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深圳地铁5号线电力监控系统的结构研究

李剑波;蔡伟周

【摘要】深圳地铁5号线电力监控系统深度集成于综合监控系统,分析其设备层和

监控层的系统结构及特点,对其数据流和结构进行优化处理,促进该系统按时调试完

成并投运,保证系统安全稳定运行,并提出变电站综合自动化系统基于串口服务器的

以太网方案和监控层备用服务器对的进一步优化方案.

【期刊名称】《机电工程技术》

【年(卷),期】2012(041)008

【总页数】4页(P160-163)

【关键词】电力监控系统;变电站综合自动化系统;分层分布式;系统结构

【作者】李剑波;蔡伟周

【作者单位】深圳达实智能股份有限公司,广东深圳518000;深圳达实智能股份有

限公司,广东深圳518000

【正文语种】中文

【中图分类】TM76

0引言

深圳地铁5号线供电制式为DC1500V架空接触网受电，110-35kV两级供电，沿

线设置主变电所1座、开闭所1座、牵引降压混合所14座、降压所13座、跟随

式降压所25座；以及车辆段、停车场各设牵引降压混合所1座和跟随式降压所1

座。

电力监控系统[1-3]（PSCADA）作为综合监控系统（ISCS）的子系统被深度集成，

由控制中心（OCC）综合监控电力监控子系统、变电所综合自动化系统、供电复

示系统及通信通道共四部分构成。采用控制中心远方操作、所内综控屏上集中操作、

开关柜就地操作三级控制方式，并相互闭锁，在任何情况下只允许有一种控制方式

作用，另外两种控制方式被自动闭锁。

1变电站综合自动化系统

深圳地铁5号线变电所综合自动化系统[1-3]采用上海新华XISCS-100系统，集中

管理和分散布置相结合，分层分布式系统结构，由设置在各个变电所控制室的综控

屏、各个开关柜内的微机测控保护装置等智能电子设备及所内通信网络等部分组成，

集控制、测量和监视等功能于一身，采用面向对象的设计思想，将变电所的二次设

备（包括控制、信号、测量、自动装置、远程通信装置）经过功能的重新组合和优

化，以计算机和网络为依托，实现对变电所主要设备和输配电线路的自动控制、监

视、联锁、闭锁、电流、电压、功率测量、电度计量以及与综合监控系统通信等综

合自动化功能。

当综合监控系统故障时，变电所综合自动化系统可以降级独立运行。

1.1系统结构

变电所综合自动化系统采用分层分布式[2]结构，整个系统由站级管理层、网络通

信层和间隔设备层构成。如图1所示。

图1变电所综合自动化系统结构示意图

站级管理层实现对本变电所供电设备的监控和报警功能，并负责与综合监控系统之

间的数据交换，采用集中组屏安装方式，由主/备监控单元、屏内工作站和智能测

控PLC单元、交换机、电源、报警装置等组成。监控单元为系统核心组件，负责

所内通信网络管理，与各测控保护单元及有关IED（智能电子设备）进行数据通讯，

将所辖供电设施的运营信息实时地传送至综合监控系统，同时下达综合监控系统的

控制、调整、查询及诊断等命令，采用整机主备冗余配置。智能测控单元通过输入、

输出模块与基础设备的二次无源接点连接，采集基础设备的数据，并向其发送控制

指令。

数据通信层实现变电所管理层与基础设备层之间的通信传输，由交换机、所内通信

网络、光电转换设备（O/E）、光缆，以及设置于开关柜现场的通信协议转换设备

等组成。

间隔设备层包括安装在各基础设备内的微机保护装置或智能单元等设备，是变电所

综合自动化系统的基础数据源和指令接收单元。

本系统中，除DC1500V系统保护装置提供网络接口以外，其他智能装置均提供

RS485总线接口，为了克服变电所强电环境等因素干扰和提高通信速度，本方案

将所有RS485总线就地转换，通过光纤接入综控屏。

1.2单总线冗余访问方式

实际应用中，间隔层智能单元只提供1路总线接口，不冗余，并采用

ModbusRTU等总线型主从通信协议。由于综控屏配置主备冗余监控单元，为了

避免单个设备出现双主站控制的风险，主备监控单元之间必须执行严格的冗余切换

机制。如图2所示。

主备监控单元按照备机模式依次启动，并动态广播自身状态，同时接收对方状态信

息，逻辑判断后决定是否切换为主机模式并启动间隔层通信。这将保证在同一时刻，

只有1台监控单元处于主机工作状态，另外1台监控单元处于热备状态，且只有

主监控单元才有权与间隔层设备通信。

图2监控单元主备切换