电力监控系统架构及其通信规约

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1、电力监控系统架构及其通信规约介绍摘要：结合国内外城市轨道交通电力监控系统实际工程建设及运营的经验，详细分析了电力监控系统的架构和网络通信规约，阐述了ModBus和IEC104协议在电力监控系统上应用的良好前景。关键词：城市轨道交通；电力监控系统；分层分布；通信规约；IEC104目前，国内城市地铁建设如雨后春笋般蓬勃发展，正在筹建的城市有27个，已经得到国家批准建设的有22个之多，到2015年将有79条轨道交通线路，总长将达到2260m。城市地铁系统是一种多系统复杂、运载人数巨大的交通系统，必须保证其高度的安全性和可靠性，而电力监控系统则为整个轨道交通的安全运行提供基础保障。城市

2、轨道交通电力监控系统主要是对全线各变电所、接触网上网隔离开关等电力设备运行情况进行分层分布远程实时监视和控制，处理由供电系统产生的各种异常事故和报警事件，保障供电系统的正常运行，同时提高供电系统调度、管理及维修的自动化程度，保证系统安全、保障地铁车辆及车站设备可靠运行。电力监控系统早期被广泛应用在铁道电气化远动系统上，如今随着城市轨道交通的迅猛发展，它走入了一个新的发展时期，并逐渐形成了具有城市轨道交通特色的电力监控系统。由于城市轨道交通对运营的安全性和系统的稳定性要求比大铁更加苛刻，所以地铁电力监控系统与大铁相比，具有更强大的接口处理能力，使控制信号屏与变电所内设备的通信更加

3、快捷，具备更快速准确的数据处理功能，实时传输间隔层设备的遥控、遥信和遥测信息到变电所自动化系统，并通过综合监控系统软件平台，将全线各变电所设备的运行状况展现给电力调度人员，提供丰富的调度管理功能，达到中央集中监控，变电所分散控制的目的。随着计算机等通信技术的飞速发展和不断完善，电力监控系统网络正向开放、高速、综合的方向发展，并不断发展成在不同厂商设备之间采用统一的国际标准，这样的发展不仅大幅提高所内设备的互操作性，也指明了新的大型的综合监控系统的设计开发方向。1电力监控系统分层分布式的系统架构电力监控系统采用最先进的嵌入式系统及光纤以太网技术，秉承实时分布式系统的设计思想，运用

4、两级管理、三级控制的方式来使用和管理，利用标准的以太网接口统一繁杂的现场总线和各种接口，通过完善的EMI措施抵御变电所内强大的电磁干扰。它将全线各变电站的所有二次设备的数据经过网络流转后，实现变电站自动监视、测量和控制，使系统具备高可靠性、高安全性、高实时性的显著特点，提高变电站运行效率和管理水平。该系统采用三级控制方式，即控制中心远方控制、所内控制信号盘上集中控制和设备本体控制，其典型系统结构如图1所示。三种控制方式互相闭锁，以达到安全控制的目的。对于接触网上网电动隔离开关，在变电所内控制信号屏上设置当地/远方转换开关、相应的分合闸开关控制装置。OCC中央电力调度系统主要有远

5、程分合闸控制、远方置数；数据采集处理与显示、各种报警信息处理；事故维修抢修调度等功能。调度人员在此进行日常控制、监视和调度管理等工作。设在变电所的就地监控系统由控制信号盘（包括通信控制器、测控单元、隔离开关控制回路、交换机等）、智能通信接口装置及所内通信网络等部分组成，可通过控制信号盘工作站处理本所的所有远动功能，并具有更丰富的监控设备操作功能和报警信息，系统维护人员的维修工作也主要集中在控制信号盘上，本所内的所有操作不会影响到其他变电所。设备本体控制是优先级最高的一级控制，如果供电设备拨到本体控制，则控制中心远方控制和控制信号盘集中控制都将失去控制功能。本体控制只有在设备损坏

6、需要维修时才会用到，一般情况下不允许将设备控制位置拨到就地控制。图1电力监控系统结构图以成都地铁为例，其供电系统主要由南北两座110kV/35kV主变电所及分布于全线各站的牵引降压混合变电所、降压变电所、跟随所组成，变电所进线电压为35kV，地铁内部组成一个35kV供电环网，该环网以双回路馈电电缆向各牵引降压混合变电所和降压变电所供电。针对这种供电系统特点，成都地铁电力监控系统采用了集中管理，分散布置的模式，分层分布式的系统结构，变电所自动化系统由站级管理层、网络通信层、间隔层设备组成。系统以供电设备为对象，通过光纤以太网及GM-Mcom光电通信接口模块与所内的35kV、0.4

7、kV交流保护测控单元、DC1500V保护测控单元、整流器监控单元、变压器温度测控单元、交直流电源系统监控单元、杂散电流监测系统监控单元等间隔层设备进行接口数据交互，完成数据采集、监视与控制功能。并通过站级管理层的通信接口，利用综合监控系统软件平台，实现与OCC中央调度系统的通信。通过中央调度系统对全线各类变电所的供电设备进行监视控制、数据采集以及接触网电动隔离开关设备的运行状态监视控制，负责全线牵引及车站供电系统的运行管理、正常检修及事故抢修的调度指挥，确保整个供电系统及设备安全、可靠运行。