胡金東（南寧鐵路局　供電處，工程師，廣西　南寧　530029）

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供電SCADA系統(tǒng)在高鐵故障搶修中的應(yīng)用

胡金東
（南寧鐵路局供電處，工程師，廣西南寧530029）

摘要：本文從SCADA（鐵路供電遠動系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)及其在供電故障搶修中的應(yīng)用、以及南寧局供電SCADA系統(tǒng)存在問題及措施3個方面，系統(tǒng)地分析了供電SCADA系統(tǒng)對鐵路供電設(shè)備監(jiān)控進行自動監(jiān)視和控制，保證鐵路供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行和在故障搶修中快速修復(fù)故障恢復(fù)供電方面所發(fā)揮的重要作用。

關(guān)鍵詞：電氣鐵路；供電SCADA系統(tǒng)；調(diào)度主站

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.015

截止2013年底，我國電氣化鐵路營業(yè)里程達到5.6萬km，占總營業(yè)里程的54.4%，電力牽引完成的任務(wù)比重達76.1%，高速鐵路營業(yè)總里程突破1萬km，居世界之首。隨著高速鐵路的大量建設(shè)投運，供電系統(tǒng)在鐵路運輸安全生產(chǎn)中的重要性進一步提高，而SCADA系統(tǒng)（鐵路供電遠動系統(tǒng)），作為供電系統(tǒng)的一個重要組成部分，在供電故障搶修時隔離故障區(qū)段，縮短停電時間、快速恢復(fù)供電方面對鐵路運輸?shù)陌踩徒?jīng)濟效益發(fā)揮了重要作用。

目前，南寧局建設(shè)有2套供電SCADA系統(tǒng)調(diào)度主站，即普速調(diào)度主站系統(tǒng)（北京國控APCS 8000系統(tǒng)）、高鐵調(diào)度主站系統(tǒng)（交大光芒的GM-6000系統(tǒng)）。普速調(diào)度主站系統(tǒng)于2012年4月投入運行，負責(zé)黔桂線、田靖線、南昆線3條普速鐵路牽引供電設(shè)備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控控制。由于2013年底南寧局高鐵開通運營需要，南廣線、柳南線、邕北線、欽防線、衡柳線均利用普速調(diào)度主站系統(tǒng)過渡開通。2014 年6月利用貴廣鐵路項目新建1套高鐵調(diào)度主站系統(tǒng)，12月完成調(diào)試投入使用，負責(zé)監(jiān)控貴廣鐵路牽引供電、電力設(shè)備運行。

1　系統(tǒng)架構(gòu)及功能

南寧局供電SCADA系統(tǒng)采用與鐵路總公司調(diào)度指揮中心PSCADA系統(tǒng)兼容的硬件平臺和系統(tǒng)軟件平臺，并在此軟硬件基礎(chǔ)平臺上構(gòu)建多層、基于SOA服務(wù)驅(qū)動的和基于COM＋組件的應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)，同時還輔以統(tǒng)一的系統(tǒng)管理和安全保障體系，從而滿足系統(tǒng)的互操作性/互聯(lián)性，應(yīng)用的可移植性/可伸縮性，以及應(yīng)用的集成性要求。該系統(tǒng)采用分布式多層體系結(jié)構(gòu)，分為調(diào)度管理層、通信傳輸網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)場設(shè)備層。調(diào)度管理層設(shè)在調(diào)度所供電調(diào)度中心；網(wǎng)絡(luò)通信層包括連接鐵路總公司調(diào)度中心與調(diào)度所供電調(diào)度之間、供電調(diào)度與現(xiàn)場設(shè)備層之間、供電調(diào)度與供電段之間的通信傳輸承載網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場設(shè)備層包括電氣化鐵路沿線的牽引變電所、開閉所、分區(qū)所、AT所、變配電所綜合自動化系統(tǒng)、RTU、箱變等。為了確保系統(tǒng)的可靠性，關(guān)鍵設(shè)備采用冗余配置〔1，2〕。供電SCADA系統(tǒng)主要由調(diào)度主站、被控站、傳輸通道組成（見圖1所示）。

圖1供電SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1調(diào)度主站調(diào)度主站安裝在鐵路局調(diào)度所供電調(diào)度中心，向供電調(diào)度人員提供圖形化界面，完成供電設(shè)備的實時監(jiān)測、遠動控制和調(diào)度管理及線路故障處理等功能。

調(diào)度主站主要硬件包括局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、調(diào)度工作站、GR配置服務(wù)器、AOS應(yīng)用通信服務(wù)器、歷史服務(wù)器、WEB服務(wù)器、域安全服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)等其他配套設(shè)備組成。其中的關(guān)鍵設(shè)備，如調(diào)度工作站、AOS應(yīng)用通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，可以雙機冗余配置。

