浅谈西安地铁二号线电力监控系统组成及其调试

摘要：本文以西安地铁二号线电力监控系统的组成、结构及特点为基础，重点介绍该项目在单系统调试及系统综合大联调的方法及不同的侧重点，并以西安地铁二号线项目为例，归纳、总结本系统联调阶段发现的各类问题，优化后续线路的系统设计、设备安装及工程数据配置等工作。

关键词：电力监控系统；调试

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

电力监控系统（Power Supervisory Control And Data Acquisition），简称“PSCADA”，即数据采集与监视控制系统。它的控制对象为地铁供电系统的所有设备，就西安地铁而言，包括：110kVGIS、110/35kV主变压器、SVG静态无功补偿装置、35kVGIS、动力/整流变压器、DC1500V开关柜、0.4kV开关柜、排流柜、交直流盘、上网隔离开关、轨电位限制装置、单向导通装置等。因此该系统的稳定运行对地铁供电系统供电好坏、稳定性及地铁运营安全起着至关重要的作用。

2 系统组成及特点

PSCADA 系统是以计算机及通信技术为基础的生产过程控制与调度自动化系统，对地铁变电所现场运行的供电设备进行集中监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节及各类信号报警等各项功能，使调度中心实时掌握各个变电所设备的运行情况，保障地铁运营的安全。

以西安地铁为例，其供电系统主要由110 kV/35kV主变电所及分布于沿线各站的牵引降压混合变电所、降压变电所组成，地铁内部由35kV电压组成一个独立开环供电网络，该网络以双回路馈电电缆向各牵引降压混合变电所和降压变电所供电。针对该供电系统特点，西安地铁PSCADA系统采用了集中管理，分散布置的模式，分层、分布式的系统结构，系统由管理层，网络通信层、间隔层设备组成。变电所管理层通过通讯网络与所内各供电系统智能设备进行接口数据交互，完成数据采集与控制功能。PSCADA系统对全线上述各类变电所的供电设备进行监视控制、数据采集以及对接触网电动开关设备的运行状态监视控制，负责全线牵引及电力供电系统的运行管理、正常检修及事故抢修的调度指挥，以确保整个供电系统及设备安全、可靠地运行。地铁的间隔层设备接入系统的网络主要有三种方式：

（1）间隔层设备直接接入到变电站的管理层网络中，如交直流屏等间隔层设备。

（2）间隔层设备先联网后再接入到管理层网络中，如33kV保护测控单元、1500V保护测控单元、低压智能测控单元等间隔层设备。

（3）通过转换单元接入管理层网络，如轨电位、上网隔离开关、排流柜等间隔层设备。

该系统采用三级控制方式，即控制中心远方控制、所内控制信号盘上集中控制、设备本体控制。三种控制方式互相闭锁，以达到安全控制的目的。中央监控中心主要有控制、数据采集处理、显示、报警、维修及事故抢修调度等功能。调度人员在此进行日常控制、监视和调度管理等工作。设在变电所的就地监控系统由控制信号盘（包括通迅控制器、测控单元、馈线隔离开关控制回路、交换机等）、下位单元、维护机及所内通信网络等部分组成。

3 调试工作

3.1 准备工作

在开始调试工作前，需进行调试方案的编制及确定，主要包括人员组织、分工及各方职责；所需仪器仪表及工器具的准备；时间的安排及确定；参与调试工作人员安全注意事项及调试方法的学习等。

3.2 前提条件

必须在各个变电所顺利完成设备安装、工程数据配置、供电设备单体测试、通信信道测试工作后，才能进行各测控单元至控制信号盘所有设计功能的调试（单系统调试），单系统调试结束后才允许实施供电设备各测控单元至中央级监控系统的调试，以最大限度验证接口功能是否与设计相符，并满足运营要求。

3.3 调试内容

主要对电力监控系统的“四遥”功能进行点对点测试，包括：遥信、遥测、遥控、遥调。

3.4 调试方法

3.4.1 遥测、遥信功能测试

系统测试需将控制信号盘“远方/当地”切换至“当地”位，实际操作现场供电设备或使用继电保护测试仪等仪器在柜体控制回路内加电流模拟断路器故障跳闸等信号，观察开关动作信息及开关状态经所内通信网络传至控制信号盘后台机，观察后台机发生的事件信息及主接线开关状态，按照合同点表进行一一测试，即完成“遥信”测试。综合联调则需在中央级调度站进行观察，查看信息是否及时变化且是否与现场设备动作一致。

由于单系统调试及联调期间，各系统所带负荷有限，以致某些相关的电量值偏低，加之各采集单元精度的限制，一定程度上遥测值存在一部分误差；同时若供电系统一次部分带电进行测试，频繁分合闸易对设备本体造成损坏且对供电系统造成冲击。故在测试期间一般采取将系统停电，在系统一次侧加压加流的方式，模拟系统电压及电流，并用0.2级仪表进行监测并记录，同时核对同一时刻后台机及中央级调度站与现场供电设备的数据，即完成遥测及遥脉的测试。

3.4.2 遥控功能测试

单系统调试时，需将控制信号盘“远方/当地”切换至“当地”位，在后台机“变电所一次主接线图”上点击相应开关按钮，对各开关进行遥控分、合闸，并确定现场供电设备是否成功执行后台机发出的分、合闸命令，并在后台机确定相关信息及开关状态是否根据执行的命令进行相应的变化，即完成遥控功能测试。若在联调时，则需将控制信号盘“远方/当地”切换至“远方”位，在中央级调度站按照在站级后台机的操作步骤进行操作，并进行设备状态确认及中央级调度站的信息确认即可，若为程控测试（仅为中央级），则需在中央级调度站点击程控卡片的描述命令，确认现场设备状态，同时查看并确定相关信息及开关状态是否根据执行的命令进行相应的变化即可。

3.5 PSCADA联调典型问题总结与分析

（1）现场供电设备状态与遥信信息不一致。

问题分析：站级PSCADA为中央级调度站进行数据上传的转发表配置出错；中央级调度站的图元编辑错误。

（2）现场供电设备不执行遥控命令。

问题分析：中央调度站遥控节点信息描述与点表描述相反；现场供电设备本体故障。

（3）现场供电设备的模拟值显示与中央级调度站及站级PSCADA不一致。

问题分析：间隔层设备综合测控装置内部换算公式存在误差或缺陷。

（4）远方遥控现场某设备时，出现被遥控的设备未发生状态变化，相近的设备反而发生遥控指令下的状态变化。

问题分析：中央级调度站在相近的两台设备配置点表颠倒，或中央级调度站图元编辑错误。

（5）中央级调度站频繁显示现场单个开关分、合闸信息。

问题分析：供电现场设备辅助接点连接线松动、接触不良导致。

（6）中央级调度站界面功能缺失或点信息描述与站级PSCADA不一致。

问题分析：厂家在进行功能配置时未严格按照合同书条款内容及最终确定点表内容执行。

4、结语

本文在介绍系统组成基础上，对PSCADA系统单系统测试及联调测试的基本方法进行了思路的梳理及方法总结，并将西安地铁二号线工程综合联调中发现的PSCADA相关问题进行了归纳并加以分析，望对后期运营管理工作提供丰富的经验积累，同时希望能为新线的设备安装及系统调试工作奠定基础。

参考文献：

[1] 城市轨道交通运营与组织[M]. 北京: 中国劳动社会保障出版社, 2008.