论文部分内容阅读
摘要：PSCADA系统是地铁供电安全的关键环节之一，应用于整个供电系统的监视和控制部分。本文首先介绍深圳地铁五号线西丽110/35kV主变电所PSCADA系统网络架构，然后对该PSCADA系统的优、缺点进行分析。
关键词：110kV主变电所；PSCADA系统；
中图分类号：TM63文献标识码： A 文章编号：
引言
PSCADA(Power Supervisory Control And Data Acquisition) 即电力监控系统是地铁供电系统的重要组成部分，在地铁供电系统中的应用中主要负责地铁变电所数据的采集和监控工作，它不仅可以保证电网运行的安全可靠性，提高调度的效率，还可以实现电力调度的自动化运转，极大地优化了调度的程序。深圳地铁西丽110/35kV主变电所供电范围为深圳地铁五号线28个牵引、降压变电所，应用PSCADA系统可由电力调度控制指挥中心对主变电所进行实时监控，发现问题及时处理，大大减低电力系统故障对地铁运营的影响范围。
一 PSCADA系统主要设备（图1所示）
KIEN3016M以太网交换机２台：组成主所PSCADA系统的双以太网络，所内A网IP地址设置为：192.168.15.*，所内B网IP地址设置为：192.168.16.*。
操作员工作站：安裝有深圳华立特Farad200 SEA 4.0监控软件，用于变电所内变电值班人员对整个主变电所进行监控。操作员工作站A网地址：192.168.15.102，B网地址：192.168.16.102。
五防工作站：安装珠海优特UT-2000J型微机集控主站，可在其显示器上显示出系统主接线图，用鼠标或键盘进行模拟预演，通过与之相连的工控机主板向电脑钥匙传出正确的操作票，防止误操作，该五防工作站与操作员工作站之间通过串口以CDT规约进行通信。五防工作站A网地址：192.168.15.101，B网地址：192.168.16.101。
GPS对时装置：通过串口对操作员工作站、五防工作站、１#通讯管理机、２#通讯管理机提供卫星对时功能。测控装置和保护装置与通讯管理机进行校时。
１#通讯管理机：采用深圳华立特FM600-8嵌入式Linux工控机，与之通信的保护装置和采集装置有1#主变差动保护P631、2#主变差动保护P631、1#主变高后备保护P127、1#主变低后备保护P127、２#主变高后备保护P127、２#主变低后备保护P127、1#主变低压侧测控FM792、1#主变高压侧测控FM797、1#主变本体测控FM797、2#主变低压侧测控FM792、2#主变高压侧测控FM797、2#主变本体测控FM797、公用测控FM797、35kV测控FM797、WFET-2000S威胜电度表。P631和P127均为AREVA公司生产的MICOM系列保护装置。FM797、FM792为深圳华立特生产的测控装置，采用Farad NET通信规约通过以太网与Linux通讯管理机进行通信。１#通讯管理机A网地址：192.168.15.1，B网地址：192.168.16.1。
2#通讯管理机：采用FM600-8嵌入式Linux工控机，与之通信的保护装置和采集装置有35kVⅠ段ABB REF542、35kVⅡ段ABB REF542、1#油气监测、2#油气监测、1#谐波监测、2#谐波监测、直流屏1、直流屏2、110kV西铁线南瑞RCS-943A保护装置、110kV翡铁线南瑞RCS-943A保护装置。2#通讯管理机A网地址：192.168.15.2，B网地址：192.168.16.2。
1#远动通讯机：同是采用FM600-8嵌入式Linux工控机，该机通过Farad NET通信协议与１#、2#通讯管理机进行通信，将１#、2#通讯管理机采集到的数据转发至OCC电力调度控制指挥中心。同时也能将OCC的遥控信号转发至对应的通讯管理机。1#远动通讯机连接OTN网的IP地址为：171.5.11.251。