1.2被控站被控站安裝在監(jiān)控現(xiàn)場，實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)設(shè)備運行實時狀態(tài)監(jiān)控，主要包括變配電所綜合自動化系統(tǒng)、接觸網(wǎng)開關(guān)控制站、電力箱變、10/0.4 kV變電所等。被控站設(shè)備采集現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息，向調(diào)度主站發(fā)送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行主站下發(fā)的各種控制命令。

目前，南寧局共有55個牽引變電所、36個分區(qū)所、43個AT所、6個開閉所、933臺接觸網(wǎng)遠動隔離開關(guān)、15個電力配電所、346個箱式變電站、16個站房變電所24個電力遠動間納入供電SCADA系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度管理，實現(xiàn)了對鐵路沿線供電設(shè)備的遠程“四遙”（遙控、遙信、遙測、遙調(diào)）功能。

1.3傳輸通道傳輸通道是供電SCADA系統(tǒng)重要的組成部分，將調(diào)度主站和被控站連接成有機整體。借助遠動傳輸通道，各被控站和調(diào)度主站得以相互交換信息和信息共享，實現(xiàn)被控站的遠方監(jiān)控和控制。

2　系統(tǒng)應(yīng)用

供電SCADA系統(tǒng)是以計算機為主構(gòu)成的遠方監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。該系統(tǒng)在供電故障搶修時隔離故障區(qū)段，縮短停電時間方面發(fā)揮重要作用，已經(jīng)成為牽引供電調(diào)度不可缺少的工具。供電SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用，減輕故障搶修勞動強度，減少故障處理時間，節(jié)省搶修人力物力，提高了故障應(yīng)急處置效率，列舉以下3個實例〔3，4〕：

實例1：2015年2月19日12:08，南寧東站柳南場215饋線215-1號桿上網(wǎng)點處電纜頭擊穿（見圖2所示），造成南寧東牽引變電所215饋線跳閘重合不成功，12:15分供電調(diào)度通過供電SCADA系統(tǒng)遠程合L266#接觸網(wǎng)隔離開關(guān)，南寧東變電所214饋線環(huán)供215饋線送電成功，接觸網(wǎng)停電時間8 min。

圖2南寧東站柳南場215-1號桿上網(wǎng)點處電纜頭擊穿

實例2：2015年2月26日、2月28日、3月11日南寧東變電所223饋線、223饋線、225饋線GIS開關(guān)柜（ABB廠家）均出現(xiàn)合閘電磁鐵故障，導(dǎo)致天窗點送電時饋線GIS開關(guān)柜無法合閘，供電調(diào)度通過供電SCADA系統(tǒng)遠程操作接觸網(wǎng)隔離開關(guān)，饋線環(huán)供方式快速恢復(fù)供電，未影響接觸網(wǎng)送電。

實例3：2015年1月20日18:35，貴廣鐵路下行線三江南站至五通站間天平山隧道k 380+268處2343#定位上方拱頂PW線跳線脫落搭接F線（見圖3所示），造成上躍變電所212、213 DL距離I段保護動作跳閘，212 DL重合成功，213 DL重合失敗。由于供電線上網(wǎng)處F線隔離開關(guān)3103 F二次閉鎖關(guān)系錯位拒動，導(dǎo)致遠動及當(dāng)?shù)夭僮骶。瑹o法快速切除F線故障，此次故障處置共耗費160 min，構(gòu)成鐵路交通一般D（D 21）類事故。

圖3貴廣鐵路天平山隧道PW線脫落故障現(xiàn)場

3　存在問題及措施

3.1遠動傳輸通道穩(wěn)定性有待進一步加強在實際運行中常出現(xiàn)由于設(shè)備原因或遠動傳輸通道本身原因，導(dǎo)致調(diào)度主站測試遠動傳輸通道運行不穩(wěn)定、通道傳輸?shù)馁|(zhì)量差。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)遠動傳輸通道共有5個被控站主備通道不通，28個被控站單通道不通，牽引供電系統(tǒng)遠動傳輸通道有7個被控站單通道不通，主要集中在衡柳線。

