轨道交通试运营前电力SCADA系统联调实践分析

金敦毅

(上海轨道交通网络运营调度指挥中心， 上海 200003)

0 引言

新建的轨道交通线路在试运营前，各个主变电站、牵引变电站、降压变电站的电力设备与控制中心中央SCADA系统联调测试合格是新建线路试运营及开通的必要条件. 联调测试是对控制中心中央SCADA系统和各变电站电力设备进行遥控、遥测、遥信、遥调，确保各SCADA系统和现场电力设备达到一致. 联调测试过程中会对电力设备进行停送电操作，但此时车站往往正如火如荼的开展新线开通前的建设，各种施工用电设备均属于车站变电站下级重要负荷，为不影响安全生产和施工进度，轻易不可断电. 轨道交通电力交流系统从110～400 V都是通过分段开关互为备用，因此每个变电站都有2段互为备用的电力交流系统，联调时可对其中 1段进行测试，严禁2段电力交流系统同时联调造成整个变电站失电. 轨道交通电力直流系统对触网供电大多由相邻2个牵引变电站共同供电，即对触网进行双边供电，因此要严禁相邻牵引变电站同时联调造成触网失电影响电客车调试. 为了既做好联调又不影响安全施工和新线开通进度，本文结合轨道交通新线电力SCADA系统联调经验，对联调的主要测试项目和安全措施进行了叙述和分析，尤其将联调的安全措施归纳为组织措施和技术措施，着重对其中比较新颖的措施作了详细介绍，并全面总结其中需要注意的实施要点.

1 SCADA系统联调的测试项目

1.1 电力监控系统(SCADA系统)

电力监控系统即SCADA系统，利用遥控、遥信、遥测、遥调“四遥”功能在控制中心对供电系统进行集中管理和调度、实时控制、数据采集. 实现远程监控供电系统设备的运行情况，及时掌握和处理供电系统的各种事故、报警事件，以更好地管理供电系统.

SCADA系统包含微机保护、调度自动化，可实现电网安全监控、电量监测、参数自动调整、中央信号、当地电压无功综合控制、电能自动分时统计、事故跳闸过程自动记录、事件按时排序、事故处理提示、快速处理事故、微机控制免维护蓄电池和微机远东一体化功能.

1.2 遥控功能的测试

遥控是在控制中心对线路上变电站的可控开关和闸刀进行远距离操作，遥控操作开关和闸刀的断开和闭合. 这项测试是验证控制中心远程控制变电站内开关、闸刀分合闸的功能. 控制中心的电力调度员通过电力SCADA系统远程控制变电站内的开关、闸刀分合闸，同时与变电站值班人员确认站内开关、闸刀是否正确分合闸.

1.3 遥测功能的测试

遥控是在控制中心对线路上变电站里的被测对象进行远距离测量，被测量对象是模拟电气量，模拟非电气量可通过各种传感器转换为电气量. 常见的遥测对象有有功功率、无功功率、电压、电流，另外还有一些非电气量，如压力、温度、湿度等. 这项测试是验证控制中心远程测量变电站内变电设备各种电气量的功能. 控制中心的电力调度员与变电站值班员确认电力SCADA系统采集并传送的变电站设备参数与现场设备是否一致. 采集并传送各种电气量包括电压、电流、功率、变压器温度、六氟化硫灭弧绝缘气体压力等量值.

1.4 遥信功能的测试

遥信是对远方具有两极状态的信号进行测量. 该信号的特征可用二进制数的0和1表示其状态. 常见的遥信对象主要有各种保护信号、断路器位置信号、隔离开关信号以及各种自动装置的状态信号. 这项测试是验证控制中心远程测量变电站内变电设备各种信号的功能. 控制中心的电力调度员与变电站值班员、电力设备预防性试验工作人员确认电力SCADA系统采集并传送的变电站设备各种保护和开关量信息是否一致. 采集并传送各种开关量信息包括开关位置信号、设备故障信号、设备保护动作信号等.

1.5 遥调功能的测试

遥调是对远方能接收连续指令的被控对象进行操作. 就其本质而言，仍然是一种遥控技术. 这项测试是验证控制中心远程调节变电站内变电设备控制量的功能. 控制中心的电力调度员通过电力SCADA系统远程调节变压器调压、继电保护组别，同时与变电站值班人员确认站内设备调试控制量是否一致.

