电力监控系统改造工程实践

电力监控系统改造工程实践

于秋波

天津市地下铁道运营有限公司天津300000

摘要：2006年6月，天津地铁1号线开通试运营，全长26.187千米，全线共设22座车站、1处车辆段、1处停车场，在双林车辆段设控制中心。供电系统采用35/10kV集中供电方式，DC750V接触轨牵引供电制式。全线分别在勤俭道、西南角、下瓦房和华山里附近设4座主变电所，16座牵引降压混合变电所、9座降压变电所。

关键词：电力监；SCADA；更新改造；联调联试；倒切

引言：既有1号线SCADA系统为国电南京自动化有限公司于2005年提供，SCADA主站系统设在双林控制中心，对全线28座变电所进行监控管理，通道结构采用点对点方式，主、备冗余配置，通信接口方式为RS-422，通信传输速率不低于9600bps，截至2017年6月，已运营12年。

本工程对1号线中心SCADA系统及23个子变电所及4个主变电所进行综合自动化系统更新改造。包括电力监控系统（包括华苑控制中心新设电力监控主站系统、变电所综合自动化系统、既有1号线变电所通信接口改造、既有1号线变电所接入控制中心电力监控主站系统内所有设备测试、试验、完工测试、单体调试、与其它系统接口调试、系统调试与试验、综合联调、开通、安全评估、验收、售后服务。

1电力系统构成

1.1主站系统构成：主站采用计算机局域网结构、分布式控制系统，以计算机设备为核心、以功能为模块，以网络节点为单元进行配置。系统由计算机网络、中心交换机、系统服务器、磁盘阵列、调度员工作站、WEB服务器、维护工作站、打印服务器、事件打印机、程序打印机、报表画面拷贝机、大屏幕显示设备（由综合控制中心统一考虑）、UPS电源等设备组成。

1.2被控站（变电所综合自动化）系统构成

变电所综合自动化系统采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式系统结构。系统由站级管理层、网络通信层、间隔设备层组成。其中：站级管理层实现变电所控制室对本车站（车辆段）变电所设备的监视、报警功能，并负责变电所综合自动化系统与电力监控系统之间的数据交换。包括通信控制器、监控工作站等设备；网络通信层实现变电所内站级管理层与间隔设备层之间的通信。包括工业以太网交换机、光电转换装置、光缆、通信电缆等；

间隔设备层实现对基础设备数据的采集、测量等功能。包括35kV、10kV、0.4kV交流保护测控单元、750V直流保护测控单元、交直流电源系统监控单元、整流/配电变压器与整流器监控单元、钢轨电位限制装置、排流柜、杂散电流监测装置、再生能量吸收装置、单向导通装置等设备。

2项目实施

SCADA系统改造工程涉及到控制中心和线路变电所两部分改造工作，改造过程中要保留既有SCADA系统的控制中心和线路变电所的系统功能，待全线线路变电所全部改造完成后一次性接入新设的SCADA控制中心系统，可以概括为：新设SCADA控制中心并完成中心调试——逐步完成线路27座变电所所内设备改造及控制中心联调联试——将各变电所接入新设SCADA控制中心——拆除原SCADA系统中心及线路变电所的设备。

2.1计划及方案

为保障更新改造施工顺利开展，必须制定完善的施工计划和编制完备的施工方案。制定施工计划时，我们遵守以下原则：第一是主变电站的同一分区内只开展一座变电站的施工调试；第二合理安排施工休息时间，避免连续工作带来的人员方面的改造风险。为提升现场测试的成功率，同时降低调试风险。本项目采用了在线下搭建测试平台，模拟测试，测试成功后将程序直接灌入调试变电所通讯服务器，开展现场传动测试，验证效果，提升效率。

2.2施工过程控制及应急准备

2.2.1施工控制

1号线运营线路改造，运营保障工作尤为重要，故必须遵守以下原则：第一是合理的制定施工计划，避免交叉施工，降低施工次生故障率；第二是变电所内设备的所有施工必须需在运营结束后进行；第三是要特别注意各设备遥控倒闸操作的步骤合理性，为此在施工调试前提前编制《1号线SCADA系统遥调试步骤记录表》，所有遥控、倒闸测试施工必须按调试步骤记录表执行；第四是10kV进线开关分合闸测试会对相邻变电所的供电产生影响，操作本所开关前必须提前切除邻所对应负荷；第五是直流开关柜模拟报警遥信调试时，会对邻所直流开关发送闭锁的故障信号，须安排人员在邻所及时复位，避免早间送电发生故障。

2.2.2应急保障工作

运营线路的改造，应急工作不容小觑，必须充分考虑可能产生的施工次生故障的风险，制定有效的处置措施，保障运营。第一是要考虑电缆类故障应急处置，在倒闸过程中存在较大的电缆故障风险，一旦发生必须及时处置；第二是施工过程中一旦发生故障，必须立即停止施工调试，恢复设备为主，保障运营；第三是严格控制施工时间，送电前1小时必须停止施工，恢复设备运行。

2.2.3线路变电所倒切接入控制中心SCADA系统

由于新设的SCADA系统控制中心与既有控制中心分设不同地点，倒切工作必须在一个施工点内完成，为此我们做了以下工作：第一是倒切施工试验，正式倒切施工前完成三轮倒切，不断强化倒切步骤和提升配合熟练度；第二是通过倒切试验，不断完善倒切方案；第三是制定倒切应急处置方案，一旦倒切出现问题，安排所内应急送电，保障运营。

3验收

控制中心SCADA系统倒切结束后，需要对SCADA系统进行工程验收，必须对每座变电所的每一种设备进行遥控、遥信和遥测测试，为此，编制了《SCADA联调记录表》，为不因调试影响既有线路运行，结合各设备系统检修工作特别编制联调计划，利用3个月的时间完成全线27座变电所验收工作。

结语：本次SCADA系统更新改造工程，成功的完成了硬件及软件系统的升级改造工作，消除了原系统可靠性低的风险，提高了监控系统的运行稳定性。但仍有可以进一步完善的提升空间：第一是1号线部分设备系统运行时间已达到需要大修的时限，运行可靠性降低，此时只改造SCADA，系统功能联调测试时容易导致多设备故障，增加了调试的风险，应该进一步统筹考虑系统性的更新改造；第二是光纤敷设施工过程中，部分设计路径无法实施，增加后期施工难度，故需进一步深入和细化前期现场调研工作，避免后期现场施工时出现设计方案无法执行的困难；第三，本次线路变电所的改造仅对综合自动化屏柜的通讯服务器和部分二次原件进行更换，增加了施工队运营产生影响的风险，系统的整体性能也没有得到质的提升，应进一步考虑对所内综合自动化整柜更新改造的方案，既能整体提升设备的功能，又可以最大程度降低改造的风险。

参考文献：

[1]《铁路电力牵引供电远动系统技术规范》（TB10117-98）

[2]《电力系统调度自动化设计技术规程》（DL2203-92）

[3]《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》（GB11920-1989）

[4]《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）