供电SCADA系统在高铁故障抢修中的应用

胡金东（南宁铁路局　供电处，工程师，广西　南宁　530029）



供电SCADA系统在高铁故障抢修中的应用

胡金东
（南宁铁路局供电处，工程师，广西南宁530029）

摘要：本文从SCADA（铁路供电远动系统）结构及其在供电故障抢修中的应用、以及南宁局供电SCADA系统存在问题及措施3个方面，系统地分析了供电SCADA系统对铁路供电设备监控进行自动监视和控制，保证铁路供电系统安全、经济运行和在故障抢修中快速修复故障恢复供电方面所发挥的重要作用。

关键词：电气铁路；供电SCADA系统；调度主站

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.015

截止2013年底，我国电气化铁路营业里程达到5.6万km，占总营业里程的54.4%，电力牵引完成的任务比重达76.1%，高速铁路营业总里程突破1万km，居世界之首。随着高速铁路的大量建设投运，供电系统在铁路运输安全生产中的重要性进一步提高，而SCADA系统（铁路供电远动系统），作为供电系统的一个重要组成部分，在供电故障抢修时隔离故障区段，缩短停电时间、快速恢复供电方面对铁路运输的安全和经济效益发挥了重要作用。

目前，南宁局建设有2套供电SCADA系统调度主站，即普速调度主站系统（北京国控APCS 8000系统）、高铁调度主站系统（交大光芒的GM-6000系统）。普速调度主站系统于2012年4月投入运行，负责黔桂线、田靖线、南昆线3条普速铁路牵引供电设备数据采集与监控控制。由于2013年底南宁局高铁开通运营需要，南广线、柳南线、邕北线、钦防线、衡柳线均利用普速调度主站系统过渡开通。2014 年6月利用贵广铁路项目新建1套高铁调度主站系统，12月完成调试投入使用，负责监控贵广铁路牵引供电、电力设备运行。

1　系统架构及功能

南宁局供电SCADA系统采用与铁路总公司调度指挥中心PSCADA系统兼容的硬件平台和系统软件平台，并在此软硬件基础平台上构建多层、基于SOA服务驱动的和基于COM＋组件的应用软件体系结构，同时还辅以统一的系统管理和安全保障体系，从而满足系统的互操作性/互联性，应用的可移植性/可伸缩性，以及应用的集成性要求。该系统采用分布式多层体系结构，分为调度管理层、通信传输网络层和现场设备层。调度管理层设在调度所供电调度中心；网络通信层包括连接铁路总公司调度中心与调度所供电调度之间、供电调度与现场设备层之间、供电调度与供电段之间的通信传输承载网络；现场设备层包括电气化铁路沿线的牵引变电所、开闭所、分区所、AT所、变配电所综合自动化系统、RTU、箱变等。为了确保系统的可靠性，关键设备采用冗余配置〔1，2〕。供电SCADA系统主要由调度主站、被控站、传输通道组成（见图1所示）。

图1供电SCADA系统结构图

1.1调度主站调度主站安装在铁路局调度所供电调度中心，向供电调度人员提供图形化界面，完成供电设备的实时监测、远动控制和调度管理及线路故障处理等功能。

调度主站主要硬件包括局域网络设备、调度工作站、GR配置服务器、AOS应用通信服务器、历史服务器、WEB服务器、域安全服务器、存储系统、UPS电源系统等其他配套设备组成。其中的关键设备，如调度工作站、AOS应用通信服务器、数据库服务器等，可以双机冗余配置。

1.2被控站被控站安装在监控现场，实现牵引供电系统、电力系统设备运行实时状态监控，主要包括变配电所综合自动化系统、接触网开关控制站、电力箱变、10/0.4 kV变电所等。被控站设备采集现场生产数据和信息，向调度主站发送数据，接收并执行主站下发的各种控制命令。

目前，南宁局共有55个牵引变电所、36个分区所、43个AT所、6个开闭所、933台接触网远动隔离开关、15个电力配电所、346个箱式变电站、16个站房变电所24个电力远动间纳入供电SCADA系统统一调度管理，实现了对铁路沿线供电设备的远程“四遥”（遥控、遥信、遥测、遥调）功能。

1.3传输通道传输通道是供电SCADA系统重要的组成部分，将调度主站和被控站连接成有机整体。借助远动传输通道，各被控站和调度主站得以相互交换信息和信息共享，实现被控站的远方监控和控制。

2　系统应用

供电SCADA系统是以计算机为主构成的远方监视控制和数据收集系统，对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。该系统在供电故障抢修时隔离故障区段，缩短停电时间方面发挥重要作用，已经成为牵引供电调度不可缺少的工具。供电SCADA系统的应用，减轻故障抢修劳动强度，减少故障处理时间，节省抢修人力物力，提高了故障应急处置效率，列举以下3个实例〔3，4〕：

实例1：2015年2月19日12:08，南宁东站柳南场215馈线215-1号杆上网点处电缆头击穿（见图2所示），造成南宁东牵引变电所215馈线跳闸重合不成功，12:15分供电调度通过供电SCADA系统远程合L266#接触网隔离开关，南宁东变电所214馈线环供215馈线送电成功，接触网停电时间8 min。

图2南宁东站柳南场215-1号杆上网点处电缆头击穿

实例2：2015年2月26日、2月28日、3月11日南宁东变电所223馈线、223馈线、225馈线GIS开关柜（ABB厂家）均出现合闸电磁铁故障，导致天窗点送电时馈线GIS开关柜无法合闸，供电调度通过供电SCADA系统远程操作接触网隔离开关，馈线环供方式快速恢复供电，未影响接触网送电。

