篇一：铁路电力远动系统的研究与分析
铁路电力远动系统的研究与分析
前言
铁路是国家的重要基础设施、国家的大动脉、大众化交通方式之一，它具有运输能力大、成本低、能耗少、速度高、适应性强等众多优点。在综合交通体系中处于骨干地位，如果没有铁路的现代化就难以实现国家的现代化。由于中国幅员辽阔、内陆深广、人口众多，资源分布及工业布局不均衡，铁路运输在各种运输方式中的优势更加突出，在国民经济和社会发展中具有特殊的地位和作用。
铁路技术装备和信息技术的现代化是实现铁路现代化的重点任务之一，铁路技术装备是铁路运输的物质基础，它包括线路、车站、电力、通信信号设备，机车、车辆、装备、给水设备和建筑物以及电气化铁路的供电设施等。
近年来随着运行管理模式的改革和技术进步，提高了电网安全、经济运行水平、改善供电质量，达到了减人增效的目的，提高处理事故的灵活性和电网的稳定性、安全性，提高了铁路供电单位的经济效益和劳动生产率。先进的电力装备、良好的供电质量记忆一流的服务水平，已成为铁路对电力需求的重要组成部分。在电力的管理中，需要有一套完善的用电管理系统，电网运行状态进行实时监测，及时掌握低压配电网运行状况。利用高科技手段提高用电效率，节约成本，给用电管理提供直接、便利的技术支持，为符合预测、电力调度、用电管理、配套服务奠定坚实的基础。
1 典型铁路电力远动系统组成
为了充分发挥铁路电力的贯穿作用，确保铁路用电的安全可靠，减少其对铁路运输生产造成的影响，所以电力远动技术被引入到铁路电力系统中，电力远动系统在我国的广泛应用时间并不长，大致经历了三个阶段，分别是：有触点式阶段、布线逻辑式阶段和软件化阶段等。
铁路10kv电力远动系统是一个综合的铁路供电和设备运行管理系统，由铁路供电的特殊要求决定其需要采集的数据量。铁路电力远动系统一般选用分层分布式系统结构，主要包括远动控制主站、运动终端和通信通道三部分。
铁路电力远动系统对铁路供电所、电力线路及信号电源进行情况等的实时监测控制，消灭了事故隐患、加快事故的处理速度、保证了铁路行车的供电需求。
铁路电力远动系统采用n链式结构，即一台远动控制主站对应着n个被控端，系统一般除了具有遥控、遥信、遥控功能外，还应具有判断和切除线路故障的功能。铁路电力远动系统如图所示：
1.1 远动控制主站
远动控制主站主要是指在电网调度控制中心的计算机控制系统，它是整个电网调度管理控制系统的心脏部分，一般采用计算机局域网结构，分布式控制系统，以计算机设备为核心，以网络节点为单元进行配置。它主要负责相关信息的收集与处理及综合管理等，对沿线配电所及各站信号电源实施遥测、遥信和遥控，对个站贯通线和自闭线上的高压分段开关实现遥控与遥信。
系统的硬件配置主要有前置机、后台处理机、维护工作站、模拟屏、操作员节点机等网络节点设备及相应的人机接口设备，设置了实时数据打印，文档管理报表打印机、实时监视及卫星时钟同步等外围设备。
应用软件是整个系统的灵魂，应用软件协调完成同各个远动终端的数据通讯任务；应用软件把硬件系统采集的各种数据如电压、电流、电量等经过计算后以合理的方式显示出来供操作人员参考；操作人员的操作也要通过应用软件才能执行；应用软件还有很多其它功能。应用软件的好坏将直接影响整个远动系统的应用水平。
1.2 运动终端
运动终端设备分为配电所监控终端（rtu）、杆上开关监控终端（ftu）及信号电源监控终端（stu）。
运动终端采集的数据有利于分析正常时的负荷变化和故障时的变化情况，为科学分析判断故障和合理调配资源提供了依据。
配电所综合自动化安装集中式rtu，根据整个系统的配电功能要求，rtu实现对配电所的遥测、遥信和遥控，将配电所基础单元的所有保护信息通过远动系统上送主站，以满足远方遥测、遥信、遥控、遥视等在线监测和远方诊断及维护的要求。
杆上开关控制终端ftu以配电远动控制终端为核心单元，配以不锈钢控制箱体、操作机构、智能充电装置、免维护蓄电池以及其它外围设备。它主要安装在电力贯通线、自闭线的分段开关上，用来检测和控制开关的运行状态，测量电路的电流、电压和有功功率及无功功率等电气量，采集高压远动负荷开关、高压线路过流、短路遥信、高压线路接地遥信等遥信量，保存十个故障录波数据供系统事故分析。
