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城市轨道交通电力监控控制中心系统设计研究

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城市轨道交通电力监控控制中心系统设计研究
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摘 要 针对城市轨道 交通 自动化技术的快速 发展 , 提出了电力监控控制中心系统应考虑的设计与技术 问题 , 旨在保证系统健壮性及 应用 开放性。

关键词 城市轨道交通,供电系统,电力监控,控制中心系统,监控和数据采集

电力监控系统完成对城市轨道交通全线各种变电所、接触网设备运行的远程实时控制、监视及测量,处理供变电系统的各种事故及报警事件,实现供变电系统的运行、维修调度管理自动化,提高供电质量,保证供电系统安全、可靠。

在轨道交通电力监控系统整体 网络 拓扑结构中,控制中心监控系统是数据采集、数据处理、数据管理、数据存储、数据共享、数据 分析 与系统实时控制的核心节点。控制中心监控系统通过通信通道与变电所综合自动化系统进行信息交换,变电所综合自动化系统通过所内通信网与所内各智能化电气装置( IED) 通信。因此控制中心监控系统设计的可用性、健壮性、开放性、拓广性与可维护性极为关键。本文通过一个设计方案论述了部分设计思想与技术要素。

1 系统设计准则

(1) 开放性设计原则

从今后轨道交通 企业 信息网发展的全局考虑, 控制中心监控系统位于承上启下的中间环节。为此,系统设计应充分考虑其应用扩展性及与其它系统的互连性。开放性设计是关键要素,要应用成熟的国际与 工业 标准。在系统构成上,采用并设计开放式的系统支撑平台结构与应用平台结构。两平台应为分离架构。

(2) 分布式系统原则

按照不同的功能要求,将不同的应用及其数据驻留于空间上分布于不同位置的工作站节点。按功能进程分划,将处理能力分布到所需之处,包括硬件/ 软件/ 功能/ 处理/ 数据的分布等。网上客户/ 服务器分布式模式是一种优化模式,提供了所必需的灵活性。它不仅仅是客户/ 服务器在网上的物理连接与通信,而且其优化的核心在于应用程序、数据和处理任务按功能进程在网上分划,并使故障清晰隔离;并以响应/ 请求的网络通信模式构成分布技术支持,从而成为规模优化的性价比高的构架方案。

(3) 网络互连原则

以工业标准为标志,如TCP/ IP 网络协议、U2 N IX 等操作系统和迅速发展的全球Internet 网,形成轨道交通监控系统有效集成,从而可使各个分布网络数据共享。从总体应用及网络拓扑意义上讲, 这些分布系统的综合将更为有效地保证轨道交通各监控系统运行,减少系统集成的复杂性及高成本,使数据共享的意义大为增值。

2 系统结构

基于以上原则所设计的一个轨道交通的电力监控和数据采集系统(SCADA) 整体网络拓扑结构如图1 所示。控制中心与被控站之间采用通信系统专用透明以太网络通信通道。控制中心监控系统利用两个标准的独立网络端口与各变电所自动化系统之间构成共享总线式以太网结构形式。

系统集成架构应基于系统不同的应用层次综合考虑不同节点的配置。如核心与骨干 计算 机节点可采用64 位RISC Unix 服务器。其中数据库服务器采用部门级服务器和共享磁盘阵列方案,数据库平台采用主流的标准关系型商用数据库管理系统,从而提高系统可用性与可靠性指标。

由于以太网使用基于竞争的介质访问机制,应考虑通过网络分层及分段来分割冲突域。应注意的是,为减少网流负荷、提高网络性能所建立的网络互连构件应以交换机为主,以区别采用路由分段2003 年

的不同。局域网(LAN) 交换机可用于对多个同/ 异类LAN 的分段。如同类交换机透明地将一个单一LAN 分成多段,每段代表一个独立的不连续单元,成多个相对独立的客户/ 服务器族。每一族中客户与服务器等同地位于同一交换机上,从而平滑网络结构。

图1 电力监控系统结构图

系统整体结构均采用客户/ 服务器模式,将实时数据处理工作分配给SCADA 服务器端。而将人机界面部分集中至客户端,实现信息资源的高度共享,提高系统整体性能。此外,这种分布式结构使得系统的配置(硬件与任务) 灵活,系统扩充和升级方便;同时,开放式系统设计可保证系统资源得到充分共享。