实例3：2015年1月20日18:35，贵广铁路下行线三江南站至五通站间天平山隧道k 380+268处2343#定位上方拱顶PW线跳线脱落搭接F线（见图3所示），造成上跃变电所212、213 DL距离I段保护动作跳闸，212 DL重合成功，213 DL重合失败。由于供电线上网处F线隔离开关3103 F二次闭锁关系错位拒动，导致远动及当地操作均失败，无法快速切除F线故障，此次故障处置共耗费160 min，构成铁路交通一般D（D 21）类事故。

图3贵广铁路天平山隧道PW线脱落故障现场

3　存在问题及措施

3.1远动传输通道稳定性有待进一步加强在实际运行中常出现由于设备原因或远动传输通道本身原因，导致调度主站测试远动传输通道运行不稳定、通道传输的质量差。据统计，电力系统远动传输通道共有5个被控站主备通道不通，28个被控站单通道不通，牵引供电系统远动传输通道有7个被控站单通道不通，主要集中在衡柳线。

解决措施：供电部门与通信部门跨专业合作，对远动传输通道共同测试，查找不通具体原因，提高远动传输通道稳定性〔5，6〕。

3.2高铁与普铁SCADA系统未独立运行2013年底南宁局高铁开通运营需要，南广线、柳南线、邕北线、钦防线、衡柳线共5条供电SCADA系统均接入普铁调度主站监控，由于普铁调度主站与高铁调度主站设计标准不同，不能满足高铁供电设备监控需求，存在较大安全隐患。

解决措施：一是在南宁局调度所新增设高铁供电远动机房，满足高铁调度主站后期扩容需求。二是将南广线、柳南线、邕北线、钦防线、衡柳线共5条供电SCADA系统倒接至高铁调度主站监控。

3.3供电SCADA系统验收不彻底验收不彻底的原因一方面是供电SCADA系统被控站监控点数量多，尤其是高速铁路供电SCADA系统，不仅需要监控牵引供电、电力系统，而且还要监控电力低压设备及交直流屏设备，监控量约为常规普速铁路监控量的5～6倍，监控点数量剧增加大了SCADA调试难度和任务量。调试人员常对遥信采用部分确认的方式调试，未对各遥信点逐点确认，对调试中存在的遥信错位、取反现象，遥测不对应等问题无法及时发现。另一方面受到现场设备工程施工进度的制约，供电SCADA系统调试验收需要在接触网及变配电所开关设备、综自设备、RTU设备、通道设备、SCADA主站设备等现场施工全部验交完成后才能开始。远动调试验收较供电设备验收进度相对滞后，多选择边调试边验收的模式进行。一般采用对照数据点表逐项确认的方法完成“四遥”（遥控、遥信、遥测、遥调）基本功能的验证，未能在调试中综合检验供电设备闭锁关系、带电推倒关系、遥测值逻辑关系、系统扩展功能等，导致以上功能缺陷常在运行中才被发现。

解决措施：一是综合考虑2015年云桂、玉铁、柳南电化工程节点和设备特点，提前介入供电SCADA系统，明确调试总体工作量，合理制定调试计划，有效组织人力物力开展调试验收。二是严格按照数据点表中项目调试，对各监控点逐一确认，做到不漏项，保证SCADA系统功能的完整性。调试中同步对远动开关本体的闭锁关系、开关上下行对应关系、开关位置与遥测值数据的逻辑关系进行充分验证。

3.4日常管理不完善及人员素质不高供电SCADA系统技术是一门集供电、通信、控制、计算机、网络、微电子技术于一体的高新技术，对日常管理、人才素质要求较高。随着南宁局电气化铁路的快速发展，监控站点的数量增多，远动检测维护人员紧缺，加上近2年远动维护人员多数为新转职人员，远动检测维护整体水平较低。

解决措施：一是组织远动维护人员到各远动设备厂家或其它路局单位进行学习和培训，以提高全局供电SCADA系统的管理水平。二是逐步健全、完善远动专业管理规章制度，制定供电SCADA系统应急故障处理实施细则，细化远动设备的运行维护项目和标准。

4　结束语

供电SCADA系统实现了牵引变电所、AT分区所、AT所、开闭所、接触网电动隔离开关，（35）10 kV配电所、电力箱变、10/0.4 kV变电所等供电设备的监视和远程控制，在南宁局供电故障抢修时隔离故障区段、缩短停电时间、快速恢复供电方面发挥重要作用，直接影响影响铁路运输的安全和经济效益。

参考文献：

〔1〕安英霞，基于SOA架构的牵引供电综合SCADA系统〔J〕.电气化铁道，2011年第1期.

〔2〕肖萍萍，吴健学.SDH原理及应用〔M〕.北京:人民邮电出版社，2008．

〔3〕吴文传，张伯明，孙宏斌.电力系统调度自动化〔M〕.北京:清华大学出版社，2011.

〔4〕尹磊.接触网隔离开关监控系统方案研究〔J〕.建筑电气，2010，（8）:41-44．

〔5〕李春化.厂站RTU实时信息上网传输的实现〔J〕.电力系统自动化，1999.

〔6〕蒋跃宇.远动通道监测技术的应用策略〔J〕.电力系统通信，2007，28（B06）:73-76.

中图分类号：U224.9+13

文献标识码：B

文章编号：1006-8686（2016）01-0046-03