1、1城市轨道交通电力监控系统的设计及发展摘要：结合深圳地铁一期、二期城市轨道交通电力监控系统的设计，详细分析近年来电力监控系统的通信网络架构的变化与发展。 关键词：城市轨道交通；变电所综合自动化系统；通信网络架构 中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号： 1 概述 城市轨道交通电力监控系统由设置在控制中心的电力监控主站、变电所综合自动化系统（被控站） 、供电复示系统、车辆段及停车场接触网隔离开关监控系统（被控站）以及通信通道构成，实施对全线各变电所、接触网设备运行的实时监控和数据采集，及时掌握和处理供电系统的各种事故、警报事件，保证供电的可靠性、安全性；完成对供电系统及设备的事故分
2、析和维护维修调度管理。 2 电力监控系统工程设计 2.1 深圳地铁 1 号线首期工程电力监控系统设计 1）深圳地铁 1 号线首期工程概述 深圳地铁 1 号线首期工程自罗湖站起始至竹子林站，共 13 座车站，均为地下站，并在竹子林设车辆段及其它基地、控制中心各一处。 2）深圳地铁 1 号线首期工程电力监控系统设计 深圳地铁 1 号线首期工程电力监控 SCADA 系统采用微机型监控装置，结构形式为 1N 链式结构。系统由设置在控制中心的主站监控系统、设2置在变电所内的全所综合自动化系统以及联系二者的通信通道构成。 其中变电所全所综合自动化系统在被控站完成对变电所供电设备的控制、监视及运行数据的测量
3、。该系统由控制信号盘（上位 PLC 监控单元、液晶显示器） 、下位监控单元及所内通信网络等部分组成。控制信号盘上设置液晶显示器和事故、预告音响设备。下位监控单元装设于各开关柜内，控制开关设备，采集开关位置信号、保护和预告信号，检测电流、电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度。控制信号盘上位 PLC 监控单元应配置与外界便携式计算机的接口，用于调试、维护或在通信通道故障时进行所内监控。对车站内既有牵引混合变电所又有降压变电所的只设一个上位 PLC 监控单元。 3）深圳地铁 1 号线首期工程变电所综合自动化系统图 深圳地铁 1 号线首期工程变电所综合自动化系统图如图 1 所示。 图 1 深圳
4、地铁 1 号线首期工程变电所综合自动化系统图 2.2 深圳地铁 1 号线续建工程电力监控系统设计 1）深圳地铁 1 号线续建工程概述 深圳地铁 1 号线续建工程自深大站起始至西乡站，共 12 座车站，均为地下站，并利用 1 号线竹子林车辆段和控制中心。 2）深圳地铁 1 号线续建工程电力监控系统设计 深圳地铁 1 号线续建工程电力监控系统由控制中心主站、变电所综合自动化系统、通信通道构成。 各变电所内分别设独立的变电所综合自动化系统，包括：站级管理层、网络通信层、间隔设备层设备。 3（1）站级管理层 站级管理层由设置在变电所控制信号屏内的通信管理单元、总控单元为站级管理层，完成对所内网络的管理
5、，并与各间隔层设备及其他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控制中心主站系统，同时下达主站系统的控制、调整、查询及诊断等命令。 （2）间隔设备层 间隔设备层由分散安装于各开关柜内的继电保护测控一体化单元、交直流屏智能装置监控单元、以及采用硬接点接入变电所综合自动化系统的接触网电动隔离开关、钢轨电位限制装置、排流柜等设备构成。 （3）网络通信层 变电所综合自动化系统的通信网络采用工业以太网模式，网络节点数不小于 64，网络传输媒介为屏蔽通信电缆或光纤总线，通信传输速率不小于 19.2kbps。 3）深圳地铁 1 号线续建工程变电所综合自动化系统图 深圳地铁 1 号线续建工程
