǒng)功能擴展困難。無法滿足新增電氣設(shè)備的監(jiān)控需要。
2.3電力系統(tǒng)現(xiàn)狀
最近10年來，城市地鐵服務(wù)性、應(yīng)急安全性、乘客方便性的系統(tǒng)越來越完善，因此電力系統(tǒng)擴容，網(wǎng)絡(luò)擴容，管理擴容以及要求標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)該隨之發(fā)展。近幾年來，地鐵的大規(guī)模建設(shè)，車站低壓配電系統(tǒng)的建設(shè)費用逐步上升。例如地鐵夏季空調(diào)制冷設(shè)備、冬季采暖設(shè)備的增加，自動扶梯的數(shù)量增加。電氣火災(zāi)系統(tǒng)的嵌入等等。
因此，我們有必要對原有的配電監(jiān)測系統(tǒng)進行改造。
3 改造基本要求
1)系統(tǒng)集成要求：
軟件、硬件接口的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化是開放的系統(tǒng)環(huán)境得以實現(xiàn)的關(guān)鍵，因而系統(tǒng)的升級改造的基本技術(shù)要求如下：
1. 可集成性—建立一種開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可與不同設(shè)備制造廠商的系統(tǒng)方便連接；
2. 互操作性—軟件程序與硬件設(shè)備之間無必然的配套聯(lián)系，可自由選擇合適的最佳硬件設(shè)備；
3. 可移植性—計算環(huán)境的發(fā)展不致因裝接設(shè)備而花費大量的金錢和時間；
4. 功能配置冗余性—接入有可能更好性能/價格比的系統(tǒng)不致中斷當(dāng)前的業(yè)務(wù)。
2）工程組織要求
1. 因為要保證所有負(fù)荷正常運行的同時完成監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造，所以新監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作必須安全高效，以盡量不中斷仍在運行中的舊監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)視功能為原則，盡可能縮短新舊系統(tǒng)的切換時間；
2. 監(jiān)控系統(tǒng)改造部分的功能測試要根據(jù)現(xiàn)場允許條件科學(xué)安排，按要求保質(zhì)保量完成，以保證監(jiān)控系統(tǒng)軟件移植的正確性和新系統(tǒng)設(shè)備投運后的安全可靠性；
3. 對改造后的監(jiān)控系統(tǒng)進行全面的功能調(diào)試，以保證能正確有效的監(jiān)控一次設(shè)備。
4 具體改造方案
采用自上而下的施工方式，先改造中央站控層設(shè)備，主要是更換通信處理機，工作站主機和模擬屏等。再逐步改造變電所內(nèi)的遠(yuǎn)動終端。具體的改造步驟：
1. 安裝調(diào)試新監(jiān)控系統(tǒng)的工作站主機、UPS電源及其外設(shè)。確保主機在優(yōu)化的，最高效的狀態(tài)下運行；
2. 增加數(shù)據(jù)服務(wù)器，增強大容量數(shù)據(jù)的保存，延長數(shù)據(jù)保存時間；
3. 安裝串口服務(wù)器、前置處理機、模擬屏監(jiān)控系統(tǒng)新增設(shè)備并上電運行。確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Х�(wěn)定；
4. 完成新增后臺監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和冗余功能設(shè)置；
5. 嵌入安科瑞的ACREL-6000剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，確保地鐵運營的電氣安全；
6. 將所有變電所的舊儀表逐一替換為安科瑞的ACR系列網(wǎng)絡(luò)智能儀表，該系列儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，
7. 對新監(jiān)控系統(tǒng)的遙信、遙測、遙控、遙調(diào)信號進行測試。測試結(jié)果合格后，將監(jiān)視信號送至模擬屏，信號顯示正確后，完成對此變電所上位機改造工作。按此步驟，完成由新監(jiān)控系統(tǒng)對所有變電所的監(jiān)控；
8. 將一個變電所監(jiān)控數(shù)據(jù)由原前置處理機RS422接口處并聯(lián)接入新的前置機中；
9. 完成新增設(shè)備工作站主機與前置處理機之間的通信配置；
10. 將原監(jiān)控系統(tǒng)的OCC設(shè)備退出運行；
綜合考慮眾多因素和系統(tǒng)實施步驟可行性，最終選擇上海安科瑞電氣股份有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)。
至此，電力監(jiān)控系統(tǒng)的改造方案討論完畢。
5 改造實施注意事項
5.1制定施工方案時要考慮到地鐵運營的工作特點，每天收車后最多能保證3小時的有效工作時間。這就要求我們精心組織，精心施工，既要保證施工安全和施工質(zhì)量，又不能影響第二天的正常運營。
5.2在進行新舊系統(tǒng)軟硬件替換之前，要觀察記錄好原有的硬件設(shè)備和軟件程序運行狀況，避免將舊系統(tǒng)運行中的缺陷帶入新系統(tǒng)的調(diào)試和運行工作中。
6 改造意義
中國城市軌道交通行業(yè)方興未艾，上世紀(jì)九十年代投運的城軌線路的電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備老化問題，已經(jīng)逐步顯現(xiàn)出來，加之城軌變配電技術(shù)發(fā)展日新月異，原有的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足新設(shè)備的擴展要求。因此，探索一套城軌行業(yè)電力監(jiān)控系統(tǒng)改造高效可行的實施方案，積累設(shè)計施工實踐經(jīng)驗，有其重要的現(xiàn)實意義。
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