控制中心监控系统主要包括冗余SCADA 服务器、冗余数据库服务器、操作员工作站、统计报表工作站、维护工作站、网关等主要节点。其中冗余数据库服务器采用共享磁盘阵列实现数据高度一致共享,采用RA ID5 逻辑磁盘组实现磁盘冗余备份。系统采有冗余100 Mbit 以太网双网体系结构, 网络 通信协议为TCP/ IP 。正常情况下,两个LAN 网同时工作,传送不同的系统信息。当其中一个网络发生异常或故障时,系统自动将全部需传送的信息切换到另一个网络上。

SCADA 服务器利用隔离的数据采集网,接收被控站通过通信系统专用透明以太网络通道上传的生数据,将其处理成熟数据后,从网络服务器后端的双网提供给全系统其它节点机使用。

位于停车场的供电复示系统,通过通信系统提供的透明以太网通道与控制中心监控系统通信。供电复示系统利用网络服务器作为路由,从采集网经由网络服务器享受后端主网的数据服务。

3 软件设计

控制中心系统软件设计应根据城市轨道 交通 被控单元分布特性,以及集中控制与分布控制相结合的 应用 特点来考虑。在此仅列举某些要素。

基于开放式支撑平台,并采用面向对象技术的分组分层分块式,中间层为构件块的软件体系结构(如图2 所示) 。此分层平台体系设计旨在保证平台的中性结构,支持应用层面上多样性的各应用系统。

系统中的所有软件功能,如应用程序、数据处理与通信任务等按功能进程都基于客户/ 服务器结构在网上相对分划,分布于整个网络中。网络中任何一节点都可在线同时访问到系统中的所有功能, 实现完全意义上的功能分布。

跨平台的电力监控自动化一体化解决方案中, 如设计一个可视化及图形用户接口( GU I) 子平台, 一次性GU I 设计及绘图,多平台(各种Unix 、Win2 dows 、Web 浏览器) 调用,可实现可视化效果的一致性、调图实时性及良好的可维护性。

图2 控制中心系统软件层次结构

采用商用数据库和实时数据库相结合的数据库系统,可同时满足对数据的可靠性管理和电力监控系统对数据实时性的要求。商用关系型数据库具备开放的国际标准数据库语言访问接口,方便与外系统的互联和数据共享。客户/ 服务器分布式处理及访问模式,数据源统一,从根本上保证数据的一致性。完善的触发器处理机制,可保证相关数据的一致性、完整性。所设计的实时数据库与描述参数库有完备的映射关系。更改描述库 内容 时,自动更新实时库,保证一致性。应采用“软总线”应用程序访问接口,支持各种实时应用。系统应支持不同类型的实时数据库或者同一实时数据库的备份,分布在不同的网络节点上。分布式实时数据库应设定主值数据库( 参考 库) 、数据库的备份(用于冗余服务器) 和镜像(用于客户端) 。同一数据库的不同镜像的数据要保证一致性。一幅画面上的动态数据可取自不同数据库节点。

网络上任何节点对服务器的写访问,均由分布式数据库透明访问机制导向主备双服务器。对服务器的读访问,均由分布式数据库透明访问机制导向主服务器。简言之,全网均使用主服务器处理的结果为唯一数据源;备份服务器的数据库仅供热备用,不提供使用。镜像库结点不处理,完全依照主服务器的实时库进行可靠同步。

提供针对高实时性应用及突发性数据需专门开发瞬时同步大批量存储技术,使得本来适用于信息事务处理的商用数据库能够高速而有效地存取实时系统的数据。

网关机配有WEB 实时画面发布服务,以开放的方式向外系统提供最便利的anytime & any2 where 实时画面浏览访问及远程系统维护支持,还可有效地支持大屏幕系统和信号系统的实时画面浏览访问。设计矢量画面技术,保证WEB 画面调用响应与常规监控界面接近。

4 结语

本文涉及的城市轨道交通电力控制中心监控系统的设计与技术,仅为快速 发展 的 计算 机技术、网络通信技术、数据库管理技术以及相关设计要素中的几项。从今后轨道交通 企业 网发展的全局考虑,一个电力监控系统的建设包含诸多相互关连的部门应用及设计属性,例如电力监控系统所处企业网系统的位置、与环境及其它辅助监控系统的平台一致性、网络架构优化、系统安全性、数据优先性、传输系统开销等。重要的是,应制订一个适合的近、远期发展体系结构,以保证系统构架的现实性、实用性、长远性、 经济 性,可拓性以及技术持续先进性的有机协调发展。