解決措施：供電部門與通信部門跨專業(yè)合作，對遠動傳輸通道共同測試，查找不通具體原因，提高遠動傳輸通道穩(wěn)定性〔5，6〕。

3.2高鐵與普鐵SCADA系統(tǒng)未獨立運行2013年底南寧局高鐵開通運營需要，南廣線、柳南線、邕北線、欽防線、衡柳線共5條供電SCADA系統(tǒng)均接入普鐵調(diào)度主站監(jiān)控，由于普鐵調(diào)度主站與高鐵調(diào)度主站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不同，不能滿足高鐵供電設(shè)備監(jiān)控需求，存在較大安全隱患。

解決措施：一是在南寧局調(diào)度所新增設(shè)高鐵供電遠動機房，滿足高鐵調(diào)度主站后期擴容需求。二是將南廣線、柳南線、邕北線、欽防線、衡柳線共5條供電SCADA系統(tǒng)倒接至高鐵調(diào)度主站監(jiān)控。

3.3供電SCADA系統(tǒng)驗收不徹底驗收不徹底的原因一方面是供電SCADA系統(tǒng)被控站監(jiān)控點數(shù)量多，尤其是高速鐵路供電SCADA系統(tǒng)，不僅需要監(jiān)控牽引供電、電力系統(tǒng)，而且還要監(jiān)控電力低壓設(shè)備及交直流屏設(shè)備，監(jiān)控量約為常規(guī)普速鐵路監(jiān)控量的5～6倍，監(jiān)控點數(shù)量劇增加大了SCADA調(diào)試難度和任務(wù)量。調(diào)試人員常對遙信采用部分確認的方式調(diào)試，未對各遙信點逐點確認，對調(diào)試中存在的遙信錯位、取反現(xiàn)象，遙測不對應(yīng)等問題無法及時發(fā)現(xiàn)。另一方面受到現(xiàn)場設(shè)備工程施工進度的制約，供電SCADA系統(tǒng)調(diào)試驗收需要在接觸網(wǎng)及變配電所開關(guān)設(shè)備、綜自設(shè)備、RTU設(shè)備、通道設(shè)備、SCADA主站設(shè)備等現(xiàn)場施工全部驗交完成后才能開始。遠動調(diào)試驗收較供電設(shè)備驗收進度相對滯后，多選擇邊調(diào)試邊驗收的模式進行。一般采用對照數(shù)據(jù)點表逐項確認的方法完成“四遙”（遙控、遙信、遙測、遙調(diào)）基本功能的驗證，未能在調(diào)試中綜合檢驗供電設(shè)備閉鎖關(guān)系、帶電推倒關(guān)系、遙測值邏輯關(guān)系、系統(tǒng)擴展功能等，導(dǎo)致以上功能缺陷常在運行中才被發(fā)現(xiàn)。

解決措施：一是綜合考慮2015年云桂、玉鐵、柳南電化工程節(jié)點和設(shè)備特點，提前介入供電SCADA系統(tǒng)，明確調(diào)試總體工作量，合理制定調(diào)試計劃，有效組織人力物力開展調(diào)試驗收。二是嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)點表中項目調(diào)試，對各監(jiān)控點逐一確認，做到不漏項，保證SCADA系統(tǒng)功能的完整性。調(diào)試中同步對遠動開關(guān)本體的閉鎖關(guān)系、開關(guān)上下行對應(yīng)關(guān)系、開關(guān)位置與遙測值數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系進行充分驗證。

3.4日常管理不完善及人員素質(zhì)不高供電SCADA系統(tǒng)技術(shù)是一門集供電、通信、控制、計算機、網(wǎng)絡(luò)、微電子技術(shù)于一體的高新技術(shù)，對日常管理、人才素質(zhì)要求較高。隨著南寧局電氣化鐵路的快速發(fā)展，監(jiān)控站點的數(shù)量增多，遠動檢測維護人員緊缺，加上近2年遠動維護人員多數(shù)為新轉(zhuǎn)職人員，遠動檢測維護整體水平較低。

解決措施：一是組織遠動維護人員到各遠動設(shè)備廠家或其它路局單位進行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，以提高全局供電SCADA系統(tǒng)的管理水平。二是逐步健全、完善遠動專業(yè)管理規(guī)章制度，制定供電SCADA系統(tǒng)應(yīng)急故障處理實施細則，細化遠動設(shè)備的運行維護項目和標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)束語

供電SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了牽引變電所、AT分區(qū)所、AT所、開閉所、接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)，（35）10 kV配電所、電力箱變、10/0.4 kV變電所等供電設(shè)備的監(jiān)視和遠程控制，在南寧局供電故障搶修時隔離故障區(qū)段、縮短停電時間、快速恢復(fù)供電方面發(fā)揮重要作用，直接影響影響鐵路運輸?shù)陌踩徒?jīng)濟效益。

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中圖分類號：U224.9+13

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）01-0046-03