電氣化下鐵路電力調度技術論文

　　與傳統(tǒng)的鐵路電力調度相比，電氣化下的鐵路電力運行控制，更為集中統(tǒng)一，也更為復雜。各種發(fā)電、變電、輸電配電和用電設備，在同一瞬間，按著同一節(jié)奏，遵循著統(tǒng)一的規(guī)律，有條不紊地運行著。鐵路電力調度的控制目標就是始終保持鐵路電力系統(tǒng)的正常運行，安全可靠地向鐵路部門提供合乎質量的電能；在電力系統(tǒng)發(fā)生偶然事故的時候，迅速切除故障，盡早恢復鐵路電力系統(tǒng)的正常運行。

　　1鐵路電力調度SCADA／EMS系統(tǒng)及其子系統(tǒng)

　　1．1支撐平臺子系統(tǒng)支撐平臺是整個系統(tǒng)的最重要基礎．有一個好的支撐平臺，才能真正地實現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一平臺，數(shù)據(jù)共享。支撐平臺子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡管理、圖形管理、報表管理、系統(tǒng)運行管理等。

　　1．2SCADA子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸及處理，計算機與控制，人機界面及告警處理等。

　　1．3PAS子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡建模、網(wǎng)絡拓撲、狀態(tài)估計、在線潮流、靜態(tài)安全分析、無功優(yōu)化、故障分析及短期負荷預報等一系列高級應用軟件。

　　1．4調度員仿真培訓系統(tǒng)（DTS）包括電網(wǎng)仿真、SCADA／EM系統(tǒng)仿真和教員控制機三部分。調皮員仿真培訓（DTS）與實時SCADA／EMS系統(tǒng)共處于一個局域網(wǎng)上，DTS本身由兩臺工作站組成，一臺充當電網(wǎng)仿真和教員機，另一臺用來仿真SCADA／EMS和兼做學員機。

　　1．5AGC／EDC子系統(tǒng)自動發(fā)電控制和在線經(jīng)濟調度（AGC／EDC）是對發(fā)電機出力的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，不僅能夠保證系統(tǒng)頻率合格，還能保證系統(tǒng)間聯(lián)絡線的功率符合合同規(guī)定范圍，同時，還能使全系統(tǒng)發(fā)電成本最低。

　　1．6調度管理信息子系統(tǒng)（DMIS）調度管理信息系統(tǒng)屬于辦公自動化的一種業(yè)務管理系統(tǒng)，一般并不同于SCADA／EMS系統(tǒng)的范圍。它與具體電力公司的生產過程、工作方式、管理模式有非常密切的聯(lián)系、因此總是與某一特定的電力公司合作開發(fā)，為其服務。當然，其中的設計思路和實現(xiàn)手段應當是共同的。

　　2系統(tǒng)結構

　　系統(tǒng)采用三網(wǎng)機制。主網(wǎng)為l00M平衡負荷雙網(wǎng)，由智能化100M堆棧式交換機來連接系統(tǒng)服務器和主網(wǎng)計算機節(jié)點。雙主網(wǎng)均可提供多口的100M交換能力并可進行擴展。兩臺系統(tǒng)服務器選用RISC（精簡指令集計算機）64位機，并配有磁盤陣列，以實現(xiàn)服務器的熱備用以及信息的熱備份。各工作站也優(yōu)先選用64位機，都能從硬件上支持100M雙網(wǎng)或多網(wǎng)運行并支持標準商用數(shù)據(jù)庫，又能集成其它符合國際標形的實時數(shù)據(jù)庫。工作站系列產品使用壽命長，易于擴充升級。主網(wǎng)各節(jié)點，依其重要性和應用的需要，可選用雙節(jié)點備用、多節(jié)點備用或共享方式運行。主網(wǎng)雙網(wǎng)配置可實現(xiàn)負荷熱平衡及熱備用雙重使命。在雙網(wǎng)均正常情況下，雙網(wǎng)自動保持負荷平衡。當其中一網(wǎng)故障．另外一網(wǎng)就完全接管全部的通信負荷，在單網(wǎng)方式下亦可保證系統(tǒng)100％可靠性。系統(tǒng)通過MIS服務器或網(wǎng)橋與電力公司管理信息系統(tǒng)MIS連接，通過插入第三網(wǎng)來隔離連接MIS系統(tǒng)。還可以通過網(wǎng)絡交換機與配電調度自動化系統(tǒng)相連。

　　2．1系統(tǒng)服務器系統(tǒng)服務器運行Sybase商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，負責保存所有歷史數(shù)據(jù)、登錄各類信息：各種電網(wǎng)管理信息、地理信息系統(tǒng)（GIS）所需的多種信息、各類設備信息和用戶信息等。其強大的數(shù)據(jù)庫管理功能可方便用戶查詢和統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)。

