SPC产品在地铁PSCADA系统中的应用

一、        系统概述

随着城市化进程的逐步加速，我国城市轨道交通建设未来发展有着巨大潜力。（国务院批准地铁建设有3项指标——城市人口超300万、GDP超1000亿元、地方财政一般预算收入超100亿元。目前全国有近50个城市达标）。伴随投资额度的加大，城市轨道交通建设有望成为继铁路大规模投资之后新的投资热点，城市轨道交通将成为“十二五”期间基础建设投资的新贵，我国的城市轨道交通建设有望迎来黄金发展期。

现城市轨道交通的地面建设包含AFC(自动售检票系统)、PIS（乘客信息系统）、BAS（环境监控系统）、FAS（火灾消防监控系统）、PSD（车站屏蔽门系统）、PSCADA(电源监控和数据采集)、MCS（主控系统）、SIG（信号系统）、NCS（网络通信系统）九大系统，本文主要讨论PSCADA系统的需求、架构及应用。

二、        系统要求

PSCADA(电源监控和数据采集)系统：包括全线由若干个变电站综合自动化系统；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域; 

地铁行业电力监控子系统与地铁行业的综合监控系统（ISCS）紧密集成，实现PSCADA子系统功能，共同完成变电站主要供电设备及接触网（轨）等电力设备运行情况的分层分布远程实时监视和控制，处理供电系统的各种异常事故及报警事件，保障系统的正常运行，同时大大提升供电系统调度、管理及维修的自动化程度，提高供电质量，保证系统安全、可靠地运行。

地铁变电所综合自动化系统与供电系统的12kV开关柜、750V开关柜、0.4kV开关柜、牵引变压器、硅整流器、配电变压器、排流柜、杂散电流监测装置、牵引网电动隔离开关、再生能量利用装置、钢轨电位限制装置等配置的综合测控保护装置、智能采集装置通过通信接口连接实现集中监控。

依据智能电网系统需求，对控制工控机的要求如下： 

◆通过国家电科院电力四级认证、符合IEC 61850-3和IEEE 1613认证 ；

◆电源及接口满足浪涌4级抗扰度、静电4级抗扰度等要求；

◆电源输入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供电，满足冗余供电，支持整机不断电更换、维护模块电源;要求支持失电报警功能；

◆支持多种通讯接口和灵活的扩展（10个串口：采用光电隔离电路设计，实现整机在恶劣、复杂多变的电磁环境中稳定工作；6个网口；6个USB;1个VGA;1个扩展槽）；

◆标准19寸上架无风扇、低功耗、全密封产品；

三、        系统描述

PSCADA系统包括全线由若干个变电站综合自动化系统，该系统可分为两类：

◆牵引降压混合变电站（以下简称混合站）

◆降压变电站（以下简称降压站）

 车站、车辆段牵引降压混合变电站综合自动化系统通过与本车站、车辆段的综合监控系统接口，实现电力调度中心与变电所综合自动化系统的数据交换。

变电站自动化系统采用分层、分布式系统结构。系统由变电站站级管理层、网络通信层、间隔设备层组成。系统以供电设备为监控对象，通过所内网络将10kV、0.4kV交流保护测控单元、DC750V直流保护测控单元、交直流系统监控单元、变压器与整流器监控单元、排流柜与杂散电流监控单元、轨电位限位装置、电动隔离开关等分散布置的间隔层设备连接起来，通过工控机进行集中管理。

下图为PSCADA系统典型结构：

（图1：PSCADA系统典型结构）

◆站级管理层

包括安装在控制信号盘内的工控机、通信处理器、交换机、智能测控单元等设备组成。该层主要完成全站的数据通讯处理、人机界面、数据库等功能，是系统与运行和维护人员的接口。