参 考 文 献

1 王明俊等. 面向对象设计的开放式能量管理系统. 北京: 中国 电力出版社,1997 3 高鸣燕,陆文. 电网SCADA/ EMS/ DMS 平台建设技术. 电力系统自动化,1999 ,

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摘要: 本文介绍了城市轨道交通信号系统的构成及在城市轨道交通中的作用,重点阐述了城市轨道交通信号系统的功能。 关键词: 城市轨道交通 信号系统 功能 中图分类号:C913 文献标识码: A 城市轨道交通信号系统是其自动化系统......
城市智能交通管理系统设计研究
发布时间:2023-04-24
摘要:首先介绍了城市交通管理系统发展的现状,针对城市交通状况,分别从智能交通监控系统、诱导系统、电子警察系统、智能公交管理系统和突发事件响应系统几方面介绍了城市智能交通管理系统的概念,然后从电子不停车收费系统、城市交通调度管理系统和电子注册管理系统方面,介绍了智能交通管理系统在当前城市交通管理中的应用,相关研究对于城市交通智能管理系统的应用具有较强的促进作用。关键词:城市交通;智能交通;交通管理;.........
浅谈城市轨道交通的环境噪声及振动控制
发布时间:2023-01-28
浅谈城市轨道交通的环境噪声及振动控制 引言 振动和噪声是城市轨道交通影响环境的主要方面。随着近几年城市轨道交通的发展,人们对此问题越来越重视。减小轨道交通的振动和降低噪声, 是提高沿线居民的生活质量,使轨道交通可持续发展......
城市轨道交通项目后评价机制研究
发布时间:2013-12-17
摘 要 提出建立城市轨道 交通 项目后评价机制的思路, 分析 其 研究 现状,探讨城市轨道交通项目后评价的管理机制、运行机制、 内容 体系、成果反馈和扩散机制,并给出相应的建议。 关键词 城市轨道交通 项目 后评价机制 成果反馈 ......
广州市轨道交通乘客向导系统研究
发布时间:2013-12-17
摘要: 分析 、介绍了城市轨道 交通 向导系统的设计理念、系统内涵及有关广州轨道交通乘客向导系统的设计 研究 。 关键词:地铁;乘客向导系统 完善轨道交通中的乘客向导系统设计(以下简称向导系统),不仅方便人们乘车的需要......
城市轨道交通基础地理信息系统的设计与实现
发布时间:2013-12-17
摘 要 城市轨道 交通 基础地理信息系统是运用地 理学 、地质工程学、 计算 机图形学、计算数学等多学科 理论 和 方法 ,以地理信息系统技术为基础,结合数据库处理、ArcGIS中的编程技术、三维图像处理技术建立的,是对城市轨道交通基础数......
城市轨道交通系统的减振降噪技术
发布时间:2022-08-22
降噪减振技术: 轨道交通系统在给人们的、生产活动带来便利的同时,也正在成为新的和振动的发生源。尤其是在密集的居住区、商业中心和工业区,轨道交通体系已经造成了不可忽视的振动和污染,而且随着人们对质量要求的日益提高,也越来越引......
城市轨道交通系统的减振降噪措施
发布时间:2013-12-17
摘 要 从轨道 交通 产生振动和噪声的机理出发,介绍了国内外轨道交通在车辆构造、轨道结构、轮轨关系以及桥梁结构等方面采取的减振降噪措施,提出了轨道交通减振降噪综合整治的理念。 关键词 城市轨道交通,结构振动控制,噪声控制 ......
城市轨道交通综合安全管理体系研究
发布时间:2023-04-14
摘 要 分析 了城市轨道 交通 综合安全管理体系目标、原则、 内容 、机构和职能。立足于城市轨道交通的特点和我国城市轨道交通行业 发展 的实际水平,提出了建立城市轨道交通综合安全管理体系的相关建议:完善法制法规建设;完善独立于运......
城市轨道交通供电制式分析探讨
发布时间:2022-11-28
文章还对城市轨道交通的两种供电方式,进行了 分析 比较。认为在设备投资方面,DC1500V接触网供电系统与DC750V第三轨供电系统基本持平。DC750V第三轨系统具有6大优点:施工安装和故障抢修方便、区间隧道土建费用低、供电可靠性高、使用寿......
关于轨道交通供电系统设计匹配性的研究与讨论
发布时间:2023-01-17
