摘要針對城市軌道交通自動化技術的快速發(fā)展， 提出了電力監(jiān)控控制中心系統(tǒng)應考慮的設計與技術問題， 旨在保證系統(tǒng)健壯性及應用開放性。

關鍵詞城市軌道交通，供電系統(tǒng)，電力監(jiān)控，控制中心系統(tǒng)，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集

電力監(jiān)控系統(tǒng)完成對城市軌道交通全線各種變電所、接觸網(wǎng)設備運行的遠程實時控制、監(jiān)視及測量，處理供變電系統(tǒng)的各種事故及報警事件，實現(xiàn)供變電系統(tǒng)的運行、維修調度管理自動化，提高供電質量，保證供電系統(tǒng)安全、可靠。 在軌道交通電力監(jiān)控系統(tǒng)整體網(wǎng)絡拓撲結構中，控制中心監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析與系統(tǒng)實時控制的核心節(jié)點。控制中心監(jiān)控系統(tǒng)通過通信通道與變電所綜合自動化系統(tǒng)進行信息交換，變電所綜合自動化系統(tǒng)通過所內通信網(wǎng)與所內各智能化電氣裝置( IED) 通信。因此控制中心監(jiān)控系統(tǒng)設計的可用性、健壯性、開放性、拓廣性與可維護性極為關鍵。本文通過一個設計方案論述了部分設計思想與技術要素。 1 系統(tǒng)設計準則 (1) 開放性設計原則 從今后軌道交通企業(yè)信息網(wǎng)發(fā)展的全局考慮， 控制中心監(jiān)控系統(tǒng)位于承上啟下的中間環(huán)節(jié)。為此，系統(tǒng)設計應充分考慮其應用擴展性及與其它系統(tǒng)的互連性。開放性設計是關鍵要素，要應用成熟的國際與工業(yè)標準。在系統(tǒng)構成上，采用并設計開放式的系統(tǒng)支撐平臺結構與應用平臺結構。兩平臺應為分離架構。 (2) 分布式系統(tǒng)原則 按照不同的功能要求，將不同的應用及其數(shù)據(jù)駐留于空間上分布于不同位置的工作站節(jié)點。按功能進程分劃，將處理能力分布到所需之處，包括硬件/ 軟件/ 功能/ 處理/ 數(shù)據(jù)的分布等。網(wǎng)上客戶/ 服務器分布式模式是一種優(yōu)化模式，提供了所必需的靈活性。它不僅僅是客戶/ 服務器在網(wǎng)上的物理連接與通信，而且其優(yōu)化的核心在于應用程序、數(shù)據(jù)和處理任務按功能進程在網(wǎng)上分劃，并使故障清晰隔離;并以響應/ 請求的網(wǎng)絡通信模式構成分布技術支持，從而成為規(guī)模優(yōu)化的性價比高的構架方案。 (3) 網(wǎng)絡互連原則 以工業(yè)標準為標志，如TCP/ IP 網(wǎng)絡協(xié)議、U2 N IX 等操作系統(tǒng)和迅速發(fā)展的全球Internet 網(wǎng)，形成軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)有效集成，從而可使各個分布網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享。從總體應用及網(wǎng)絡拓撲意義上講， 這些分布系統(tǒng)的綜合將更為有效地保證軌道交通各監(jiān)控系統(tǒng)運行，減少系統(tǒng)集成的復雜性及高成本，使數(shù)據(jù)共享的意義大為增值。 2 系統(tǒng)結構 基于以上原則所設計的一個軌道交通的電力監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA) 整體網(wǎng)絡拓撲結構如圖1 所示?？刂浦行呐c被控站之間采用通信系統(tǒng)專用透明以太網(wǎng)絡通信通道?？刂浦行谋O(jiān)控系統(tǒng)利用兩個標準的獨立網(wǎng)絡端口與各變電所自動化系統(tǒng)之間構成共享總線式以太網(wǎng)結構形式。 系統(tǒng)集成架構應基于系統(tǒng)不同的應用層次綜合考慮不同節(jié)點的配置。如核心與骨干計算機節(jié)點可采用64 位RISC Unix 服務器。其中數(shù)據(jù)庫服務器采用部門級服務器和共享磁盤陣列方案，數(shù)據(jù)庫平臺采用主流的標準關系型商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)可用性與可靠性指標。 由于以太網(wǎng)使用基于競爭的介質訪問機制，應考慮通過網(wǎng)絡分層及分段來分割沖突域。應注意的是，為減少網(wǎng)流負荷、提高網(wǎng)絡性能所建立的網(wǎng)絡互連構件應以交換機為主，以區(qū)別采用路由分段2003 年 的不同。局域網(wǎng)(LAN) 交換機可用于對多個同/ 異類LAN 的分段。如同類交換機透明地將一個單一LAN 分成多段，每段代表一個獨立的不連續(xù)單元，成多個相對獨立的客戶/ 服務器族。每一族中客戶與服務器等同地位于同一交換機上，從而平滑網(wǎng)絡結構。

