城市轨道交通线网共享主变电所调度机制研究

彭章盈

摘 要：近年来，城市轨道交通在我国发展很快，部分大城市相继建成了一批轨道交通项目。我国城市轨道交通的运营和规划逐渐进入到了线网化时期，主变电所是城市轨道交通建设的重要电力供应节点，主变电所的共享建设与统一调度成为大势所趋。本文基于城市轨道交通线网指挥中心的建设，提出了共享主变电所的电力调度机制。

关键词：轨道交通；主变电所；调度机制

随着国内城市轨道交通行业的飞速发展，各主要城市轨道交通的运营和规划逐渐步入了线网化时代，为适应轨道交通线网规划的需要，保证轨道交通建设的可持续发展，充分发挥城市轨道交通网络系统的综合效益，陆续开展了城市轨道交通供电系统的规划研究工作。通过前期结合线网规划而展开的供电系统资源共享规划研究，不仅可以对城市轨道交通线网资源规划做到有力支持，同时提出了轨道交通网络化后供电系统用电的基本需求，在此基础上实现基于轨道交通网络化外部电源需求的供电资源共享规划与建议。供电系统主变电所资源共享后，1 座共享主变电所需为两条或两条以上的轨道交通线路供电，因此需接受共享各线路的电力调度及信息管理。

一、共享主变电所的传统协调机制

目前，城市轨道交通线网共享主变电所的协调机制主要包括以下传统方案：

1、方案一各线路独立控制模式。共享主变电所综合自动化系统设置多个网络通信接口，分别与相关联线路的电力监控系统建立通信；所有共享线路均可监视共享主变电所的设备状态，并根据本线路运营需求设置控制权限及操作相关对应设备。

优点：线路建设简单，监控数据流简单清晰；任何一條线路电力监控系统的故障不会对其他线路造成影响。

缺点：共享主变电所的接口较多；线路间权限重叠部分的设备控制职责不清。

2、方案二线路间主从调度模式。共享主变电所综合自动化系统只与先建线路的电力监控系统通信，实现对共享主变电所内所有供电设备的监控，该线路称为该共享主变电所的“所属线路”；其他后建线路的电力监控系统均与所属线路的电力监控系统进行数据通信，由所属线路向后建线路转发主变电所内设备状态信息，并将后建线路的控制指令下达至主变电所。

优点：共享主变电所的接口简单；线路间权限清晰。

缺点：加重共享主变电所所属线路电力监控系统的负担，2 条以上线路共享时尤为明显。

3、方案三线路间界面集成模式。共享主变电所综合自动化系统只与先建线路的电力监控系统通信，实现对主变电所内所有供电设备的监控，该线路称为该共享主变电所的“所属线路”；其他后建线路设置独立的电力调度工作站，与所属线路的电力监控系统连接，实现对主变电所供电设备的监控。

优点：接口简单；线路间权限清晰。

缺点：不利于后建线路的整体集成；后建线路对共享主变电所的监控功能过于依赖所属线路。

4、传统方案的缺陷分析。传统方案中，先建线路需要为后建线路预留接入条件，后建线路需要完成与先建线路的接入，对线路的规划、设计和实施都提出了更高的要求；线路间形成强耦合，后建线路不同程度地依赖于先建线路，不利于后建线路的整体集成及新技术的应用。

传统方案均侧重于以先建线路为主以协调共享主变电所的供电模式，而由于线路电力监控系统的信息不全面、不对称，各线路的电力调度人员需要通过电话等方式进行相互间的协调，效率低，容易出错，尤其是出现突发应急事件时，无法做出快速而有效的应对措施。

二、基于线网指挥中心的共享主变电所调度机制

目前，国内各主要城市已建成或正在建设城市轨道交通线网指挥中心，其主要功能之一是作为线网日常运营电力管理指挥中心和电力应急管理指挥中心，负责制定线网日常供电运行模式，并在出现突发情况时指挥供电模式的调整。由此，提出一种基于线网指挥中心的共享主变电所调度机制。

