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[摘 要]采用冗余机制提高PSCADA系统的可靠性是电力监控系统发展的趋势，本文结合深圳地铁5号线PSCADA系统结构，对中心及车站变电所两级PSCADA系统的冗余机制及工作原理进行了较详细的分析。
[关键词]轨道交通 PSCADA系统 冗余
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0018-01
在当前轨道交通行业中变电所设计多采用无人值守设计。对于无人值守变电所，如PSCADA系统出现故障导致电力调度无法监控变电所设备运行状态，期间如出现保护动作等影响接触网供电事故，将造成列车延迟或停运等严重后果。因此无人值守变电所对电力监控系统（PSCADA）的可靠性及稳定性提出了更高的要求。采用冗余机制提高PSCADA系统的可靠性是电力监控系统发展的趋势。本文结合深圳地铁5号线PSCADA系统结构对冗余机制进行探讨和分析。
一、深圳地铁5号线PSCADA系统简介
深圳地铁5号线PSCADA系统由控制中心的电力调度系统、变电所综合自动化系统、供电复示系统以及通信通道构成。变电所综合自动化系统采用分层分布式系统结构，由设置在变电所控制室综控屏、各个开关柜内的微机测控保护设备等智能电子装置及所内通信网络等部分组成，实现变电所供电设备的控制、监视及运行数据的测量。
二、控制中心PSCADA系统冗余机制
深圳地铁5号线PSCADA系统在控制中心部署有两台实时服务器及两台电调工作站实现双机双网冗余，中心通讯结构示意图如图1所示。
当其中一台电调工作站或实时服务器出现故障时，另一台设备仍能正常工作，不影响电力调度正常监控。中心PSCADA系统采用Client＼Server结构，其中实时服务器运行服务包括：IO服务、报警服务、趋势服务及Client服务。实时服务器A为强制IO主服务器，Client客户端默认从A机获取IO数据。B服务器作为IO服务备机。正常情况下由实时服务器A作为IO服务器提供IO服务，如服务器A机出现异常无法提供IO服务，IO服务将自动切换至B服务器。此后如A服务器恢复正常，IO服务将由B服务器强制切换回A服务器上。报警服务及趋势服务的冗余切换机制与IO服务有所不同。当服务器A出现异常时报警服务及趋势服务将切换至B服务器上，此后如服务器A恢复正常，报警及趋势服务仍保持在B服务器上运行，不会强制切换回A服务器上，除非B服务器也出现故障，那么报警及趋势服务将切换回A服务器上。
三、车站变电所PSCADA系统冗余机制
深圳地铁5号线PSCADA系统在典型车站变电所部署有一台监控一体及两台冗余FEP，通讯结构示意图如图2所示。
图2中监控一体机用于人机界面显示，FEP负责智能装置信息采集及规约转换和数据上传。两台FEP一台为主机，另一台为备机。FEP上配有DI和DO端子用于监测和输出主备机状态。当其中一台FEP启动时首先扫描DI端子状态以确认有无其它主机存在。如DI端子有输入则表明有另一台FEP主机正在运行，当前FEP将本机设定为备机。如FEP启动时未检测到DI端子有输入，则表明无其它主机在运行，FEP会将本机设定为主机，并通过DO端子输出主机信号，当其它FEP检测到该信号时将自动设为备机状态避免冲突。
为保证数据的一致性，只有主机能与智能装置通讯。主机从智能装置采集到的数据通过数据同步线同步至FEP 备机，同步信息包括从智能装置上采集的遥信数据、遥测数据及智能装置上传的SOE。对于由FEP根据遥信变位信号贴时标产生的SOE不在线数据同步范围内。当FEP主机收到智能装置的遥信变位信号后，会贴上FEP系统时间产生一条SOE上传给上位机，同时会把遥信变位信号通过数据同步线同步给FEP备机。当FEP备机收到同步过来的遥信变位信号后，也会贴上本机系统时间，产生一条SOE。由于遥信变位信号从FEP主机同步至FEP备机需要时间，从而导致两台FEP产生的SOE时标不一致，对事件顺序的判断带来了一定的干扰。通过修改数据同步机制，把FEP贴时标产生的SOE也纳入数据同步过程，可有效避免FEP双机SOE时标不一致的问题。
遥控命令的下发过程则与遥信及遥测信号的上传过程相反，如FEP备机收到中心下发的遥控命令将通过数据同步线同步给FEP主机，最终由FEP主机向智能装置下发遥控报文。这种数据同步方式可避免同一遥控命令由两台FEP分别下发导致开关误动情况的出现。
中心两台实时服务器与车站变电所FEP采用一对一的通讯方式，即服务器A只和FEP A建立通讯链接，服务器B和FEP B建立通讯链接。服务器A与FEP B、服务器B与FEP A之间无数据交互。与双机双网交叉冗余机制相比，这种一对一的冗余方式既提高了系统可靠性，同时在一定程度上减少了多重冗余可能造成数据流紊乱的问题。
四、结束语
本文对深圳地铁5号线中心和车站变电所两级PSCADA系统的冗余机制的应用情况进行了分析。合理采用冗余机制提高PSCADA系统的可靠性是电力监控系统发展的趋势，应根据现场情况采用合理的冗余机制，并不是冗余机制越复杂越好，使用冗余必须注意处理好数据一致性及不同数据通道的数据优先级问题，避免出现数据流紊乱。
参考文献
[1] 孙晖，赵菁.建立专业电力自动化监控系统的探讨[J].自动化仪表，2003年06期.