2#远动通讯机：功能与1#远动通讯机相同，不同的是它们连接不同的OTN环网。2#远动通讯机连接OTN网的IP地址为：172.5.11.251。
（图1）深圳地铁西丽110/35kV主变电所PSCADA系统网络结构图
二 PSCADA系统变电所内设备的通信
如下图2（所示主所后台机与所内设备通信结构图），主所后台机与下位保护装置的通信无需经过远动通讯机，而是通过IEC60870-5-104通讯规约与通讯管理机直接通信，这样的好处是在远动通讯机出现故障的情况下主所后台机依然能通过Farad200 SEA 4.0软件提供的HMI界面对所内设备实现监控。例如对南瑞RCS-943A保护装置监控的通信数据流向是：南瑞RCS-943A→1#通信管理机→主所后台机；对FM797/FM792测控装置监控的的通信数据流则是：FM797/FM792→2#通信管理机→主所后台机。两台通信管理机与不同的保护和测控装置通信，没有冗余通信功能。
主所后台机采用CDT通信规约（串口）与五防工作站通信。
（图2）主所后台机与所内设备通信结构图
三 PSCADA系统与OCC电力调度控制指挥中心的通信
如下图3（主所PSCADA系统与OCC通信结构图），通信数据流向为：
（１#通讯管理机、2#通讯管理机）→1#远动通讯机→主所FEP A机→1# PSCADA实时服务器
另外还有一条冗余的通信数据流向：
（１#通讯管理机、2#通讯管理机）→2#远动通讯机→主所FEP B机→2# PSCADA实时服务器
由此可见，主所FEP A机是无法与2#远动通讯机通信的，主所FEP B机也无法与1#远动通讯机通信，没有实现交叉冗余功能。
（图3）主所PSCADA系统与OCC通信结构图
四 PSCADA系统的自动调压功能介绍
主所后台机运行的Farad200 SEA 4.0软件具有自动调压功能，通过检测到的主变低压侧相电压值对主变抽头进行升压、降压控制，满足负载不同时变压器输出电压值不出现大的偏离。自动调压功能的启用和关闭通过电力调度中心操作。
五 对该PSCADA系统的优点和缺点分析
该PSCADA系统所有的通信管理机和远动通讯机均使用FM600-8嵌入式Linux主机，相对于Windows系统具有很好的稳定性和可维护性、故障率极低。在系统中通信数据流基本实现了冗余功能，两台远动通讯机分别通过不同的网络传输数据流至中心PSCADA实时服务器。但是两台通信管理机与不同的保护和测控装置通信，没有实现冗余通信功能，如果一台通信管理机出现故障，所内将会有一半的设备既无法与主所后台机通信也无法与OCC通信。主所FEP与远动通讯机之间也没有实现交叉冗余通信功能，一台主所FEP只与一台远动通讯机通信。
该PSCADA系统的自动调压功能目前已经投入使用，但是自动调压功能是通过运行于主所后台机Windows系统上的Farad200 SEA 4.0软件来实现的，由于Windows系统稳定性不够好的特点，在主所后台机出现故障后将无法自动调压，调压的依据是通信上来的主变低压侧相电压值大小，如果测控装置出现测量错误或者该测量值的通信通道出现故障将会影响自动调压功能的正确调压，改为可靠性更强的硬件装置会更好。
六 结束语
随着计算机信息技术的快速发展，其在电力监控行业中的应用中发挥了核心的作用，越来越深入并向着更加智能化的方向发展。但是电力系统继电保护的四大特点选择性、灵敏性、可靠性、快速性要求PSCADA系统必须具备有与其相同的特点。科学合理的网络结构可以减少PSCADA系统中某个环节出现故障时对整个系统的影响，增加可靠性。在电力系统出现故障时，快速将故障信息提供给电力调度员，在电力调度员作出正确决策后减少电力系统故障的影响范围，提高调度的效率。
参考文献
[1] Farad200 SEA 4.0用户手册.深圳市华力特电气股份有限公司.2007(09).
[2]徐金伟.工业领域基础设施SCADA系统简介——关于我国SCADA系统信息安全的研究与思考之一[J].计算机安全,2012(01).
