浅谈上海地铁一号线SCADA主站系统升级改造.doc

1、1浅谈上海地铁一号线 SCADA 主站系统升级改造摘要：SCADA 主站系统是 SCADA 系统的技术核心系统。由于上海地铁一号线 SCADA 系统的不断扩容和其他原因，对一号线 SCADA 主站系统的可靠性、容量和实时性提出了更高要求，导致一号线 SCADA 主站系统的升级改造。 关键词： SCADA 系统；SCADA 技术核心 Abstract: SCADA master station is the core technology of SCADA system system. As a result of Shanghai Metro Line SCADA system continu

2、ed expansion and other reasons, the line SCADA master station system reliability, capacity and real-time has put forward higher requirements, resulting in a line SCADA master station system upgrading. Key words: SCADA; SCADA master station system 中图分类号： N94 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 一、概述 远动系统，也称为

3、 SCADA（Supervision Control And Data Acquisition数据采集和监视控制）系统。远动系统是采用先进的计算机技术对整个供电系统进行实时监控，并利用先进的通信技术，将供电2设备的信息传送到 SCADA 主站（调度中心） ，为电力调度提供更多的实时信息。同时电力调度也可以通过遥控和遥调对供电设备进行控制，以保障供电设备的安全、可靠运行。 SCADA 系统是由主站系统、通道系统和远方终端系统（RTU）三大部分组成。其中主站系统是 SCADA 系统核心系统。 SCADA 主站系统功能：数据采集；信息显示；监视控制；报警处理；信息的存储及报告；数据处理；事故追忆；报

4、表打印等。 SCADA 主站系统一般由主机、前置机、各类工作站、模拟屏、网络设备、各类软件和其他设备组成。 二、问题提出 上海地铁一号线 SCADA 主站系统当初设计时有许多因素未考虑到。随着轨道交通不断发展和设备不断更新，一号线 SCADA 主站系统也就暴露出许多问题。 现用主站系统的硬件和软件配置较低 一号线北延伸 SCADA 主站系统原设计时仅考虑一号线北延伸个变电站。当时一号线北延伸项目采用最低价中标的招标方法，所以供货商为了降低成本，在选择主站系统的硬件和软件时，配置选择都较低。 一号线 SCADA 主站系统扩容要求 2004 年的上海一号线正线上的 29 个变电站要接入到一号线北延

5、伸主站系统; 2007 年一号线北北延伸 8 个变电站要接入到一号线主站系统; 上海地铁二号东延伸工程已起动，目前二号线主站系统已无法再扩3容。根据设计，二号线 51 个变电站远方终端系统（含二号西西延伸和东延伸）也准备接入到一号线主站系统。 考虑到长远计划，一号线和二号线还有延伸的可能。现在面临着扩容问题。 对主站系统的可靠性提出更高要求 如果上海地铁一、二号线主站系统合并共用一套主站系统，如果主站系统故障，将影响到两条线 SCADA 系统正常运营。所以对主站系统的可靠性提出更高要求。 三、一号线 SCADA 主站系统升级改造后的比较 网络结构比较 现用主站为单层控制网，他由一层交换机构成。

6、升级后改为双层控制网，他由双层交换机构成。在主站系统中，前置机是最繁忙的。它即要与远方终端通信又要向主机传送数据。采用双层控制网，上述工作可同时进行。同时减轻了前置机网卡负担，提高网络数据传输速度。双层控制网另一个优点是数据的一致性容易实现，可以保证各工作站数据完全一致。另外，网速也由百兆网升级为千兆网。网卡、交换机、网线等均升级为千兆以太网。提高了网络数据传输速度。升级后的网络，大大提高了主站系统的实时性。 双机热备用改为三机热备用 原系统主机和前置机为双机热备用，升级后改为三机热备用。主机和前置机均使用 SunFire V490 服务器。如果单机的系统的可用率为99%，那么双机热备用的系统