【摘 要】我国轨道交通正处于高速发展时期,一二线城市正在大力进行城市铁路交通建设,在如此大的环境背景下,轨道交通供电系统的设计匹配性研究也在广泛展开,本文针对我国轨道交通建设的现状,浅析轨道交通供电系统的设计匹配性问题......
城市高架轨道交通景观评价体系研究
发布时间:2022-09-07
摘要: 研究 目的: 目前 国内对于城市高架轨道景观评价的研究尚处于探索阶段,还没有成熟的指标体系及评价 方法 ,为此需首要建立一套较为客观、简捷、实用,又能得到专家和公众认同的景观评价体系。 研究方法:本文选用“目标—指标......
基于城市轨道交通的直流牵引供电系统分析
发布时间:2023-06-28
在我国众多城市中,轨道交通是一种正在不断兴起的新型交通工具,城市轨道交通有着公交车和汽车等一些交通方式不同的特点和优势,例如污染低、噪声低和不会出现交通拥堵等多方面的优势,特别适合在人口较多和交通拥堵情况严重的城市中实行,它是城市交通网中一个重要的组成部分。随着我国人口的不断增加和城市化进程的加快,我国大多数城市中都出现了严重的交通拥堵情况,为了缓解城市中日渐恶化的交通,地铁和轻轨等轨道交通逐渐发.........
浅谈城市轨道交通小号码道岔设计
发布时间:2013-12-17
摘 要:小号码道岔在城市轨道 交通 领域占据主力市场,在城市轨道交通领域发挥着不可估量的作用。小号码道岔设计应结合城市轨道交通的特点,合理地选择未被平衡的离心加速度和线型,合理地 计算 其轨距加宽及解决自身的构造加宽 问题 。小......
城市轨道交通与市内交通的衔接规划研究
发布时间:2013-12-17
摘 要:轨道衔接换乘系统规划设计的优劣是轨道 交通 能否发挥客运系统主体作用的关键因素。在对换乘客流进行预测的基础上,对轨道交通与其它交通方式衔接的原则、模式、存在的 问题 进行了 研究 ,并提出了相应的解决办法,从而保证轨道交......
城市轨道交通和成都市的轻轨交通
发布时间:2013-12-17
【摘 要】 分析 轨道 交通 的地位、作用和 发展 前景,说明轨道交通在我国发展的必然趋势;论述现阶段轻轨交通的优点和在我国的发展,建议成都的轨道交通发展应该优先采用轻轨系统。 【关键词】 城市轨道交通; 轻轨交通; 发展......
我国铁路和城市轨道交通的发展及投资控制
发布时间:2023-04-10
摘要:通过追述我国铁路和城市轨道 交通 的 发展 ,展望铁路和城市轨道交通项目的建设前景,论述其 影响 投资的主要原因和控制投资的具体措施。 关键词:铁路;城市轨道交通;发展;投资控制 0引言 铁路是 社会 经济 发展的基础......
PLC的城市交通信号灯系统设计研究
发布时间:2022-07-23
关键词:PLC;信号灯;系统设计1引言PLC由于其在控制性能的灵活性、使用的方便性和高稳定性和较强的抗干扰能力[1],广泛应用于工业自动化的各个领域,特别是在城市交通信号灯方面将起着不可替代的作用。2PLC软硬件介绍通常的PLC实际上是一种专用计算机,主要应用的场合是工业控制,分为硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统主要由CPU、存储器、I/O接口、编程器和电源构成。不同型号的PLC采用不同的CP.........
浅析城市轨道交通工程造价控制的实施要点
发布时间:2022-11-23
【摘要】本文概述了城市轨道交通的工程造价情况,简要说明城市轨道交通工程造价的内容与控制重点,分析论述了工程造价控制的五项基本原则,根据城市轨道交通工程的工作实践,归纳出七项造价控制的实施要点,从而达到城市轨道交通工程造......
基于PLC的交通灯控制系统设计
发布时间:2023-06-19
【摘要】随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代工业中的作用更加突出。本文主要探讨基于PLC的交通灯控制系统,主要基于西门子公司的一种小型的可编程序控制S7-200来设计。由于PLC具有对......
城市轨道交通运用车设计计算方法
发布时间:2013-12-17
摘 要:城市轨道 交通 运用车的配属数量直接决定了轨道交通线路的“输送能力、服务水平”,并对工程总投资有很大 影响 。在简要 总结 目前 使用的城市轨道交通运用车 计算 方法 的基础上,根据上海市已建成线路(1 号线和3 号线) 的实际......