◆数据通信层

站控级网络

间隔级网络

◆间隔设备层

间隔层智能设备主要包括10kV综合保护测控单元、750V直流开关柜保护测控单元、0.4kV低压开关柜监控单元、制动能量消耗装置监控单元、杂散电流监控单元、整流器监控单元、交直流电源系统监控单元、整流变压器温控器、动力变压器温控器，所有智能设备由通信方式接入综合自动化系统。

研祥电力行业专业级全密封工控机SPC-8231主要承担地铁PSCADA体统中运行数据、状态记录统计处理;数据信息分层、分流交换自动化控制;变电站运行发生故障时能即时提供故障报警功能，指出故障问题点等等。

研祥全新的SPC-8231产品符合地铁PSCADA设备应用重要指标：

（图3:SPC-8231）

◆通过国家电科院电力四级认证、符合IEC 61850-3和IEEE 1613认证

IEC 61850-3认证保证了在变电站中使用的网络设备的抗电磁干扰能力，IEEE 1613标准则阐明了通讯互联设备的标准环境和测试要求。通过IEC 61850-3和IEEE 1613专业认证的，能够与变电站内的不同设备进行通讯。

◆满足电力行业EMC指标

电源及接口具有浪涌4级抗扰度、静电4级抗扰度等高EMC性能，同时满足行业中绝缘性能的要求，并且串口采用电子隔离设计，实现整机在恶劣、复杂多变的电磁环境中稳定工作。 

◆支持交直流电压输入、电源供电冗余

电源输入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供电，且采用可热拔插冗余模块电源，支持整机不断电更换、维护模块电源。 

◆多种通讯接口和灵活的扩展

 6个USB 2.0接口，6个千兆网口、10个隔离的RS-232/422/485串口； 1个VGA接口，1个MiniPCIE插槽（不支持USB设备），1个CFast卡插槽，1个2.5寸硬盘接口（可兼容1.8寸SSD硬盘），1个客户自定义功能接口；配置各接口状态指示灯，可准确监控网络、串口、电源及整机工作状态; 同时1个面向用户开放的行业I/O扩展槽方便用户根据需要自行选择I/O模块。 

◆采用模块化设计

客户可根据实际使用情况，配置串口功能模块，实现RS-232/RS-422/RS-485模式灵活切换；预留PCI-104扩展卡插槽及支架，客户可配置行业功能扩展卡，通过自定义接口实现功能扩展。（*注意：扩展卡必须采用浮地设计）；核心板、串口模块、模块电源均可单独订购 。

◆失电报警功能

由于各种原因造成用电设备供电故障或供电中断时，能够及时、主动发出告警信号，避免设备由于失电停运而造成的损失。

四、 结论

地铁PSCADA应用专业级产品推荐：研祥SPC-8231

本文论述了地铁PSCADA综合变电站综合自动化系统的特征、结构及其应用。综合变电站综合自动化系统是一个系统工程，要实现全部自动化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决，研祥将结合国家发展规划及地铁行业应用需求，不断的推出更专业的产品满足未来智能电网自动化系统。

附一：

智能电网专业级低功耗耗无风扇产品SPC-8231

◆产品概述

SPC-8231是一款专门针对电力行业且面向未来数字化变电站的专用产品，并严格遵循IEC61850标准和数字化变电站的特殊要求，能够为变电站、电厂等严酷工业应用环境提供理想的通信解决方案。可广泛应用于变电站远动终端管理、智能电网调度通信管理机和地铁电力监控系统（PSCADA）。

 主要功能特点 

◆板载Intel@  ATOM™  D525 1.8GHz处理器；

◆板载2.0G DDRⅢ内存,较大支持2.0G内存；

◆支持6个RJ45 10/100/1000网络接口；

◆支持10个串口，RS232/485/422模块可选，采用光电隔离设计，带2.5KV隔离保护；

◆支持可插拔110/220VACDC 100W双电源冗余供电，且支持失电报警功能；

◆可以通过中国电科院电力四级认证，适合电力自动化对苛刻环境的要求；

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