　　2．2SCADA工作站SCADA工作站為雙機熱備用，主要運行SCADA軟件及AGC／EDC軟件，完成基本的SCADA功能和AGC／EDC控制與顯示功能。SCADA工作站通過2組終端服務器接收各廠站RTU信息。兩組終端服務器直接掛在網(wǎng)上，實現(xiàn)雙機、雙通道的自動／手動切換，承擔前置系統(tǒng)信息處理以及網(wǎng)絡信息流優(yōu)化功能。

　　2．3PAS工作站PAS是各種電力系統(tǒng)高級應用軟件的簡稱。PAS工作站用于各項PAS計算以實現(xiàn)各項PAS功能，如潮流計算、短路計算等，并保存PAS的計算結果，如某些結果需歷史保存、則同時保存到商用數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)庫中。

　　2．4調度員工作站調度員工作站承擔對電網(wǎng)實時監(jiān)控和操作的功能，實時顯示各種圖形和數(shù)據(jù)，并進行人機交互，實現(xiàn)功能調用。其實，在主網(wǎng)的每個工作站上都可以顯示SMA數(shù)據(jù)、PAS數(shù)據(jù)、DTS數(shù)據(jù)、DMS數(shù)據(jù)及GIS數(shù)據(jù)，但其它工作站沒有對電網(wǎng)進行操作控制的權限。

　　2．5配電自動化工作站配電自動化工作站完成配電自動化管理功能，其地理信息系統(tǒng)（GIS）功能極強。

　　2．6DTS工作站DTS是調度員仿真培訓的簡寫。最好用兩臺機，一臺為教員機，另一臺為學員機，可通過圖形界面進行直觀操作。也有用一臺機進行仿真培訓的。

　　2．7調度管理工作站調度管理工作站負責與調度生產有關的計劃和運行設備的管理。

　　2．8電量管理工作站電量管理工作站實現(xiàn)電量的自動查詢、記錄、獎罰電量的計算等功能。

　　2．9網(wǎng)絡網(wǎng)絡是分布式計算機系統(tǒng)的關鍵部件，系統(tǒng)采用高速雙網(wǎng)結構，保證信息能高速可靠傳輸，集中器（hub）可靈活配置，既可以采用高速以太網(wǎng)交換機，也可以來用堆棧式高速hub等。網(wǎng)絡還配有路由器實現(xiàn)x．25通信協(xié)議，能方便地與廣域網(wǎng)互連或與其它計算機網(wǎng)絡進行通信，也可與上級或下級調度交換信息。

　　3軟件環(huán)境

　　3．1操作系統(tǒng)采用UNIX操作系統(tǒng)，它是一種多用戶，多任務的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，其先進的進程調度策略和占先內核技術，保證了實時性要求，井有很強的內存保護機制。任何一個進程決不能訪問到非法地址。UNIX是安全性最高的操作系統(tǒng)，可以不受病毒侵害。現(xiàn)有微機上所有病毒都不會感染到UNIX操作系統(tǒng)的機器上，不會因感染病毒導致網(wǎng)絡崩潰。網(wǎng)絡通信采用TCP／IP協(xié)議，它是目前使用最多，也是最安全的協(xié)議之一。

　　3．2系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫采用目前效率最高、采用客戶／服務器（Client／Server）模式的Sybase商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；圖形采用Motif界面；核心程序全部采用面向對象的程序設計語言C＋＋編寫；集成Excel作為制表工具，可方便地生成圖文并茂的圖形報表；提供x．25通信協(xié)議，可方便地與廣域網(wǎng)通信，或與上／下級調度交換信息；提供多媒體功能，具有語音編輯和圖像顯示功能。

　　4系統(tǒng)軟件結構

　　對鐵路電力調度這種大型的開放式的分布式系統(tǒng)，軟件結構要求開放、通用、模塊化。系統(tǒng)采用的軟件均為國標通用軟件，符合國際標準，便于與其它系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)軟件分為三層：數(shù)據(jù)層、程序層和通信管理系統(tǒng)層。

　�。�1）數(shù)據(jù)層主要包括實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫以及它們的存儲歷程。實時數(shù)據(jù)庫分布于各臺計算機中，支持數(shù)據(jù)的實時圖形顯示；歷史數(shù)據(jù)庫存干兩臺系統(tǒng)服務器中，互為熱備用，用于保存歷史數(shù)據(jù)、各種登錄數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)各種參數(shù)。

　　（2）上層應用程序主要實現(xiàn)電力系統(tǒng)的各項功能，如SCADA、PAS、DTS等，并提供良好的人機接口和管理工具，方便用戶使用。

　�。�3）通信管理系統(tǒng)用于網(wǎng)絡的管理及通信任務的管理，它對上層應用程序屏蔽具體的網(wǎng)絡細節(jié)，保證通信進程之間實現(xiàn)高速、可靠和標準的通信。這些通信進程可能在同一臺機器上，也可能分布于多臺計算機中。

　　5結語

　　電氣化下的鐵路調度系統(tǒng)采用自動化設備和以及智能系統(tǒng)，符合鐵路行車向著高速、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。因此，廣大鐵路電力工作人員任重道遠，建設性能更穩(wěn)定、功能更強大、更開放、更容易擴展的電力調度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)管控一體化。

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