電力自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的科技論文
隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展以及我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在供電企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展。下面是小編精心推薦的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的科技論文，希望你能有所感觸!
自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的科技論文篇一
鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)探究
[摘要] 鐵路電力系統(tǒng)由鐵路沿線變配電所、10KV貫通/自閉電力線路、站場(chǎng)高低壓配電系統(tǒng)及配套電力設(shè)施組成，擔(dān)負(fù)著為鐵路沿線信號(hào)電源、通信系統(tǒng)、電氣集中、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、紅外軸溫探測(cè)、TMIS系統(tǒng)等一系列與行車(chē)密切相關(guān)的主要負(fù)荷，以及沿線各生產(chǎn)、工作和生活片區(qū)等負(fù)荷的供電任務(wù)。近年來(lái)，鐵路部門(mén)廣泛采用電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)電力設(shè)施實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)控。該文首先介紹了鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念、硬件組成，重點(diǎn)討論了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件組成，并結(jié)合新建向莆鐵路線的實(shí)際情況提出了一種基于E1接口的2M環(huán)型通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，最后根據(jù)運(yùn)營(yíng)單位的需求指出調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)在SCADA的基礎(chǔ)上逐步增加生產(chǎn)管理功能，向著管控一體化的方向發(fā)展。
[關(guān)鍵詞] 鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 通信系統(tǒng) 管控一體化
1 概述
鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，也稱(chēng)SCADA系統(tǒng)，即監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣上稱(chēng)為“電力遠(yuǎn)動(dòng)”系統(tǒng)，由調(diào)度主站、站端系統(tǒng)及設(shè)備、通信系統(tǒng)組成。它是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)和控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)鐵路電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，如變配電所、信號(hào)電源(雙電源)、貫通自閉線路分段開(kāi)關(guān)等，進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視和控制，保證鐵路電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩峁┛煽康碾娏ΡＵ稀?/p>
2 硬件系統(tǒng)
調(diào)度自動(dòng)化硬件系統(tǒng)包括主站系統(tǒng)、站端系統(tǒng)及設(shè)備、通信系統(tǒng)三部分。如圖1所示。
2.1 主站系統(tǒng)
主站系統(tǒng)安裝在電務(wù)段(或供電段)電力調(diào)度中心，向調(diào)度人員提供圖形化界面，完成基本的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制、變配電所監(jiān)控和管理、信號(hào)電源監(jiān)控及線路故障管理等功能。
主站一般由調(diào)度工作站、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、前置通信處理機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)前置機(jī))、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、多串口服務(wù)器、通信適配器以及打印機(jī)、UPS等外圍設(shè)備組成。其中的關(guān)鍵設(shè)備，如調(diào)度工作站、前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等，可以雙機(jī)冗余配置。
2.2 站端系統(tǒng)及設(shè)備
站端系統(tǒng)及設(shè)備安裝在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，負(fù)責(zé)變配電所、控制柜、信號(hào)電源、車(chē)站線路開(kāi)關(guān)等的監(jiān)控，主要包括變配電所微機(jī)保護(hù)及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、RTU(Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)方終端單元)、STU(Semaphore Terminal Unit，信號(hào)電源終端單元)、FTU(Feeder Terminal Unit，線路終端單元)等。
站端設(shè)備負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息，向主站發(fā)送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行主站下發(fā)的各種控制命令。
2.3 通信系統(tǒng)