1.6 轨道交通电力SCADA系统联调注意事项

轨道交通的供电系统由交流系统和直流系统2部分组成. 交流系统由城市电网引入110 kV电源，每座主变电站两路110 kV高压电源进线各带 1台主变压器. 2台主变压器将电压降到35 kV后各对1段母线供电，主变35 kV母线单母线分段运行，分段开关热备用. 主变母线分别有若干出线向若干下级变电站35 kV母线供电. 下级变电站 35 kV 母线单母线分段运行，分段开关热备用. 另外每段35 kV母线再抽1路出线向下一个变电站1段35 kV母线供电只到末端变电站，一般3～4个变电站形成1个供电分区. 变电站每一段母线上有1台降变压器将35 kV电压降为400 V并向400 V母线供电，400 V母线单母线分段运行，分段开关热备用. 400 V母线上出线开关向车站各类负荷供电. 直流系统包括整流器组、1 500 V正负母排、直流高速开关、接触网(轨)，是向列车进行供电的重要系统. 每座牵引站有两套整流器组，设置在同一35 kV母线上并列运行，向同一1 500 V正负母排供电. 直流母线设直流高速开关馈出线向接触网(轨)供电. 相邻2个牵引站各有1个直流开关向1段正线接触网(轨)进行双边供电，但有的线路正线末端接触网(轨)只有1个直流开关对其进行单边供电. 另外停车场中的接触网(轨)由停车场中的牵引站直流开关进行独立供电.

轨道交通交流系统从110～400 V都是通过分段开关互为备用，因此1次只能对1个变电站1段交流系统进行联调，杜绝1个变电站2段同时联调导致全站失电进而影响新线施工安全和施工进度. 轨道交通直流系统正线触网大多由相邻2个牵引站双边供电，因此尽量不要对相邻牵引站的直流系统同时联调，杜绝触网失电影响正线列车调试.

2 SCADA系统联调的安全组织措施

2.1 SCADA系统联调安全组织措施

安全是SCADA系统联调的中最重要的一项内容，是保证SCADA系统联调过程中没有危险、不出事故、不造成人身伤亡和财产损失；保证人、财、物的安全；不影响新建线路安全生产和施工进度. 安全组织措施，通过分析由于组织的原因而影响实现SCADA系统联调安全的问题，并采取相应的措施. SCADA系统联调的安全组织措施包括施工前的交底会、倒闸操作票的拟写、一次模拟图上的标注、施工期间的监护制度.

2.2 施工前的交底会

SCADA系统联调的施工人员一般有SCADA系统未来的接管方、SCADA系统的制作方、变电站管理方人员3方人员组成. 由于SCADA系统联调的操作人员是SCADA系统的制作方，而制作方一般是IT程序员，没有受过正规的电力专业学习，对电力系统缺乏了解，因此施工前的交底会就非常必要. 施工交底会的主要内容包括调试施工范围、影响范围、对停役设备操作顺序进行模拟排演. SCADA系统的制作方在施工交底会前拟写好SCADA系统联调的倒闸操作票. SCADA系统未来的接管方作为电力专业人员，需要审核这些倒闸操作票，确认无误后在1次模拟图指出此次联调的范围并做好标注. 最后对SCADA系统联调设备操作顺序进行模拟排演. 变电站管理方人员全程参与且确认联调期间变电站现场需要做的配合工作.

2.3 倒闸操作票的拟写

电气设备分为运行、备用(冷备用及热备用)、检修3种状态. 将设备由一种状态转变为另一种状态的操作叫倒闸操作. 倒闸操作票记录了倒闸操作的项目. 倒闸操作票有2种拟写方式，分别是任务制和步骤制. 任务制包含了将电气设备从一种状态改为另一种状态的所有操作步骤. 步骤制只有一步拉开、合上单个的开关、闸刀或拉出、推入手车式开关. 相较于任务制倒闸操作，步骤制倒闸操虽然不够快捷，但胜在简单易懂，更适合没有受过正规的电力专业学习的人理解. 因此为了便于SCADA系统联调，SCADA系统的制作方拟写倒闸操作票宜使用步骤制. 倒闸操作票是对停役设备操作顺序进行模拟排演的关键，是SCADA系统联调的重要依据.