信号电源监控终端stu设在沿线车站信号机械室内，实现对信号楼电源遥测、遥信、遥控功能。stu以配电远动控制平台为核心单元，与杆上开关监控终端ftu等远动控制终端共同组成车站的监控节点，并转发它们的数据至远动控制主站，完成远动控制功能。它主要检测电力贯通线经变压器输出的信号电源的电器参量，采集信号电源相电压、相电流及有功功率、功率因数、正序、负序等模拟量及低压远动断流器过流、短路遥信等遥信量。记录两路信号电源的低压远动断路器在发生过流、速跳闸时故障点前后各5个周期的电压、电流波形曲线，保存十个故障录波数据供系统故障分析。另外还记录发生越限时，越限点前后各5s的电压、电流有效值的故障曲线。
远动终端主要包括数据输入输出模块、数据通讯部分、电源部分等三个部分组成。
篇二：铁路牵引供电系统远动系统的设计及应用
铁路牵引供电系统远动系统的设计及应用
摘要：铁路牵引供电系统远动系统是由控制站(调度端)与被控站的远动装置，及连接于两者之间的信道设备组成的调度牵引供电设备的远距离监控系统。它能实现线路的实时遥测、遥信、遥控，线路故障的自动处理。本文就将铁路牵引供电系统运动系统的设计应用进行了分析概述。
关键词：铁路牵引；供电运动系统；设计应用
引言
牵引供电系统保护的最大特点就是系统的“多电源”和保护的“多死区”。“多电源”是说当牵引网发生短路时全线的牵引变电所都向短路点供电，“多死区”是基于保护系统本身的特点和保护对象的特殊性而形成的保护上的“死区”。
一、牵引供电远动系统组成
远动系统由调度端(控制中心、主站、控制端)、执行端(被控站、远方终端)及信道等组成。
1、调度端
设在控制中心内，完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等；具体功能如下：能完成远方操作及监视，能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的牵引供电系统设备运行情况，处理影响整个牵引供电系统正常运行的事故和异常情况；对所有数据进行分析，处理，存储及打印；以友好人机界面向调度员显示，转发其它系统共享。调度端是SCADA系统的指挥中心，是远动系统的重要组成部分之一。
2、执行端
设在牵引变电所、开闭所、分区所，AT所及V停控制站内，执行端完成远动系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行功能，常规远动系统被控端为远方终端设备(Remote Terminal Unit,即 RTU)。
二、信道
远动信息、传输的介质(通路)称为信道，可分为有线信道及无线信道。铁路供电远动系统的主干通道目前均采用有线数字通信网络。其具体可分为：
1、所内通信
1.1LON现场总线
篇三：兰州铁路局牵引供电远动系统整合为SCADA系统
兰州铁路局牵引供电SCADA系统方案
【作者】孔中秋 靳 东
【机构】兰州铁路局供电处
【摘 要】: 遵循铁道部“统筹规划、分步实施” 整合牵引供电远动系统的原则，针对将既有牵引供电远动系统整合为SCADA大调度系统、对多条电气化铁路进行集中监控和调度的特点，本文在深入了解既有铁路远动系统运行现状和特点的基础上，充分分析整合的设计思想、总体设计、系统结构，研究兰州铁路局牵引供电SCADA系统方案。
【关键词】：SCADA、调度端、方案、牵引、整合
一、引言
根据兰州铁路局整体规划，供电调度主站实用于既有铁路，预留新建铁路电气化远动系统设备接入能力，满足兰州局远期电气化铁路发展的需求。根据兰州铁路局供电调度管理的业务特点，牵引调度SCADA分布式调度管理自动化系统的设计主要围绕系统的功能完备性和运行高效性两个方向来进行。功能完备性使得用户在实际业务操作过程中所需要的应用功能都被系统涵盖；而运行高效性保证所有的应用功能在这个规模巨大的系统中能够轻松流畅的完成。
为此，分布式调度管理自动化系统将系统中的应用功能按照独立子系统模块设计实现，利用分布式运算系统，整合多服务器的运算能力，实现对复杂巨大系统的支撑。
二、总体设计
本分布式调度管理自动化系统采用三层体系结构，以企业服务总线（ESB）为系统核心，利用微软公司的COM/DCOM组件技术构建。人机界面层（HMI）处理用户交互过程，包括各种数据的图形化显示、语音信息处理和用户操作响应等。数据层提供数据的存储及访问。业务逻辑层处在人机界面和数据层之间，负责处理各种业务逻辑。如图所示：
监控平台层次关系图
各个业务逻辑处理模块都遵循ESB通信规范，可以通过简单的挂接/卸载操作与系统平台进行组合部署。任何遵循ESB通讯规范的逻辑处理模块也可以直接挂接进平台并通过ESB向外提供服务。系统的构成如图所示：
监控平台系统框架结构图
三、SCADA系统方案
1、SCADA调度所系统方案