圖1 電力監(jiān)控系統(tǒng)結構圖 系統(tǒng)整體結構均采用客戶/ 服務器模式，將實時數(shù)據(jù)處理工作分配給SCADA 服務器端。而將人機界面部分集中至客戶端，實現(xiàn)信息資源的高度共享，提高系統(tǒng)整體性能。此外，這種分布式結構使得系統(tǒng)的配置(硬件與任務) 靈活，系統(tǒng)擴充和升級方便;同時，開放式系統(tǒng)設計可保證系統(tǒng)資源得到充分共享。

圖2 控制中心系統(tǒng)軟件層次結構 采用商用數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫相結合的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可同時滿足對數(shù)據(jù)的可靠性管理和電力監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實時性的要求。商用關系型數(shù)據(jù)庫具備開放的國際標準數(shù)據(jù)庫語言訪問接口，方便與外系統(tǒng)的互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享?？蛻? 服務器分布式處理及訪問模式，數(shù)據(jù)源統(tǒng)一，從根本上保證數(shù)據(jù)的一致性。完善的觸發(fā)器處理機制，可保證相關數(shù)據(jù)的一致性、完整性。所設計的實時數(shù)據(jù)庫與描述參數(shù)庫有完備的映射關系。更改描述庫內容時，自動更新實時庫，保證一致性。應采用“軟總線”應用程序訪問接口，支持各種實時應用。系統(tǒng)應支持不同類型的實時數(shù)據(jù)庫或者同一實時數(shù)據(jù)庫的備份，分布在不同的網(wǎng)絡節(jié)點上。分布式實時數(shù)據(jù)庫應設定主值數(shù)據(jù)庫(參考庫) 、數(shù)據(jù)庫的備份(用于冗余服務器) 和鏡像(用于客戶端) 。同一數(shù)據(jù)庫的不同鏡像的數(shù)據(jù)要保證一致性。一幅畫面上的動態(tài)數(shù)據(jù)可取自不同數(shù)據(jù)庫節(jié)點。 網(wǎng)絡上任何節(jié)點對服務器的寫訪問，均由分布式數(shù)據(jù)庫透明訪問機制導向主備雙服務器。對服務器的讀訪問，均由分布式數(shù)據(jù)庫透明訪問機制導向主服務器。簡言之，全網(wǎng)均使用主服務器處理的結果為唯一數(shù)據(jù)源;備份服務器的數(shù)據(jù)庫僅供熱備用，不提供使用。鏡像庫結點不處理，完全依照主服務器的實時庫進行可靠同步。 提供針對高實時性應用及突發(fā)性數(shù)據(jù)需專門開發(fā)瞬時同步大批量存儲技術，使得本來適用于信息事務處理的商用數(shù)據(jù)庫能夠高速而有效地存取實時系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。 網(wǎng)關機配有WEB 實時畫面發(fā)布服務，以開放的方式向外系統(tǒng)提供最便利的anytime & any2 where 實時畫面瀏覽訪問及遠程系統(tǒng)維護支持，還可有效地支持大屏幕系統(tǒng)和信號系統(tǒng)的實時畫面瀏覽訪問。設計矢量畫面技術，保證WEB 畫面調用響應與常規(guī)監(jiān)控界面接近。 4 結語 本文涉及的城市軌道交通電力控制中心監(jiān)控系統(tǒng)的設計與技術，僅為快速發(fā)展的計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、數(shù)據(jù)庫管理技術以及相關設計要素中的幾項。從今后軌道交通企業(yè)網(wǎng)發(fā)展的全局考慮，一個電力監(jiān)控系統(tǒng)的建設包含諸多相互關連的部門應用及設計屬性，例如電力監(jiān)控系統(tǒng)所處企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)的位置、與環(huán)境及其它輔助監(jiān)控系統(tǒng)的平臺一致性、網(wǎng)絡架構優(yōu)化、系統(tǒng)安全性、數(shù)據(jù)優(yōu)先性、傳輸系統(tǒng)開銷等。重要的是，應制訂一個適合的近、遠期發(fā)展體系結構，以保證系統(tǒng)構架的現(xiàn)實性、實用性、長遠性、經(jīng)濟性，可拓性以及技術持續(xù)先進性的有機協(xié)調發(fā)展。

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