[3]李伟彬.SCADA系统在地铁供电中的作用分析[J].技术与市场,2011(05).
关键词：110kV主变电所；PSCADA系统；
中图分类号：TM63文献标识码： A 文章编号：
引言
PSCADA(Power Supervisory Control And Data Acquisition) 即电力监控系统是地铁供电系统的重要组成部分，在地铁供电系统中的应用中主要负责地铁变电所数据的采集和监控工作，它不仅可以保证电网运行的安全可靠性，提高调度的效率，还可以实现电力调度的自动化运转，极大地优化了调度的程序。深圳地铁西丽110/35kV主变电所供电范围为深圳地铁五号线28个牵引、降压变电所，应用PSCADA系统可由电力调度控制指挥中心对主变电所进行实时监控，发现问题及时处理，大大减低电力系统故障对地铁运营的影响范围。
一 PSCADA系统主要设备（图1所示）
KIEN3016M以太网交换机２台：组成主所PSCADA系统的双以太网络，所内A网IP地址设置为：192.168.15.*，所内B网IP地址设置为：192.168.16.*。
操作员工作站：安裝有深圳华立特Farad200 SEA 4.0监控软件，用于变电所内变电值班人员对整个主变电所进行监控。操作员工作站A网地址：192.168.15.102，B网地址：192.168.16.102。
五防工作站：安装珠海优特UT-2000J型微机集控主站，可在其显示器上显示出系统主接线图，用鼠标或键盘进行模拟预演，通过与之相连的工控机主板向电脑钥匙传出正确的操作票，防止误操作，该五防工作站与操作员工作站之间通过串口以CDT规约进行通信。五防工作站A网地址：192.168.15.101，B网地址：192.168.16.101。
GPS对时装置：通过串口对操作员工作站、五防工作站、１#通讯管理机、２#通讯管理机提供卫星对时功能。测控装置和保护装置与通讯管理机进行校时。
１#通讯管理机：采用深圳华立特FM600-8嵌入式Linux工控机，与之通信的保护装置和采集装置有1#主变差动保护P631、2#主变差动保护P631、1#主变高后备保护P127、1#主变低后备保护P127、２#主变高后备保护P127、２#主变低后备保护P127、1#主变低压侧测控FM792、1#主变高压侧测控FM797、1#主变本体测控FM797、2#主变低压侧测控FM792、2#主变高压侧测控FM797、2#主变本体测控FM797、公用测控FM797、35kV测控FM797、WFET-2000S威胜电度表。P631和P127均为AREVA公司生产的MICOM系列保护装置。FM797、FM792为深圳华立特生产的测控装置，采用Farad NET通信规约通过以太网与Linux通讯管理机进行通信。１#通讯管理机A网地址：192.168.15.1，B网地址：192.168.16.1。
2#通讯管理机：采用FM600-8嵌入式Linux工控机，与之通信的保护装置和采集装置有35kVⅠ段ABB REF542、35kVⅡ段ABB REF542、1#油气监测、2#油气监测、1#谐波监测、2#谐波监测、直流屏1、直流屏2、110kV西铁线南瑞RCS-943A保护装置、110kV翡铁线南瑞RCS-943A保护装置。2#通讯管理机A网地址：192.168.15.2，B网地址：192.168.16.2。
1#远动通讯机：同是采用FM600-8嵌入式Linux工控机，该机通过Farad NET通信协议与１#、2#通讯管理机进行通信，将１#、2#通讯管理机采集到的数据转发至OCC电力调度控制指挥中心。同时也能将OCC的遥控信号转发至对应的通讯管理机。1#远动通讯机连接OTN网的IP地址为：171.5.11.251。
2#远动通讯机：功能与1#远动通讯机相同，不同的是它们连接不同的OTN环网。2#远动通讯机连接OTN网的IP地址为：172.5.11.251。
