轨道交通供电运行安全管理系统研究与应用

文/王江 重庆市轨道交通（集团）有限公司 重庆 401120

1、系统设计技术原则

为确保系统的稳定运行，系统采用分层分布式架构，系统服务器使用双机热备模式，提供主备冗余功能，保证系统核心的持续运行。供电系统的功能是向列车及各机电设备系统提供安全、可靠、优质的电力供应，满足各系统的供电要求。电力牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，没有电力牵引供电系统的可靠安全供电，就不可能有城市轨道交通的正常运行。

在控制中心拥有整套设备的安全运行管理职责，能够通过信道交互闭锁监控的遥控作业，并能达到对变电所、接触网操作的远程实时监控。

在主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所系统内的设备具有防止电气误操作功能，并能通过通信方式关闭正在执行监控任务的遥控装置，现场操作设备也拥有严格的防误功能。

系统具有多组织、多分配并行及设备交互运行的防误操作效用。

系统根据现有的内部机械联锁和电气联锁属性，完成电气间隔内的防误闭锁和设备间、变电所间、复杂操作等方式的防误操作。

在变电所、车辆段、接触网，实现地线操作的防误，具有地线存取状态的在线监视管理功能。

在车辆段检修段、接触网，具有强行检验是否带电闭锁功能和接地线挂拆位置的实时采集数据上传功能。

接触网的接地作业依据现场的接地方式（地刀接地和地线接地）布控防误闭锁与监控。

在正线变电所、车辆段列检车间，具有开锁钥匙权限授予及维护功能。

系统具有操作票、工作票专家系统功能，按照操作指令形成工作票及对应的工作模版，实现网络开票、流程控制及管理功能。

2、系统功能设计

2.1 变电所安全管理功能

可在值班所或变电巡检工区的系统工作站上根据作业令进行工作票的编制、审核，提交电调批准，可按需自动生成有关执行文件并打印。

无论值班所、变电巡检工区、变电所均具备对所管辖电气设备的安全管理功能。操作人员可根据调令在系统工作站上进行模拟预演、生成操作票和执行序列，也可直接接受由电调分解生成的操作序列传送到电脑钥匙，到相应的变电所进行操作。

实现变电所接地线的强制、规范化管理，实现地线状态实时监测，防止接地线的误挂、漏挂、误拆、漏拆。

在值班所或变电巡检工区系统工作站上可定制巡检任务，并对巡检路线、巡检内容、巡检结果、设备缺陷进行管理，实现变电所电气设备的电子化巡检功能。

同变电所当地监控通信，可以接收变电所SCADA遥信状态，并对SCADA遥控操作进行防误判断及闭锁。

安全管理系统发生异常时，可在拿到钥匙管理机的授权后拿紧急解锁钥匙进行后续操作。

2.2 接触网检修作业安全管理功能

可在接触网检修班组的系统工作站上根据作业令进行工作票的编制、审核，提交电调批准，并可根据需要自动生成相关指导性操作文档并打印。

实现接触网检修作业过程的安全管理，保证工作内容与调令的技术关联，并在开票及操作过程中实现防误闭锁管理。

接触网接地线强制、规范化管理，实现接触网上挂拆接地线状态的采集，防止误挂、漏挂、误拆、漏拆接地线。

实现接触网接地操作前的强制验电功能。

2.3 系统实时性设计

对一次设备状态的实时采集。一次设备的采集由监控后台完成，在系统与监控后台软件共用实时库，因此系统可实时获取一次设备状态信息，包括临时接地线和网门的状态。从而实现了系统与现场一次设备的实时对位。

对闭锁元件的实时控制和信号采集。闭锁元件包括智能锁具和闭锁节点，系统实时获取闭锁元件的状态。根据闭锁逻辑和操作票执行进度，对符合操作规则的设备，自动闭合闭锁节点或解锁智能锁具，并对这些闭锁元件的操作情况跟踪及在线检测。

实时防误操作。主机与控制闭锁节点、电磁锁的解锁、闭锁操作直连，并在线获取一次设备、闭锁节点、电磁锁的状态。后续操作只有当系统检测到设备变位后才能进行，避免了微机五防的“走空程”问题。

在操作票执行过程中，变电站内如果发生异常告警，使得已经解锁的操作项不再符合五防逻辑，系统将及时闭锁节点或电磁锁，以防止误操作的发生。

2.4 系统可靠性设计

双网冗余配置。通常，电力系统 110k V 及以下电压等级的变电站均采用单以太网进行通信关联。对于 220k V 及以上电压等级的变电站，采取双网冗余配置，为了提高通信的可靠性，本系统也采用双以太网的通信方式，一个作为主网，另一个作为备网。正常工作时，间隔层装置同时向两个以太网发送数据，而监控后台只需处理主网数据。监控后台实时监视间隔层装置的通信状况，当主网通信异常时，监控机会自动将备网切换为主网，以保证通信畅通。双网冗余的工作方式为系统通信的稳定提供了双重保障。

双机冗余配置。双后台机的方式可以提高变电站监控系统的可靠性。采用双后台机时，两个后台机安装相同的监控后台软件，正常工作时，主机内系统投入运行，备机内系统处于热备用状态。主机与备机实时库保持同步，在操作票执行过程中，备机上保存操作票的备份，主机上操作票每执行一步，备机上都跟随主机同步实时库。因此，在模拟开票过程中，或是操作票执行过程中，一旦主机因异常退出运行，备机都会立即启动系统，并恢复到主机异常退出时的状态。

双位置遥信配置。闭锁逻辑依赖于设备的遥信位置信息，如果监控后台接收到的遥信信息不准确，系统可能会错误的开放对设备的操作。例如，断路器处于“分”位是操作两侧隔离刀闸的必要条件，如果监控系统对断路器位置信息采集不正确，将本处于“合”位的开关误认为“分”位，系统就可能开放对隔离刀闸的操作，其结果是发生“带负荷拉（合）刀闸”的误操作。

结语：

本章主要是对系统设计进行了叙述。首先，根据实际业务需求，确定了系统的设计技术原则。其次介绍了系统的总体架构以及子系统的架构。随后，对系统的功能进行了设计。最后，叙述了包括系统与电力监控系统的通信交互、系统实时性、系统可靠性等方面的设计。