[关键词]轨道交通 PSCADA系统 冗余
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0018-01
在当前轨道交通行业中变电所设计多采用无人值守设计。对于无人值守变电所，如PSCADA系统出现故障导致电力调度无法监控变电所设备运行状态，期间如出现保护动作等影响接触网供电事故，将造成列车延迟或停运等严重后果。因此无人值守变电所对电力监控系统（PSCADA）的可靠性及稳定性提出了更高的要求。采用冗余机制提高PSCADA系统的可靠性是电力监控系统发展的趋势。本文结合深圳地铁5号线PSCADA系统结构对冗余机制进行探讨和分析。
一、深圳地铁5号线PSCADA系统简介
深圳地铁5号线PSCADA系统由控制中心的电力调度系统、变电所综合自动化系统、供电复示系统以及通信通道构成。变电所综合自动化系统采用分层分布式系统结构，由设置在变电所控制室综控屏、各个开关柜内的微机测控保护设备等智能电子装置及所内通信网络等部分组成，实现变电所供电设备的控制、监视及运行数据的测量。
二、控制中心PSCADA系统冗余机制
深圳地铁5号线PSCADA系统在控制中心部署有两台实时服务器及两台电调工作站实现双机双网冗余，中心通讯结构示意图如图1所示。
当其中一台电调工作站或实时服务器出现故障时，另一台设备仍能正常工作，不影响电力调度正常监控。中心PSCADA系统采用Client＼Server结构，其中实时服务器运行服务包括：IO服务、报警服务、趋势服务及Client服务。实时服务器A为强制IO主服务器，Client客户端默认从A机获取IO数据。B服务器作为IO服务备机。正常情况下由实时服务器A作为IO服务器提供IO服务，如服务器A机出现异常无法提供IO服务，IO服务将自动切换至B服务器。此后如A服务器恢复正常，IO服务将由B服务器强制切换回A服务器上。报警服务及趋势服务的冗余切换机制与IO服务有所不同。当服务器A出现异常时报警服务及趋势服务将切换至B服务器上，此后如服务器A恢复正常，报警及趋势服务仍保持在B服务器上运行，不会强制切换回A服务器上，除非B服务器也出现故障，那么报警及趋势服务将切换回A服务器上。
三、车站变电所PSCADA系统冗余机制
深圳地铁5号线PSCADA系统在典型车站变电所部署有一台监控一体及两台冗余FEP，通讯结构示意图如图2所示。
图2中监控一体机用于人机界面显示，FEP负责智能装置信息采集及规约转换和数据上传。两台FEP一台为主机，另一台为备机。FEP上配有DI和DO端子用于监测和输出主备机状态。当其中一台FEP启动时首先扫描DI端子状态以确认有无其它主机存在。如DI端子有输入则表明有另一台FEP主机正在运行，当前FEP将本机设定为备机。如FEP启动时未检测到DI端子有输入，则表明无其它主机在运行，FEP会将本机设定为主机，并通过DO端子输出主机信号，当其它FEP检测到该信号时将自动设为备机状态避免冲突。
为保证数据的一致性，只有主机能与智能装置通讯。主机从智能装置采集到的数据通过数据同步线同步至FEP 备机，同步信息包括从智能装置上采集的遥信数据、遥测数据及智能装置上传的SOE。对于由FEP根据遥信变位信号贴时标产生的SOE不在线数据同步范围内。当FEP主机收到智能装置的遥信变位信号后，会贴上FEP系统时间产生一条SOE上传给上位机，同时会把遥信变位信号通过数据同步线同步给FEP备机。当FEP备机收到同步过来的遥信变位信号后，也会贴上本机系统时间，产生一条SOE。由于遥信变位信号从FEP主机同步至FEP备机需要时间，从而导致两台FEP产生的SOE时标不一致，对事件顺序的判断带来了一定的干扰。通过修改数据同步机制，把FEP贴时标产生的SOE也纳入数据同步过程，可有效避免FEP双机SOE时标不一致的问题。
遥控命令的下发过程则与遥信及遥测信号的上传过程相反，如FEP备机收到中心下发的遥控命令将通过数据同步线同步给FEP主机，最终由FEP主机向智能装置下发遥控报文。这种数据同步方式可避免同一遥控命令由两台FEP分别下发导致开关误动情况的出现。
中心两台实时服务器与车站变电所FEP采用一对一的通讯方式，即服务器A只和FEP A建立通讯链接，服务器B和FEP B建立通讯链接。服务器A与FEP B、服务器B与FEP A之间无数据交互。与双机双网交叉冗余机制相比，这种一对一的冗余方式既提高了系统可靠性，同时在一定程度上减少了多重冗余可能造成数据流紊乱的问题。
四、结束语
本文对深圳地铁5号线中心和车站变电所两级PSCADA系统的冗余机制的应用情况进行了分析。合理采用冗余机制提高PSCADA系统的可靠性是电力监控系统发展的趋势，应根据现场情况采用合理的冗余机制，并不是冗余机制越复杂越好，使用冗余必须注意处理好数据一致性及不同数据通道的数据优先级问题，避免出现数据流紊乱。
参考文献
[1] 孙晖，赵菁.建立专业电力自动化监控系统的探讨[J].自动化仪表，2003年06期.