（图1）深圳地铁西丽110/35kV主变电所PSCADA系统网络结构图
二 PSCADA系统变电所内设备的通信
如下图2（所示主所后台机与所内设备通信结构图），主所后台机与下位保护装置的通信无需经过远动通讯机，而是通过IEC60870-5-104通讯规约与通讯管理机直接通信，这样的好处是在远动通讯机出现故障的情况下主所后台机依然能通过Farad200 SEA 4.0软件提供的HMI界面对所内设备实现监控。例如对南瑞RCS-943A保护装置监控的通信数据流向是：南瑞RCS-943A→1#通信管理机→主所后台机；对FM797/FM792测控装置监控的的通信数据流则是：FM797/FM792→2#通信管理机→主所后台机。两台通信管理机与不同的保护和测控装置通信，没有冗余通信功能。
主所后台机采用CDT通信规约（串口）与五防工作站通信。
（图2）主所后台机与所内设备通信结构图
三 PSCADA系统与OCC电力调度控制指挥中心的通信
如下图3（主所PSCADA系统与OCC通信结构图），通信数据流向为：
（１#通讯管理机、2#通讯管理机）→1#远动通讯机→主所FEP A机→1# PSCADA实时服务器
另外还有一条冗余的通信数据流向：
（１#通讯管理机、2#通讯管理机）→2#远动通讯机→主所FEP B机→2# PSCADA实时服务器
由此可见，主所FEP A机是无法与2#远动通讯机通信的，主所FEP B机也无法与1#远动通讯机通信，没有实现交叉冗余功能。
（图3）主所PSCADA系统与OCC通信结构图
四 PSCADA系统的自动调压功能介绍
主所后台机运行的Farad200 SEA 4.0软件具有自动调压功能，通过检测到的主变低压侧相电压值对主变抽头进行升压、降压控制，满足负载不同时变压器输出电压值不出现大的偏离。自动调压功能的启用和关闭通过电力调度中心操作。
五 对该PSCADA系统的优点和缺点分析
该PSCADA系统所有的通信管理机和远动通讯机均使用FM600-8嵌入式Linux主机，相对于Windows系统具有很好的稳定性和可维护性、故障率极低。在系统中通信数据流基本实现了冗余功能，两台远动通讯机分别通过不同的网络传输数据流至中心PSCADA实时服务器。但是两台通信管理机与不同的保护和测控装置通信，没有实现冗余通信功能，如果一台通信管理机出现故障，所内将会有一半的设备既无法与主所后台机通信也无法与OCC通信。主所FEP与远动通讯机之间也没有实现交叉冗余通信功能，一台主所FEP只与一台远动通讯机通信。
该PSCADA系统的自动调压功能目前已经投入使用，但是自动调压功能是通过运行于主所后台机Windows系统上的Farad200 SEA 4.0软件来实现的，由于Windows系统稳定性不够好的特点，在主所后台机出现故障后将无法自动调压，调压的依据是通信上来的主变低压侧相电压值大小，如果测控装置出现测量错误或者该测量值的通信通道出现故障将会影响自动调压功能的正确调压，改为可靠性更强的硬件装置会更好。
六 结束语
随着计算机信息技术的快速发展，其在电力监控行业中的应用中发挥了核心的作用，越来越深入并向着更加智能化的方向发展。但是电力系统继电保护的四大特点选择性、灵敏性、可靠性、快速性要求PSCADA系统必须具备有与其相同的特点。科学合理的网络结构可以减少PSCADA系统中某个环节出现故障时对整个系统的影响，增加可靠性。在电力系统出现故障时，快速将故障信息提供给电力调度员，在电力调度员作出正确决策后减少电力系统故障的影响范围，提高调度的效率。
参考文献
[1] Farad200 SEA 4.0用户手册.深圳市华力特电气股份有限公司.2007(09).
[2]徐金伟.工业领域基础设施SCADA系统简介——关于我国SCADA系统信息安全的研究与思考之一[J].计算机安全,2012(01).
[3]李伟彬.SCADA系统在地铁供电中的作用分析[J].技术与市场,2011(05).