武广高速铁路供电调度系统研究

■ 王林

武广高速铁路供电调度系统研究

■ 王林

客运专线综合调度系统作为客运专线建设与运营的重要组成部分，地位举足轻重。供电调度系统是客运专线综合调度系统的重要子系统，负责客运专线全线牵引及供电设施的实时数据采集和集中监控管理，涵盖牵引远动、电力远动、通信、信号电源监控，又称为“四电合一”的供电调度系统。

国内学者[1-3]已经对客运专线供电调度系统的构建进行了有益的探讨。伴随多条客运专线的正式开通运营，客运专线供电调度系统有了工程实例。

1 客运专线综合调度系统

客运专线综合调度系统是列车运行组织管理、列车运行控制、基础设施维护、动车组运用管理、安全监控及旅客信息服务等的集成，基本涵盖高速铁路列车运行的所有关键业务[4]。该系统由运输计划、列车调度、动车调度、供电调度、旅客服务调度、综合维修调度6个子系统组成，分别对应计划编制、运营管理、车辆管理、供电管理、客运服务及综合维修的业务需求[5]。

客运专线综合调度系统以运输计划为龙头、以列车运行调度系统为核心，综合行车、机务、工务、供电、电务、旅客向导、维修检测、安全监控等系统。

2 客运专线供电调度系统

客运专线供电调度系统主要负责对全线牵引、电力供电设施进行集中调度指挥。该系统由设在客运专线调度所的主站系统、数据传输通道及分布在沿线的被控站设备构成。客运专线供电调度系统掌握安全监控系统和供电设备状态，按照供电计划完成停送电任务；遇有供电设备故障时积极组织抢修，为列车运行提供保证。其业务流程如图1所示。

从业务流程可看出，客运专线供电调度系统应与行车调度系统、供电维修管理系统接口，使供电调度职能紧密围绕行车、维修这两大业务。

3 武广高速铁路供电调度系统的构成

3.1 主站系统

武广高速铁路全长1068.6km，武汉—广州（不含广州）纳入武汉调度所，广州枢纽纳入广州调度所。

图1 客运专线供电调度系统业务流程图

武广高速铁路供电调度系统采用开放、分布式计算机局域网络结构，以以太网为骨架，计算机设备为核心，功能为模块，节点为单元进行配置（见图2）。主站系统局域网络采用高可靠性的双以太网，互为备用。系统具有良好的开放性、扩展性、实时性、安全性。系统由历史数据服务器、通信及应用服务器、配置服务器、接口服务器、Web服务器、操作员工作站、维护工作站、域名管理工作站、病毒防护工作站等网络节点设备及相应的人机接口设备、实时数据打印机、报表打印机、画面拷贝机、UPS电源设备、GPS卫星对时设备、SAN存储网络设备及完善的软件资源组成。关键设备，如应用通信服务器、历史数据服务器、操作员工作站、网络交换机，采用冗余热备用配置方式。当主设备因故障或检修退出时，备用设备自动投入运行。双服务器间通过心跳线定期检测对方的工作状态，一旦发现计算机应用软件失效，备用计算机立即替换失效模块进入工作。系统具有如下特点：

（1）采用高性能三层交换机作为核心交换机组建冗余千兆调度网络，正常情况下双网同时工作，并可根据需要分担不同的数据传输或平衡网络负荷。

（2）每条客运专线配置专用的应用及通信服务器、数据采集交换机，使数据采集网与调度网独立，降低调度网络的负荷率。

（3）多条客运专线共用核心交换机、历史数据服务器、接口服务器、配置服务器、Web服务器、维护工作站、域名管理工作站、病毒防护工作站、画面拷贝机、GPS时钟系统、SAN存储系统，硬件整合，减少投资。

（4）设置历史数据服务器、应用及通信接口服务器、配置服务器、Web服务器、接口服务器，将供电调度功能分散于各服务器中，降低系统风险。

（5）应用及通信服务器、历史数据服务器、配置服务器采用刀片服务器的形式，所有服务器均插在一台刀片中心机架中，结构紧凑，节约空间，统一考虑电源与散热问题，既保障可靠性，又节约运营维护成本。