7、的可用率为 99.99%；而三机热备用的系统的4可用率为 99.9999%。系统的可用率提高了二个数量级。大大提高了系统的可靠性。目前在上海地铁只有一号线 SCADA 主站系统采用三机热备用系统。 主机用双 CPU 取代单 CPU 每一台主机服务器采用双 CPU 结构，不但提高了服务器可用率、处理能力，也提高了处理速度。 4 主机用磁盘阵列（RAID1）取代单磁盘 3. 4. 1 磁盘容量增大；原主机服务器采用单磁盘（80G） ，升级后改为 8*160G 组成磁盘阵列，有足够容量存储各类数据。 3. 4. 2 磁盘阵列有 RAID1 软硬件支持，采用镜像备份，存储速度快，并且当某一硬盘故障时可

8、不停系统直接热插拔更换磁盘。 3. 4. 3 主机与磁盘阵列数据传输用光口取代电口，光纤抗电磁干扰能力强，数据传输速度快。 3. 4. 4 数据库的一致性；所有主机和工作站共用一个磁盘阵列数据库，这样就可保证每台计算机的信息数据库、历史数据库、实时数据库的信息是一致的。 5 前置机用服务器替代工控机 前置机采用 SunFire V490 服务器。由于服务器采用双电源、双CPU、SCSI 硬盘和良好的散热功能等，所以服务器的可靠性和稳定性等都高于工控机。 6 工作站用 SUN 工作站用取代工控机 工作站采用 Sun Blade 2500 工作站。在工作站市场的 64 位工作站5中，Sun Bla

9、de 2500 工作站性能最高，可靠性高，可扩展性最好的工作站。其稳定性和可靠性要高于工控机 7 调度工作站由双工作站增加为四工作站 调度工作站的增加使电力调度在处理供电系统故障时更加方便。一旦一台或二台工作站故障，也不会影响电力调度工作。另外，当二号线远方终端系统接入本主站，不必再增加工作站。 8 操作系统：采用 SOLARSI9 操作系统 SOLARSI 操作系统是在 UNIX 操作系统发展过程中逐渐发展起来的。Solaris 基于 Sun SPARC 处理器的硬件体系结构结合紧密, 它是 SUN 服务器和工作站搭配专用的操作系统，在设计上和市场上经常捆绑在一起，所以整个软硬件系统的可靠性

10、和性能也因此大大增强。 ，其稳定性强于WINDOWS 系统。另外 SOLARSI 操作系统受病毒破坏的可能性远小于WINDOWS 系统。 三台主机自建一小型局域网，每台主机都装有 CLUSTER 软件。CLUSTER 软件系统可大大增强了数据访问能力，并具有故障转移服务、快速地从故障中恢复等功能，用于计算机群并行运行管理和切换。原主机系统是在应用层切换，升级后可在硬件层和操作系统层切换。 9 支持软件：商用数据库采用 ORACLE 数据库 原用商用数据库 Sybase 数据库。ORACLE 数据库与 Sybase 数据库相比有如下优势： ORACLE 支持行级锁，这使应用程序的开发大大简化，数

11、据的共享程度大大提高，而 Sybase 只支持页级锁，导致用户之间互锁的概率大大提6高。 ORACLE 的读是无阻塞的，这使数据的可用性大大提高，而 Sybase 的读总是与写互相阻塞。 系统稳定性，ORACLE 数据库在实际运行中非常稳定，能满足连续不断的实时运行要求，而 Sybase 数据库则要求经常做 dbcc，否则可能出现预想不到的后果。 10 应用监控软件 由于操作系统改为 UNIX 系统，所以应用软件（XURT-2000）也采用UNIX 系统版本的 XURT-2000 应用软件系统。采集点的容量设置也由 5 万点改为 100 万点;变电站地址字节由一个字节扩充到二个字节，满足扩容要求。 结束语 目前轨道交通一号线 SCADA 主站系统升级改造项目已经完成；轨道交通二号线（含二号线东延伸、西延伸、西西延伸）RTU 全部接入一号线SCADA 主站系统；一、二号线有十几个复视工作站也接入一号线 SCADA 主站系统。目前，系统运行平稳。我们相信经过这次升级改造，一号线SCADA 控制中心主站系统将会更加可靠、容量更加大、实时性更加好。 参考文献： 【1】上海轨道交通一号线富锦路停车场牵、降变、SCADA 系统工程 【2】城市轨道交通自动化系统与技术电子工业出版社 【3】XURT-2000 用户维护手册新华控制技术公司 7【4】Oracle 9i 学习指南中国电力出版社