2.4 一次模拟图上的标注

审核正确的步骤制倒闸操作票是1次模拟图上标注的重要依据. 按照倒闸操作票上操作的顺序，在1次模拟图上开关和闸刀旁用阿拉伯数字标注操作前后顺序，图像化操作开关闸刀的顺序. 同时圈出SCADA系统联调的设备，并且标注非调试的设备在就地位置，用就地标志L表示. 联调开始前变电站现场操作人员需要将站内不参加联调的设备全部调整到就地位置，使用中央SCADA界面上的相关就地显示和1次模拟图上的标注一致.

图1 标注好的一次模拟图

2.5 施工期间的监护制度

在SCADA系统联调期间，倒闸操作由2人进行，1人操作1人监护，即SCADA系统未来的接管方应对操作SCADA系统的制作方的倒闸操作进行监护. SCADA系统的制作方必须严格按照已审核通过的倒闸操作票和标注好的一次模拟图按顺序倒闸操作，严禁越项操作，操作1项、核对1项、记录1项. SCADA系统未来的接管方的监护工作不仅要确保倒闸操作的正确性，还要与变电站管理方人员确认变电站现场设备情况. 同时确认SCADA系统是否符合设计要求，如有异常情况或者故障要及时记录，督促各方进行修改.

3 SCADA系统联调的安全技术措施

3.1 SCADA系统联调安全技术措施的组成

同样是为了保证安全地进行SCADA系统联调，不影响新建线路安全生产和施工进度. 安全技术措施，在处理问题的对象、手段等方面都是从纯技术角度着眼，主要来源于科学技术研究成果和技术革新，这是它区别于组织措施的最鲜明的特点. SCADA系统联调的安全技术措施包括分段开关改为冷备用并停用自切、非调试的设备改到就地位置、操作界面弹框遮盖非调试设备.

3.2 分段开关改为冷备用并停用自切

轨道交通的变电站各电压等级的进线都有2路，采用分段开关将单母线分段的接线方式，两路电源互为备用. 这样提高了供电可靠性，在对1电源故障或检修时，通过分段开关自切保障另1个电源继续对下级负荷供电. 因此在SCADA系统联调测试过程中为防止分段开关因1路进线失电自切导致另外1段调试段带电，因此将分段开关自切停用，同时改冷备用增加安全系数.

3.3 非调试的设备改到就地位置

接地线在施工中能防止开关误动作保证安全. 在SCADA系统联调测试过程中，为防止SCADA系统点位因采样错误导致非调式段设备在测试过程中误动作. 如果一段开关现场采样点是二段开关，这样调试很可能导致整个变电站失电造成严重安全隐患，影响新线建设施工. 因此将非调试的设备现场全部改到就地位置，拒绝接受联调信号，防止其因调试误动作. 这算是给调试挂上了维系安全防止非调试设备误操作的“接地线”.

3.4 操作界面弹框遮盖非调试设备

变电站内停电施工会在不停电设备上围红白带警示施工人员防止误操作. 在SCADA上操作设备会跳出有操作设备信息的弹框，操作过程中可将该弹框遮盖在非调试的另一段设备画面上. 这样鼠标就不会点到非调试段设备，警示调试人员防止误操作，等于在SCADA界面上给不停电设备围了红白带.

图2 被操作界面弹框遮盖的非调试设备

4 结束语

本文总结了以往新建的轨道交通线路试运营前电力SCADA系统联调经验. 首先对轨道交通线路供电系统接线方式及运行方式进行了叙述，其次对控制中心中央SCADA系统和各变电站电力设备进行遥控、遥测、遥信、遥调作了说明，最后对轨道交通线路试运营前电力SCADA系统联调可能造成的影响进行了解释，从而引申出了SCADA系统联调需要的安全措施，并将其分类归纳为组织措施和技术措施，总结了实施要点. 希望为国内轨道交通试运营前电力SCADA系统联调提供技术参考.