（6）采用高性能的SAN存储系统，利用光纤存储交换机、光纤存储磁盘阵列，高速可靠地完成调度系统存储的需求。

图2 武广高速铁路供电调度系统配置

（7）设置病毒防护工作站、防火墙及IPS入侵检测设备，构建供电调度安全防护系统，为系统提供安全防护保障。

（8）提供与运营调度、综合视频监控、时钟、既有线调度、电网调度、火灾报警等系统的接口，实现数据交换，完成相关系统的联动功能。

（9）软件采用操作系统、平台软件及应用软件的三层架构。各网络节点（调度员工作站、历史数据服务器等）根据各自特点及功能要求采用不同的操作系统及平台支持软件。应用软件采用基于自动化和信息化软件架构ArchestrA技术之上的Wonderware组态平台软件，构建灵活、安全、规模巨大的综合SCADA系统。该应用软件平台具有很高的可靠性、移植性、扩展性和维护性。

数据采集网与调度网分离的设计，完善的病毒入侵防护功能，刀片式服务器的选择，是客运专线供电调度系统与路局既有远动系统的最大区别，也是其特色所在。客运专线供电调度系统应用软件采用组态技术，为用户提供更加友好的界面，提高了应用软件开发及维护的效率。

3.2 数据传输通道

武广高速铁路采用多业务传输平台（MSTP），按照核心层、汇聚层、接入层三极网络拓扑结构构建IP数据网。核心层在武汉客运专线调度所设置节点，汇聚层在武汉通信站、新长沙通信站、广州南通信站设置节点。核心节点与汇聚路由器通过MSTP提供的2×155 Mb/s通道分别互连。接入层在武汉客运专线调度所、车站设置节点。接入层节点分段与汇聚层节点之间通过MSTP提供的155 Mb/s通道互联构成环形网。

武广高速铁路在构建供电调度数据传输通道时，通信专业仅在牵引变电所、电力变配电所设置传输设备STM-4 MSTP ADM，用于接入车站接入层设备（提供通道）；对于分区所、AT所、接触网开关控制站、电力箱变通信专业仅提供构成环网的光纤（提供光纤）；变电、电力专业在这些位置设置光纤环网交换机，构建环形光纤以太网。除牵引变电所、电力变配电所的信息直接上传外，其余被控点通过所在环网在临近的牵引变电所或电力配电所上传。

武广高速铁路仅在牵引变电所、电力配电所设置传输接入设备的组网方式，减少了通信专业的ADM设备数量，节省了工程总投资。这种通道模式将同一供电臂的牵引变电所、分区所、AT所划分在一个局域网，不需要为故障测距提供另外的专用通道。

3.3 被控站系统

武广高速铁路供电调度系统被控站包括牵引变电所、分区所、AT所、电力变配电所综合自动化系统，车站、隧道、路基接触网开关监控系统及箱变RTU。

综合自动化系统由分立的间隔层测控保护设备，通过以光纤为介质的CAN总线连接至变电站层的通信管理机，通信管理机进行自动化信息的规约转换，实现与主站系统的通信功能。

接触网开关监控系统由设在所（亭）、车站、隧道、路基的接触网开关监控屏和设在接触网开关处的现场监控单元及它们之间的控制光缆构成。现场监控单元完成开关信息的光电转换、信息采集及控制输出功能。接触网开关监控屏内的通信管理单元完成规约转换，实现与主站系统的通信功能。

箱变RTU负责采集、监视并向主站系统传送表征箱变运行状态的模拟量和状态量，执行主站系统的控制和调度命令。

[1]刘志明. 高速铁路综合调度系统体系结构的研究[J]. 中国铁道科学，2004，25（2）

[2]姜春林. 客运专线供电调度系统的构建[J]. 电力自动化设备，2007，27（6）

[3]江平，汪文功. 客运专线综合SCADA系统集成初探[J]. 电气化铁道，2008，28（4）

[4]何邦模．高速铁路综合调度系统用户需求研究报告[R]．北京：铁道科学研究院，2002

[5]王新军，穆辉，王丹. 高速铁路综合调度系统各子系统间的互联[J]. 交通科技与经济，2009，11（3）

责任编辑王肖文

王林：中铁第四勘察设计院集团有限公司，助理工程师，湖北 武汉，430063