通信系統(tǒng)是自動(dòng)化數(shù)據(jù)的傳輸通道，是自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。在調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品日益成熟的今天，通信系統(tǒng)的性能優(yōu)劣、可靠與否成為鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)能否成功的關(guān)鍵。
3 軟件系統(tǒng)
電力調(diào)度自動(dòng)化軟件是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心和靈魂，主要包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。
3.1 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等。目前，國(guó)內(nèi)常用的操作系統(tǒng)有微軟公司的Windows NT、2000以及Unix等。
Windows NT、2000操作系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)為部門(mén)用戶(hù)和企業(yè)用戶(hù)設(shè)計(jì)，具有良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和運(yùn)行性能，能夠承擔(dān)復(fù)雜、繁重和嚴(yán)格的企業(yè)任務(wù)，而且建立在該平臺(tái)的各種軟件工具非常豐富，使用方便，是目前在國(guó)內(nèi)外使用最為廣泛的操作系統(tǒng)。但正是由于它的易操作性和普及性，Windows操作系統(tǒng)也是受到病毒攻擊最嚴(yán)重的，很容易造成系統(tǒng)死機(jī)或癱瘓。
Unix操作系統(tǒng)是世界上性能最穩(wěn)定、最可靠、擴(kuò)展最方便的操作系統(tǒng)，而且不易受病毒干擾。但它有使用復(fù)雜、支持開(kāi)發(fā)的工具少、各廠家提供的版本不統(tǒng)一等缺點(diǎn)，限制了大規(guī)模推廣使用，一般適用于重要用戶(hù)或要求特別嚴(yán)格的大企業(yè)用戶(hù)。
綜合Unix和Windows各自的特點(diǎn)，可以構(gòu)造Unix和Windows NT/2000混合平臺(tái)，即服務(wù)器選用穩(wěn)定可靠的Unix操作系統(tǒng),而客戶(hù)端工作站則選用界面友好、容易操作的Windows操作系統(tǒng)。
3.2 應(yīng)用軟件
調(diào)度自動(dòng)化應(yīng)用軟件由SCADA支撐軟件和應(yīng)用功能軟件組成。
3.2.1 支撐軟件
支撐軟件是介于操作系統(tǒng)和應(yīng)用功能軟件之間的橋梁，它屏蔽了操作系統(tǒng)的復(fù)雜性，豐富和擴(kuò)充了操作系統(tǒng)的服務(wù)和功能，為應(yīng)用軟件提供更靈活、更強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的綜合服務(wù)機(jī)制。
SCADA支撐軟件一般由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形管理系統(tǒng)、報(bào)表程序、前置機(jī)通信等幾部分組成。
1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基于內(nèi)存共享技術(shù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)常駐內(nèi)存，以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求;同時(shí)，借鑒關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原理描述參數(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理更方便，增加和擴(kuò)充更容易;另外，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，供其他應(yīng)用程序使用，完成各種二次開(kāi)發(fā)工作。
2)圖形管理系統(tǒng)
圖形管理系統(tǒng)一般包括圖元編輯器、圖形編輯器、畫(huà)面顯示軟件、顏色管理軟件、設(shè)備管理軟件、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滠浖炔糠?，方便用?hù)建立界面友好直觀、操作簡(jiǎn)單方便、功能強(qiáng)大豐富的圖形化人機(jī)交互界面。
3)報(bào)表程序
報(bào)表程序包括報(bào)表制作與管理軟件、報(bào)表顯示及打印軟件，可以制作日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)及事故追憶報(bào)表，報(bào)表中可進(jìn)行各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，報(bào)表可嵌入多種圖形、文字、曲線等內(nèi)容，形象地顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，報(bào)表系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件能與Excel文件或html文件格式兼容，以便廣泛地被其他軟件系統(tǒng)訪問(wèn)利用。
4)前置機(jī)通信
前置機(jī)主要提供內(nèi)容豐富的通信規(guī)約庫(kù)，支持多種常用遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約，包括CDT、1801、IEC870.5-101/102/104等;而且可以根據(jù)用戶(hù)要求修改舊的規(guī)約或增加新的規(guī)約，修改或增加規(guī)約可以在線完成，而不需要退出應(yīng)用程序。
3.2.2 功能應(yīng)用軟件
功能應(yīng)用軟件具體完成鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化的各項(xiàng)功能。主要包括：
1)常規(guī)SCADA功能
