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陸曉君
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘 要 介紹某市地鐵線路電力系統的軟硬件升級改造，分析電力系統改造的必要性和可行性。討論配電監測系統改造的具體方案。
關鍵詞 地鐵 配電監測 電力改造
0 引言
目前地鐵正在大規模建設，車站低壓配電系統的要求也越來越高。城市地鐵的服務性，安全性系統也越來越完善。因此在滿足地鐵功能日益提高的前提下，對老系統的改造就顯得很有必要。
1 概述
該市地鐵二號線建成運營了十年，全線長20.8公里，分設了12座車站。每座車站都有降壓變電所，其為列車動力，車站照明，信號等提供電源。現有的配電監測系統在監控站對各變電所的設備及隔離開關進行監測和控制，從而能遠程的讀取到實時電參量數據和設備運行狀態。
2 原系統介紹
站控層設備有主站工業控制計算機，從站工業控制計算機，數據維護計算機，數據服務器各一臺，冗余設備還包括GPS時鐘，UPS電源，打印機等。網絡層設備有網絡交換機，串口服務器，通訊前置機。設備層包括數據采集設備，各類傳感器。通信通道：OCC通訊處理器與遠程控制中斷之間的數據傳輸速率為9600bps，數據傳輸為半雙工的方式。接口標準為RS485。
2.1系統功能：
●控制功能；
●畫面顯示功能；
●信息處理功能；
●SCADA設備自檢功能；
●數據處理、顯示、打印功能；
●口令功能等。
2.2系統運行情況介紹
該地鐵線路配電監測系統由德國西門子公司設計研發。該系統自1997年投入運行以來，各種工作情況基本正常。但是由于計算機技術和網絡技術的高速發展以及當時需求的局限性，隨著投運年限的增加，原有的監測系統的問題逐步顯現：
2.2.1系統配置低，響應速度慢，當系統數據交換量較大時，使畫面數據不能及時刷新，甚至造成系統死機：
2.2.2由于監控系統是全天24小時不間斷運行，經過10多年運行，硬件老化日漸上升，故障率增高，備品備件日益匱乏，不易維護；
2.2.3由于西門子公司的技術壁壘，通訊協議沒有對外開放，導致電力監控系統功能擴展困難。無法滿足新增電氣設備的監控需要。
2.3電力系統現狀
最近10年來，城市地鐵服務性、應急安全性、乘客方便性的系統越來越完善，因此電力系統擴容，網絡擴容，管理擴容以及要求標準都應該隨之發展。近幾年來，地鐵的大規模建設，車站低壓配電系統的建設費用逐步上升。例如地鐵夏季空調制冷設備、冬季采暖設備的增加，自動扶梯的數量增加。電氣火災系統的嵌入等等。
因此，我們有必要對原有的配電監測系統進行改造。
3 改造基本要求
1)系統集成要求：
軟件、硬件接口的標準化、通用化是開放的系統環境得以實現的關鍵，因而系統的升級改造的基本技術要求如下：
1. 可集成性—建立一種開放的網絡環境可與不同設備制造廠商的系統方便連接；
2. 互操作性—軟件程序與硬件設備之間無必然的配套聯系，可自由選擇合適的最佳硬件設備；
3. 可移植性—計算環境的發展不致因裝接設備而花費大量的金錢和時間；
4. 功能配置冗余性—接入有可能更好性能/價格比的系統不致中斷當前的業務。
2）工程組織要求
1. 因為要保證所有負荷正常運行的同時完成監控系統的升級改造，所以新監控系統的安裝、調試工作必須安全高效，以盡量不中斷仍在運行中的舊監控系統的遠方監視功能為原則，盡可能縮短新舊系統的切換時間；
2. 監控系統改造部分的功能測試要根據現場允許條件科學安排，按要求保質保量完成，以保證監控系統軟件移植的正確性和新系統設備投運后的安全可靠性；
3. 對改造后的監控系統進行全面的功能調試，以保證能正確有效的監控一次設備。
4 具體改造方案
采用自上而下的施工方式，先改造中央站控層設備，主要是更換通信處理機，工作站主機和模擬屏等。再逐步改造變電所內的遠動終端。具體的改造步驟：
1. 安裝調試新監控系統的工作站主機、UPS電源及其外設。確保主機在優化的，最高效的狀態下運行；
2. 增加數據服務器，增強大容量數據的保存，延長數據保存時間；
3. 安裝串口服務器、前置處理機、模擬屏監控系統新增設備并上電運行。確保數據傳輸的高效穩定；
4. 完成新增后臺監控系統數據庫和冗余功能設置；
5. 嵌入安科瑞的ACREL-6000剩余電流式電氣火災監控系統，確保地鐵運營的電氣安全；
6. 將所有變電所的舊儀表逐一替換為安科瑞的ACR系列網絡智能儀表，該系列儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，
7. 對新監控系統的遙信、遙測、遙控、遙調信號進行測試。測試結果合格后，將監視信號送至模擬屏，信號顯示正確后，完成對此變電所上位機改造工作。按此步驟，完成由新監控系統對所有變電所的監控；
8. 將一個變電所監控數據由原前置處理機RS422接口處并聯接入新的前置機中；
9. 完成新增設備工作站主機與前置處理機之間的通信配置；
10. 將原監控系統的OCC設備退出運行；
綜合考慮眾多因素和系統實施步驟可行性，最終選擇上海安科瑞電氣股份有限公司電力監控系統。
至此，電力監控系統的改造方案討論完畢。
5 改造實施注意事項
5.1制定施工方案時要考慮到地鐵運營的工作特點，每天收車后最多能保證3小時的有效工作時間。這就要求我們精心組織，精心施工，既要保證施工安全和施工質量，又不能影響第二天的正常運營。
5.2在進行新舊系統軟硬件替換之前，要觀察記錄好原有的硬件設備和軟件程序運行狀況，避免將舊系統運行中的缺陷帶入新系統的調試和運行工作中。
6 改造意義
中國城市軌道交通行業方興未艾，上世紀九十年代投運的城軌線路的電力監控系統設備老化問題，已經逐步顯現出來，加之城軌變配電技術發展日新月異，原有的監控系統已經無法滿足新設備的擴展要求。因此，探索一套城軌行業電力監控系統改造高效可行的實施方案，積累設計施工實踐經驗，有其重要的現實意義。
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