摘要：介紹某市地鐵線路電力系統(tǒng)的軟硬件升級(jí)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(cè)系統(tǒng)改造的具體方案。
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(lái)越高。城市地鐵的服務(wù)性，安全性系統(tǒng)也越來(lái)越完善。因此在滿足地鐵功能日益提高的前提下，對(duì)老系統(tǒng)的改造就顯得很有必要。
1概述
該市地鐵二號(hào)線建成運(yùn)營(yíng)了十年，全線長(zhǎng)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(dòng)力，車站照明，信號(hào)等提供電源。現(xiàn)有的配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在監(jiān)控站對(duì)各變電所的設(shè)備及隔離開關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，從而能遠(yuǎn)程的讀取到實(shí)時(shí)電參量數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)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(jì)算機(jī)，從站工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)維護(hù)計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)服務(wù)器各一臺(tái)，冗余設(shè)備還包括GPS時(shí)鐘，UPS電源，打印機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，串口服務(wù)器，通訊前置機(jī)。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(yùn)行情況介紹
該地鐵線路配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由德國(guó)西門子公司設(shè)計(jì)研發(fā)。該系統(tǒng)自1997年投入運(yùn)行以來(lái)，各種工作情況基本正常。但是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展以及當(dāng)時(shí)需求的局限性，隨著投運(yùn)年限的增加，原有的監(jiān)測(cè)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(shí)，使畫面數(shù)據(jù)不能及時(shí)刷新，甚至造成系統(tǒng)死機(jī)：
2.2.2由于監(jiān)控系統(tǒng)是全天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，經(jīng)過(guò)10多年運(yùn)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(hù)；
2.2.3由于西門子公司的技術(shù)壁壘，通訊協(xié)議沒有對(duì)外開放，導(dǎo)致電力監(jiān)控系統(tǒng)功能擴(kuò)展困難。無(wú)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(lái)，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(lái)越完善，因此電力系統(tǒng)擴(kuò)容，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，管理擴(kuò)容以及要求標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)該隨之發(fā)展。近幾年來(lái)，地鐵的大規(guī)模建設(shè)，車站低壓配電系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)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(dòng)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(duì)原有的配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，因而系統(tǒng)的升級(jí)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(wú)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(jì)算環(huán)境的發(fā)展不致因裝接設(shè)備而花費(fèi)大量的金錢和時(shí)間；
4.功能配置冗余性—接入有可能更好性能/價(jià)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?yàn)橐ＷC所有負(fù)荷正常運(yùn)行的同時(shí)完成監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)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(yùn)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(shí)間；
2.監(jiān)控系統(tǒng)改造部分的功能測(cè)試要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)后的安全可靠性；
3.對(duì)改造后的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)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(jī)，工作站主機(jī)和模擬屏等。再逐步改造變電所內(nèi)的遠(yuǎn)動(dòng)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(jī)、UPS電源及其外設(shè)。確保主機(jī)在優(yōu)化的，最高效的狀態(tài)下運(yùn)行；
2.增加數(shù)據(jù)服務(wù)器，增強(qiáng)大容量數(shù)據(jù)的保存，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)保存時(shí)間；
3.安裝串口服務(wù)器、前置處理機(jī)、模擬屏監(jiān)控系統(tǒng)新增設(shè)備并上電運(yùn)行。確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Х�(wěn)定；
4.完成新增后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(yùn)營(yíng)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(cè)量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)；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(jì)算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測(cè)量；4DI+3DO（DO3做過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、不平衡報(bào)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(jìn)線柜，
7.對(duì)新監(jiān)控系統(tǒng)的遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果合格后，將監(jiān)視信號(hào)送至模擬屏，信號(hào)顯示正確后，完成對(duì)此變電所上位機(jī)改造工作。按此步驟，完成由新監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所有變電所的監(jiān)控；
8.將一個(gè)變電所監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由原前置處理機(jī)RS422接口處并聯(lián)接入新的前置機(jī)中；
9.完成新增設(shè)備工作站主機(jī)與前置處理機(jī)之間的通信配置；
10.將原監(jiān)控系統(tǒng)的OCC設(shè)備退出運(yùn)行；
綜合考慮眾多因素和系統(tǒng)實(shí)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(shí)施注意事項(xiàng)
5.1制定施工方案時(shí)要考慮到地鐵運(yùn)營(yíng)的工作特點(diǎn)，每天收車后最多能保證3小時(shí)的有效工作時(shí)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(yùn)營(yíng)。
5.2在進(jìn)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(yùn)行狀況，避免將舊系統(tǒng)運(yùn)行中的缺陷帶入新系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行工作中。
6改造意義
中國(guó)城市軌道交通行業(yè)方興未艾，上世紀(jì)九十年代投運(yùn)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(lái)，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(wú)法滿足新設(shè)備的擴(kuò)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(shí)施方案，積累設(shè)計(jì)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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