6、变电所综合自动化系统图如图 2 所示。 图 2 深圳地铁 1 号线续建工程变电所综合自动化系统图 2.3 深圳地铁 2 号线东延线工程电力监控系统设计 1）深圳地铁 2 号线东延线工程概述 深圳地铁 2 号线东延线工程起于 2 号线初期工程世界之窗以北，止于新秀站。全长约 20.50km，均为地下线。东延线共设车站 17 座，其中换乘站 7 座。 2）深圳地铁 2 号线东延线工程电力监控系统设计 4深圳地铁 2 号线东延线工程电力监控系统由设在控制中心的电力调度系统（主站） 、设置在主变电所、全线各牵引降压混合变电所、降压变电所内的变电所综合自动化系统（被控站） 、车辆段与综合维修基地供电车间
7、供电复示系统、车辆段及停车场接触网隔离开关监控系统（被控站）及数据传输通道等构成各变电所内分别设独立的变电所综合自动化系统，包括：站级管理层、网络通信层、间隔设备层设备。 （1）站级管理层 站级管理层实现变电所控制室对本车站变电所设备的控制、监视、报警功能，并负责变电所综合自动化系统与综合监控系统之间的数据交换。站级管理层设备包括监控工作站、双冗余的监控单元、综控屏等设备。 （2）间隔设备层 间隔设备层实现对变电所内各类基础设备数据的采集、测量等功能，包括综合测控保护装置或者智能采集装置、交直流屏监控单元、接触网电动隔离开关、钢轨电位限制装置、排流柜等设备。 （3）网络通信层 变电所内网络通信
8、层包括基础设备与监控单元之间的通信光缆、电缆及光电转换装置。光缆与通信电缆相比具有无电磁干扰的优点。 3）深圳地铁 2 号线东延线工程变电所综合自动化系统图 深圳地铁 2 号线东延线工程变电所综合自动化系统图如图 3 所示。 图 3 深圳地铁 2 号线东延线工程变电所综合自动化系统图 3 城市轨道电力监控系统的发展 5结合深圳地铁一期、二期工程电力监控系统的设计，从以下三个方面介绍城市轨道交通电力监控系统的发展。 3.1 网络结构 从深圳地铁一期工程到二期工程的变电所综合自动化系统图可看出，电力监控系统的网络结构由 1 号线首期工程单一的计算机网络结构发展到 1 号线续建工程的单以太网结构，继
9、而发展到 2 号线东延线工程的双以太网结构。电力监控系统的数据传输量增大，数据传输速度更快，网络通信更加安全可靠，保证了供电系统设备的安全运行。 3.2 通信规约 变电所综合自动化系统设备种类繁多，同时由于每个工程供货商不同，都有适用于各自厂家设备的通信协议，造成电力监控系统需要开发多种网络接口来实现与间隔层设备之间的数据通信，给系统集成商增加了技术难度和成本，同时对于运营维护来讲，需要专门的技术人才来面对不同的产品设备，增加了运营维护成本，这样不利于产品的规模化、标准化。 从深圳地铁一期工程到二期工程的变电所综合自动化系统图可看出，1 号线首期工程电力监控系统站级管理层与间隔设备层通信规约种
10、类较多，有 SPABUS、LD-1310-10F1、IEC870-5-103、MODBUS、CDT、Profibus 等，1 号线续建工程改良了很多，主要以 MODBUS、IEC103、Profibus 为主，2 号线东延线工程发展为以 MODBUS 协议为主，规约的统一有效减少了工程造价和设备维护费用，节约大量的开发时间，增加自动化系统的灵活性，解决变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题，降低了运6营成本，达到减员增效、提高设备维修效率的目的。 参考文献 【1】魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术（第 2 版） 【M】.北京：电子工业出版社，2011. 【2】田胜利.城市轨道交通电力监控系统结构的标准化问题思考【J】.城市轨道交通，2004,4（4）. 【3】高鸣燕，陈文.城市轨道交通电力监控控制中心系统设计研究.城市轨道交通研究，2003（6）：51