SCADA调度所系统主要硬件设备分组包括：局域网络设备、调度台、调度管理台、维护及域名管理台、服务器组、存储系统、网络安全设备、其它配套设备等。其系统的配置原理如图所示：
磁带库
磁盘阵列铁道部调度中心
信服务器服务器
监控数据
2、局域网设置方案
SCADA调度所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，从而实现了业务数据与通信数据的分流，降低了网络负载，提高了系统响应时间。
3、调度台设置方案
因为今后的兰宝客运专线以及兰新、兰渝客运专线将采用CTC自动列车控制模式，铁路沿线每隔2公里左右将设置为通信、信号专业供电的箱式变电所，所以电力配电系统的被控站点数量众多；并且嘉红线以及在建的客运专线牵引供电系统一般采用AT供电，被控站点数也较普速牵引供电系统的多；此外，牵引供电系统侧重于运行调度，是整个铁路安全运营的核心，所以SCADA调度所系统配置了2台工作站级计算机，互为热备用。
本方案采用每400～500km设置一个牵引调度台的配置原则，每个牵引调度台配置2台调度工作站计算机，管辖9～12个牵引变电所。
考虑到牵引调度台的监管范围较大，且由于采用了AT供电方式，牵引供
电系统的被控站数量也有所增加，为了扩大调度员的监视视野，每台调度工作站采用三台显示器的多屏显示配置方案，使操作员可以同时监视多幅主接线画面，或同时监视主接线、报警窗口及报表记录等画面。
4、服务器组设置方案
SCADA调度所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，CADA调度所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将根据系统的监控容量而变化。
5、应用及通信服务器设置方案
SCADA调度所系统根据监控容量配置可变数量的应用及通信服务器组，用于SCADA数据的分析处理、报警记录，以及实现与被控站设备的远程通信功能。每组应用及通信服务器采用双机冗余配置，热备工作方式。
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，从而实现了双机热备加N＋1冷备的双重备用方式，大大提高了SCADA业务处理的可靠性。
应用及通信服务器组的数量将根据调度所所监管的线路长度，亦即所需处理的监控点数而定。根据所选的通用SCADA平台软件的特性，每9万个监控I/O点配置1组应用及通信服务器组。
6、存储系统配置方案
存储系统采用SAN存储局域网，为SCADA调度所系统中历史数据及静态数据的本地存储及备份提供服务。存储系统采用SAN存储局域网结构，共配置2台冗余备用的SAN全光纤交换机，1台RAID5光纤磁盘阵列，1台光纤磁带
库。
7、调度管理台设置方案
调度管理台设置1套调度长及统计分析工作站、1套维修管理工作站。其中，调度长及统计分析工作站用于全面了解所有监管线路供电系统的运行状况、动态调整调度台的监管范围、管理并分配调度员工作权限、调度数据的统计分析等功能。
维修管理工作站亦即供电维修管理信息系统（PMMIS）的远程终端，主要用于完成设备履历查询、停送电计划签收等功能。
为了方便调度管理工作、扩大其工作监视视野，调度长及统计分析工作站、维修管理工作站均采用多屏显示器的配置方案，每个工作站配置三台液晶显示器。
8、维护及域名管理台设置方案
维护及域名管理工作站一方面承担着SCADA系统的维护管理工作，如静态数据、画面的增、删、修、查等工作。同时，还承担着对调度所内的所有计算机系统的IT管理工作，如域的建立与维护等。
考虑到SCADA调度所系统在终极规模时，系统所监管的线路众多，维护管理工作覆盖范围大，因此系统配置了2台维护及域名管理工作站，这2台工作站即可并行工作，同时也互为备用。
9、时钟同步系统设置方案
SCADA调度所系统配置一套NTP时钟服务器系统。在正常工作情况下，该NTP时钟服务器作为NTP客户端，接收来自各电气化铁路时钟系统的时钟信号并据此同步SCADA调度所系统内各计算机节点的时钟，并通过应用及通信服务器以NTP协议同步各被控站系统的时钟。
考虑到建设初期，当某些电气化铁路时钟系统不具备接入条件或系统母钟实效时，该NTP时钟服务器将以其自带的GPS时钟信号作为时钟源，据此同步SCADA调度端系统的时钟。
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