即遠(yuǎn)動(dòng)功能，具體包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理、告警處理、SoE(Sequence of Event，順序事項(xiàng)記錄)、遙控遙調(diào)、系統(tǒng)對(duì)時(shí)、圖形界面、報(bào)表、曲線、打印，及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)管理、用戶(hù)管理等，這是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能基礎(chǔ)。
2)變配電所監(jiān)控和管理
變配電所監(jiān)控和管理是在常規(guī)SCADA功能的基礎(chǔ)上，完成保護(hù)投退、保護(hù)信息查詢(xún)、方式字整定、遠(yuǎn)程抄表、故障錄波等功能，最終滿(mǎn)足“無(wú)人值班”的技術(shù)條件。
3)信號(hào)電源監(jiān)控
信號(hào)電源監(jiān)控是對(duì)鐵路信號(hào)電源進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)視和控制，完成遙測(cè)越限告警、信號(hào)電源故障告警、故障錄波、低壓開(kāi)關(guān)分合等功能。
4)線路故障管理
線路故障管理，又稱(chēng)線路自動(dòng)化。主要以貫通、自閉電力線路分段開(kāi)關(guān)為監(jiān)控對(duì)象，在正常情況下完成SCADA功能，在線路故障時(shí)完成故障監(jiān)測(cè)和故障點(diǎn)的自動(dòng)定位，以及實(shí)現(xiàn)快速隔離故障和快速恢復(fù)供電等功能。
以上四項(xiàng)功能是鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化的基本功能，在設(shè)計(jì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)做到統(tǒng)籌規(guī)劃，避免就事論事的設(shè)計(jì)技術(shù)方案，防止將變配電所自動(dòng)化、信號(hào)電源監(jiān)控、車(chē)站開(kāi)關(guān)監(jiān)控等功能割裂開(kāi)來(lái)，出現(xiàn)多個(gè)“孤島自動(dòng)化系統(tǒng)”。
4 通信系統(tǒng)
既有通信系統(tǒng)多基于鐵路電話網(wǎng)絡(luò)，采用MODEM和電話專(zhuān)線構(gòu)建。這種方式利用了鐵路部門(mén)豐富的電話網(wǎng)絡(luò)資源，具有成本低、簡(jiǎn)單易行的的特點(diǎn)。但是，基于模擬線路來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)的通道穩(wěn)定性差、易受干擾、可靠性不高、帶寬低。隨著鐵路通信的快速發(fā)展，新建線路采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)作為調(diào)度自動(dòng)化通信系統(tǒng)成為主流的發(fā)展趨勢(shì)。
以新建向莆鐵路線為例，沿線建有鐵路專(zhuān)用SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，總帶寬達(dá)到2.5G，調(diào)度中心和鐵路沿線預(yù)留了豐富的E1接口(G.703，2.048M)，鐵路電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)完全可以基于E1接口構(gòu)建專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)。
具體思路是，調(diào)度中心、車(chē)站均作為通信節(jié)點(diǎn)，每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)向通信專(zhuān)業(yè)申請(qǐng)兩個(gè)E1接口，經(jīng)接入設(shè)備引入，組成2M環(huán)型通道。工作原理如圖2所示。
該通信方案全部采用數(shù)字接口，具有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少、穩(wěn)定性好、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn);每個(gè)站端設(shè)備都有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸方向，當(dāng)一個(gè)方向的通道故障時(shí)可以自動(dòng)切換至另一個(gè)方向，在SDH自愈光纖網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步組成基于E1的環(huán)型冗余通道，大大了通信系統(tǒng)的可靠性。
5 結(jié)論
鐵路系統(tǒng)采用電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)替代傳統(tǒng)的調(diào)度監(jiān)視控制方法，符合鐵路行車(chē)向著高速、大密度方向發(fā)展的客觀需要，也是鐵路電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，探索如何建設(shè)性能穩(wěn)定可靠、功能完善強(qiáng)大、開(kāi)放性良好、容易擴(kuò)展的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，是擺在每一個(gè)鐵路電力工作者面前的一個(gè)重要課題。
今后還要進(jìn)一步結(jié)合運(yùn)營(yíng)單位的實(shí)際需求，在實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)上逐步增加電力生產(chǎn)管理自動(dòng)化功能，將實(shí)時(shí)監(jiān)控與信息管理結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)包括調(diào)度自動(dòng)化、圖象管理、設(shè)備管理、地理信息管理、電力生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理、用戶(hù)管理、生產(chǎn)信息管理等“管控”一體化的管理方式，從而更好地為電力運(yùn)營(yíng)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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