电气化铁路SCADA系统的应用分析

电气化铁路SCADA系统的应用分析

剧斌

呼和浩特铁路局调度所内蒙古呼和浩特市010057

摘要：电气化铁路运输体系中，牵引供电系统占据着核心位置，该核心系统的重要组成部分为SCADA系统，其运行稳定性直接关系到电气化铁路运行稳定性以及供电质量。鉴于此，本文对电气化铁路SCADA系统的应用进行了全面分析，以供参考。

关键词：电气化铁路；SCADA系统；应用

近年来，我国在积极进行现代化运输业建设的过程中，大型既有线电气化改造项目不断增加，SCADA系统被广泛应用于牵引变电所中，能够将更加稳定、可靠的电能提供给电气化铁路运行。

1SCADA系统概述

SupervisoryControlandDataAcquisition即SCADA，被称为监视控制与数据采集系统。目前该系统在化工、石油、电力等领域都发挥着重要的功能。在电气化铁路系统中，SCADA系统也被称之为远动系统。系统运行中，通过计算机这一媒介，能够实现自动化调度以及生产过程控制。它可以实现全面、实施监控现场运行设备状态，对设备运行参数进行搜集，并有针对性的展开参数调节和故障信号报警工作[1]。不同领域在应用SCADA系统时，对其功能要求存在差异，针对铁道电气化远动系统来讲，SCADA系统在近年来已经开始发挥不可取代的重要作用。

2SCADA系统的主要功能

SCADA系统基本结构如图。在电气化铁路中，电力开关站、牵引变电所、环网柜设备以及10/0.4kV低压配电所中的设备都由SCADA系统进行运行状态监控。SCADA系统有“五遥”功能：①遥控。远方设备开关操作，指令由调度端发出，从而实现对隔离开关、断路器的控制。通常拥有程控和单控两种遥控方式；②遥测。远动系统调度端位于调度所，通过遥测其可以接收到被控站运行参数，从而促使设备运行状态被实时掌控；③遥信。即远距离将被控站设备状态信号向调度所远动系统调度端传递。开关对象状态信号为位置遥信，其他故障状态信号为非位置遥信；④遥调。指令由远动系统调度端发出，从而直接调整变压器、调压器在被控站中的级数；⑤遥视。即视频信号由被控站设备向调度端传递，实现远方图像坚实，也叫做视频监控系统[2]。

图一：牵引供电系统

图二：SCADA系统基本结构

3SCADA系统传输通道与调度端功能应用

3.1SCADA系统传输通道功能及应用

SCADA系统传输通道作为重要通信介质存在于被控端和调度端，可以对上行信息和下行信息两种远动信息进行传输。其中信息由调度端发出，由被控站接收则为下行信息，如遥调令、下发遥控等，因此通道则为下行信道。信息由被控站发出，由调度端接收则为上行信息，如事故信号、遥测量等，因此通道则为上行信道。

3.2调度端的功能及应用

供电系统运行中，对人机联系设备进行控制和监视是由调度人员对供电系统完成的，主接线图、站场线路图、供电系统图等可以实时在调度员工作站显示器上显示，并呈现出动态画面。

第一，利用调度端实现控制功能。利用调度端，调度员能够远距离对隔离开关、断路器等被控站设备进行精确控制，调节有载调压变压器分接头，同时控制电抗器远方投切、电容器远方投切等相关可控点，同时还包括对保护功能软压板的投切和对进线（变压器）自投等。

第二，调度端遥信显示处理和监视功能。值班调度员在监视设备时，可以利用调度端显示器，通常包含两种监视途径，异常运行状态和正常运行状态监视。在正常运行状态监视中，调度端显示器可以对电力变配电系统的被监控设备的分、合状态以及全部牵引供电系统的任何状态进行监视。同时，显示器中还可以对通道状态即被控站通信状态、调度主站设备状态进行显示[3]。当供电系统运行中发生事故或故障，系统就会进行异常运行状态监视，调度所控制中心会优先接到变位信号，全部故障报告信号以及声音警报都会在显示器中呈现。

第三，调度端报警信息处理。声音警报、报警故障信息等会产生于调度端系统报警中；当预告信号、非正常运行信号灯在供电设备以及供电系统中形成时，非紧急故障报警就会被发出；故障不同，可以设置不同的警报声音，同时系统运行中还具备故障信息储存、分类、报警确认等功能。根据故障不同，报警会形成不同优先级，全部报警内容可以在特征条件分析的基础上被筛选和显示，系统会对新的报警记录进行自动保存[4]。设备故障不同，故障报警也存在区别：①越限告警。设置报警值上下限。在产生越限状态变化后，会形成越限报警，显示器中通常以文字的形式来显示越限报警；②变位报警。当异常变位在系统中形成时，变位点在显示器中会出现闪烁现象，同时会对变位状态以及变化时间进行显示，而文字信息会在事件窗口中显示，系统会对故障进行分析并有针对性的发出警报声音；③事故报警。事故发生后，系统会对事故进行分析并有针对性的发出音响警报；故障细目会在报警窗口中呈现，醒目的闪烁和变色现象会在变位点显现，同时故障报告窗口会自动弹出；④预告报警。预告警报被系统发出，文字信息会在实时报警窗口中产生，对预告原进行详细说明，同时发出声音警报，直到得到操作人员的确认为止；⑤设备故障告警。当主站设备故障或通信中断现象在被控站中产生时，告警信息会自动生成，给予工作人员提醒，同时会将故障报告推出[5]。

结束语：

综上所述，将牵引供电SCADA系统广泛应用于电气化铁路中，促使牵引功能的管理水平以及整体功能都有所提升。加大对SCADA系统功能以及各模块的应用研究，能够提升供电调度水平，为我国电气化铁路运输领域的全面建设奠定良好基础。

参考文献：

[1]罗文骥,马蓉,罗星.地面控制自动过分相系统技术的应用研究与测试分析——实施于青藏铁路西宁至格尔木电气化工程[J].铁道机车车辆,2016,33(03):108-116.

[2]徐金伟.工业领域基础设施SCADA系统简介——关于我国SCADA系统信息安全的研究与思考之一[J].计算机安全,2015,(01):4-9.

[3]张弘,宁康红,虞海泓.220kV三相V/V接线一体化牵引变压器的研究及应用[J].电力建设,2016,(03):22-24+28.

[4]黄小红,王倩,陈丽华.高速铁路牵引供电SCADA系统调度端数据仓库设计[J].工业控制计算机,2015,(05):24-25.

[5]蒋功连.铁路牵引供电系统设计中的谐波谐振分析及抑制方案研究[J].铁道标准设计,2016,58(06):129-132+148.