一、系統概述

隨著城市化進程的逐步加速，我國城市軌道交通建設未來發展有著巨大潛力。（國務院批準地鐵建設有3項指標——城市人口超300萬、GDP超1000億元、地方財政一般預算收入超100億元。目前全國有近50個城市達標）。伴隨投資額度的加大，城市軌道交通建設有望成為繼鐵路大規模投資之后新的投資熱點，城市軌道交通將成為“十二五”期間基礎建設投資的新貴，我國的城市軌道交通建設有望迎來黃金發展期。

現城市軌道交通的地面建設包含AFC(自動售檢票系統)、PIS（乘客信息系統）、BAS（環境監控系統）、FAS（火災消防監控系統）、PSD（車站屏蔽門系統）、PSCADA(電源監控和數據采集)、MCS（主控系統）、SIG（信號系統）、NCS（網絡通信系統）九大系統，本文主要討論PSCADA系統的需求、架構及應用。

二、系統要求

PSCADA(電源監控和數據采集)系統：包括全線由若干個變電站綜合自動化系統；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據采集與監視控制系統。SCADA系統是以計算機為基礎的DCS與電力自動化監控系統；它應用領域很廣，可以應用于電力、冶金、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域;

地鐵行業電力監控子系統與地鐵行業的綜合監控系統（ISCS）緊密集成，實現PSCADA子系統功能，共同完成變電站主要供電設備及接觸網（軌）等電力設備運行情況的分層分布遠程實時監視和控制，處理供電系統的各種異常事故及報警事件，保障系統的正常運行，同時大大提升供電系統調度、管理及維修的自動化程度，提高供電質量，保證系統安全、可靠地運行。

地鐵變電所綜合自動化系統與供電系統的12kV開關柜、750V開關柜、0.4kV開關柜、牽引變壓器、硅整流器、配電變壓器、排流柜、雜散電流監測裝置、牽引網電動隔離開關、再生能量利用裝置、鋼軌電位限制裝置等配置的綜合測控保護裝置、智能采集裝置通過通信接口連接實現集中監控。

依據智能電網系統需求，對控制工控機的要求如下：

通過國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證；

電源及接口滿足浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等要求；

電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，滿足冗余供電，支持整機不斷電更換、維護模塊電源;要求支持失電報警功能；

支持多種通訊接口和靈活的擴展（10個串口：采用光電隔離電路設計，實現整機在惡劣、復雜多變的電磁環境中穩定工作；6個網口；6個USB;1個VGA;1個擴展槽）；

標準19寸上架無風扇、低功耗、全密封產品；

三、系統描述

PSCADA系統包括全線由若干個變電站綜合自動化系統，該系統可分為兩類：

牽引降壓混合變電站（以下簡稱混合站）

降壓變電站（以下簡稱降壓站）

車站、車輛段牽引降壓混合變電站綜合自動化系統通過與本車站、車輛段的綜合監控系統接口，實現電力調度中心與變電所綜合自動化系統的數據交換。

變電站自動化系統采用分層、分布式系統結構。系統由變電站站級管理層、網絡通信層、間隔設備層組成。系統以供電設備為監控對象，通過所內網絡將10kV、0.4kV交流保護測控單元、DC750V直流保護測控單元、交直流系統監控單元、變壓器與整流器監控單元、排流柜與雜散電流監控單元、軌電位限位裝置、電動隔離開關等分散布置的間隔層設備連接起來，通過工控機進行集中管理。

下圖為PSCADA系統典型結構：

（圖1：PSCADA系統典型結構）

站級管理層

包括安裝在控制信號盤內的工控機、通信處理器、交換機、智能測控單元等設備組成。該層主要完成全站的數據通訊處理、人機界面、數據庫等功能，是系統與運行和維護人員的接口。

數據通信層

站控級網絡

間隔級網絡

間隔設備層

間隔層智能設備主要包括10kV綜合保護測控單元、750V直流開關柜保護測控單元、0.4kV低壓開關柜監控單元、制動能量消耗裝置監控單元、雜散電流監控單元、整流器監控單元、交直流電源系統監控單元、整流變壓器溫控器、動力變壓器溫控器，所有智能設備由通信方式接入綜合自動化系統。

研祥電力行業專業級全密封工控機SPC-8231主要承擔地鐵PSCADA體統中運行數據、狀態記錄統計處理;數據信息分層、分流交換自動化控制;變電站運行發生故障時能即時提供故障報警功能，指出故障問題點等等。

研祥全新的SPC-8231產品符合地鐵PSCADA設備應用重要指標：

（圖3:SPC-8231）

通過國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證

IEC 61850-3認證保證了在變電站中使用的網絡設備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標準則闡明了通訊互聯設備的標準環境和測試要求。通過IEC 61850-3和IEEE 1613專業認證的，能夠與變電站內的不同設備進行通訊。

滿足電力行業EMC指標

電源及接口具有浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等高EMC性能，同時滿足行業中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設計，實現整機在惡劣、復雜多變的電磁環境中穩定工作。

支持交直流電壓輸入、電源供電冗余

電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，且采用可熱拔插冗余模塊電源，支持整機不斷電更換、維護模塊電源。

多種通訊接口和靈活的擴展

6個USB 2.0接口，6個千兆網口、10個隔離的RS-232/422/485串口； 1個VGA接口，1個MiniPCIE插槽（不支持USB設備），1個CFast卡插槽，1個2.5寸硬盤接口（可兼容1.8寸SSD硬盤），1個客戶自定義功能接口；配置各接口狀態指示燈，可準確監控網絡、串口、電源及整機工作狀態; 同時1個面向用戶開放的行業I/O擴展槽方便用戶根據需要自行選擇I/O模塊。

采用模塊化設計

客戶可根據實際使用情況，配置串口功能模塊，實現RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換；預留PCI-104擴展卡插槽及支架，客戶可配置行業功能擴展卡，通過自定義接口實現功能擴展。（*注意：擴展卡必須采用浮地設計）；核心板、串口模塊、模塊電源均可單獨訂購。

失電報警功能

由于各種原因造成用電設備供電故障或供電中斷時，能夠及時、主動發出告警信號，避免設備由于失電停運而造成的損失。