城市轨道交通系统的安全性与可靠性
发布时间:2022-07-21
摘 要 采用系统工程的观点,阐述城市轨道 交通 系统安全性与可靠性的概念。探索整体 研究 轨道交通系统安全性与可靠性的 方法 ,构建城市轨道交通系统安全性与可靠性工程框架以及管理组织结构和信息流程框架,为今后在我国城市轨道交通的......
城市道路交通安全GIS系统的研究
发布时间:2023-02-17
【摘 要】 GIS系统是有效提高城市道路 交通 安全管理的水平,减少事故的发生,使事故对道路通行的 影响 最小化,并有效合理分配交通流的重要手段。笔者在 研究 城市道路交通安全GIS系统的基础上,讨论了数据的来源、专题信息图层的构建;提......
日本当代新型城市轨道交通系统简析
发布时间:2022-08-03
摘要:介绍了日本当代新型城市轨道 交通 系统的特点及其适用范围,并对尚未 应用 的HSST磁悬浮系统的实用性 问题 进行了简单 分析 。 关键词:城市轨道交通;地铁;轻轨;单轨电车;直线电机电动车组;自动导轨电动车组 根据笔......
咨询设计在城市轨道交通建设中的作用
发布时间:2023-04-04
摘要:工程咨询设计是利用准确适用的信息和专家的智慧及经验,运用 现代 科学 手段、 经济 管理、 法律 和工程技术等方面的知识,为建设项目的决策和管理提供咨询的智力服务。城市轨道 交通 建设项目是大型的系统工程,有其自身的特......
浅谈城市轨道交通
发布时间:2023-03-26
[摘要]随着城市化和机动化进程的不断加快, 交通 拥挤正迅速成为制约我国城市 发展 的重要问题之一。从城市交通的现状出发,阐述轨道交通的特点,讨论城市建设中轨道交通系统在环保、快捷、安全等方面的巨大优势。 [关键词]轨道交通......
成都市城市轨道交通线网规模研究
发布时间:2013-12-17
摘 要:在对成都市城市轨道 交通 线网规模的 研究 中,首先确定了线网规模研究的原则,然后通过采用出行需求 分析 法和线网服务覆盖面积法进行线网规模 计算 ,最后提出成都远景年城市轨道交通的推荐规模。 关键词:成都;城市轨......
城市轨道交通的环境景观研究
发布时间:2023-01-29
关键词 轨道交通,环境景观,风亭 1 城市 发展 对轨道交通景观的要求 城市轨道交通由于其性质及功能决定了它的空间形态、结构形式,以及其车站、区间及附属建筑——人行通道出入口、风道风亭等,都存在与城市地面环境空间结合或协调......
城市轨道交通系统中列车间隔的有关分析
发布时间:2013-12-17
摘 要 通过对城市轨道 交通 系统中列车间隔的 分析 ,提出了 影响 列车间隔的3大因素:安全间距,车站停留时间和运行裕量。在此基础上推导固定自动闭塞和移动自动闭塞系统下列车间隔的 计算 公式。通过对两公式的比对,得出了移动自动闭塞......
成都城市轨道交通建设与城市经营
发布时间:2022-07-21
摘要:本文从城市轨道 交通 与城市 经济 、交通和环境建设的相互作用出发, 分析 了成都 目前 城市规划和经营城市的方针之间存在的 问题 ,探讨了建设城轨系统对城市规划的积极引导作用,并提出加大城市轨道交通规划强度,通过土地资......
城市轨道交通高架型式设计探讨
发布时间:2023-03-26
摘要:城市轨道 交通 高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和建设者的青睐,正在建设的16条线路中,高架长度已占到约40%。本文即重点论述了高架结构型式选择的 影响 因素及高架结构设计应注意的 问题 。 关键词......
电力监控系统在供配电设计中的应用
发布时间:2023-02-14
【摘 要】为了进一步引进电力监控系统,让这个系统在供配设计中,能大幅度降低电力运营的成本,从而很好的管理电网,提升了电网管理的工作效率。本文主要研究电力系统在供配电设计中的应用情况,展开分析。 【关键词】供配电;应用......
城市轨道交通的水平定位和系统匹配
发布时间:2023-04-12
摘 要 分析 了城市轨道 交通 建设的水平定位及其与城市财力、 时代 要求、公交现状、设计理念等的关系;分析了城市轨道交通系统与所追求的目标、线路特征、车辆、供电电压、系统容量、信号及行车间隔的匹配 问题 。 关键词 城市轨道交......