1、系统架构。各线路电力监控系统与本线路的车站变电所和共享主变电所的综合自动化系统建立通信，负责监控本线路的车站变电所和共享主变电所内供电设备；线网指挥中心与各线路电力监控系统建立通信，获取线路所有供电设备的实时状态，并通过各线路电力监控系统转发对共享主变电所供电设备的控制命令，其方案如图所示。

2、调度原则。实现线网指挥中心与各线路电力监控系统之间通信接口的功能应基于以下调度原则：

（1）线网指挥中心与线路电力监控系统之间具备操作互斥性，同一时刻只有两者之一可以向共享主变电所下达控制指令。当线网指挥中心具备操作权限时，线路电力监控系统只能转发线网指挥中心的控制指令，不得自行下达控制指令；当线路电力监控系统具备操作权限时，可以自行下达控制指令，并取消来自线网指挥中心的控制指令。

（2）线网指挥中心与线路电力监控系统之间应区分控制权限级别，线网指挥中心的权限高于线路电力监控系统的权限，即由线网指挥中心决定操作权限归属于线网指挥中心还是线路电力监控系统。当线路电力监控系统不具备操作权限时，只能通过电话方式请求线网指挥中心授权。特殊情况下，如线网指挥中心与线路电力监控系统通信连接中断时，由线路电力监控系统全权接管控制操作，直到通信连接恢复。

（3）线网指挥中心和线路电力监控系统之间的通信协议，应不同于线路电力监控系统和主变电所综合自动化系统之间的通信协议，如果相同，则线网指挥中心和线路电力监控系统之间的通信应加密，其目的是有效区分2 个接口的通信内容，防止因报文错误传递而造成误操作。

（4）线路电力监控系统应向线网指挥中心上传共享主变电所的SOE信息，并保证其实时性，以便于线网指挥中心掌握共享主变电所内设备的动作情况，并与线路电力监控系统上传的设备实时状态互相印证，发现不一致时及时进行故障排查。

3、方案优势。基于线网指挥中心的共享主变电所调度机制具有以下优势：

（1）线网指挥中心与线路电力监控系统之间为主从关系，线网指挥中心的控制权限高于线路电力监控系统，且两者之间具有操作互斥性，解决了传统方案一中线路间权限不清的问题。

（2）线路电力监控系统的通信接口数量恒定，与共享主变电所接入的线路数量无关，解决了传统方案二中某些线路电力监控系统通信接口数量过多的问题。

（3）后建线路电力监控系统无需监控先建线路已监控的共享主变电所，降低了线路电力监控系统的实施难度，解除了先建线路与后建线路之间的强耦合，解决了传统方案三中后建线路过于依赖先建线路的问题。

（4）线网指挥中心除了可以获取共享主变电所的供电设备状态，还可以获取车站变电所和非共享主变电所的供电设备状态，从而推导出整个线网的实时供电拓扑关系。线网指挥中心的调度人员可以据此统筹共享主变电所的电力调度指挥，解决了传统方案中各线路电力调度人员掌握信息不全面、不对称的问题，可有效应对供电系统各类突发事件。

（5）线网指挥中心的调度人员可以通过线网调度指挥系统直接控制线网内共享主变电所的供电设备，不需通过电话等方式进行协调，大大提高了操作效率，有利于快速处理突发事件。基于线网指挥中心的共享主变电所调度机制兼具传统方案的优点：线路电力监控系统建设简单；监控数据流简单清晰；共享主变电所综合自动化系统的接口简单。

对城市轨道交通共享主变电所的调度机制进行了详细分析，指出了传统的“先建为主”、基于线路间协调机制的缺点，提出了基于城市轨道交通线网指挥中心的共享主变电所调度机制。

参考文献

[1] 张昊然. 主变电所资源共享及供电系统网络化实例分析[J]. 信息系统工程，2016（2）：82-83.

[2] 孔清，赵武陇. 城市轨道交通线网共享主变电所调度机制研究[J]. 电气化铁道，2015，26（6）：60.

[3] 龚晓冬. 城市轨道交通主变电所资源共享问题研究[J].城市轨道交通研究，2016，19（9）：87-92.

（作者单位：重庆市轨道交通（集团）有限公司）