地铁PSCADA系统升级改造的可行性研究

（广州白云电器设备股份有限公司，广东 广州 510000）

近年来，地铁以其良好的交通性、经济型，逐渐成为解决我国现代城市交通拥堵问题的主要工具之一，在缓解城市交通拥挤方面起着极其重要的作用。地铁电力监控系统（简称PSCADA 系统）作为地铁系统的重要组成部分，其能否安全高效地运行影响着地铁的运行安全。

某城市的地铁1、2 号线始建于20 世纪90 年代，由于建设时期技术发展的限制，PSCADA 系统是单独组网、单独成系统。与21 世纪建设的新线路采用的OCC 中心综合监控系统统一管理、统一调度的模式不同，地铁1、2 号线PSCADA 系统这种分立设置、独立管理的模式，常导致系统出现资源共享困难，不利于地铁日常调度管理等问题。同时PSCADA 系统采用的服务器及备品备件已经买不到了，这直接影响了系统的运营维护管理。为了实现地铁运营信息化集成需求，实现与新建线路综合监控系统的互联互通，在保证地铁日常正常运行的前提下，对地铁1、2 号线PSCADA 系统进行升级改造，将地铁1、2号线PSCADA 系统信息集成到新线的OCC 中心综合监控系统中进行统一管理、统一调度，而且要有效地利用原有的1、2 号线PSCADA 系统的资源，节约改造成本。

1 PSCADA系统构成

PSCADA 系统主要由电力调度系统、变电所综合自动化系统、通信通道3 个部分组成。PSCADA 系统主要采用集中管理，分散布置的模式，分层、分布式系统结构。系统由主控层、通信管理层和现场设备层组成[1]。

1.1 主控层

主控层主要由系统软件、通信控制器、监控工作站等设备组成，实现集中控制室对各种变电站内的供电设备的监视、操控、报警、统计、分析等功能。

1.2 通信管理层

通信管理层主要由工业以太网交换机、智能通信控制器、综合布线系统提供的通信链路和介质组成，具备数据采集、规约转换、通信故障诊断、路由等功能。

1.3 现场设备层

现场设备层是系统数据采集的来源，主要由10 kV 综合保护测控单元、直流开关柜保护测控单元、低压开关柜监控单元、整流器监控单元、交直流电源系统监控单元、整流变压器温控器、动力变压器温控器、智能仪表等组成，实现对现场基础设备数据的采集、测量、分析、记录等功能。

2 PSCADA系统升级改造

地铁1、2 号线PSCADA 系统已投入运营，硬件设备的改造、系统数据迁移及系统功能的调试均不能影响PSCADA 系统的日常运营及调度[2]。

2.1 PSCADA系统拆解

系统升级改造主要是在通信层对系统的通信架构进行拆解调整，将1、2 号线PSCADA 系统的信息集成到新线的综合监控系统中。在通信物理链路上断开1、2 号线中央级PSCADA系统与中央级前置处理器（FEP）备用通道的通信链路，由新线的综合监控系统FEP 分别连接，保证1、2 号线PSCADA 系统中央级与新线的综合监控系统能同时获取PSCADA 系统数据，拆解后的网络结构如图1 所示。

拆解后，检查新线服务器数据库中的遥信、遥测、遥控等参数配置的正确性。在图形界面上检查各车站遥信值、遥测值等实时数据的刷新时间。

2.2 PSCADA系统调试

根据1、2 号线PSCADA 系统的遥测、遥信及遥控点表对各个站的遥测、遥信、遥控及程控进行现场调试。为保证地铁运营的绝对安全，只能在地铁夜间停运后才能对电力设备进行遥控调试[3]。

2.2.1 遥测功能调试

遥测功能调试时可直接与PSCADA 系统原有监控画面的实测数据遥测表中的相应的点进行逐一核对。由于大部分遥测值都在实时变化，因此，遥测调试可验证新线的综合监控系统数据采集的实时性。

2.2.2 遥信功能调试

遥信功能调试时先直接与PSCADA 系统原有监控画面的实测数据遥信表中的相应的点进行逐一核对，确保新线的综合监控系统的遥信值与PSCADA 系统遥信值一致，再对所有电力设备进行遥信变位，逐一核对新线的综合监控系统的遥信值与PSCADA 系统遥信值的一致性。

2.2.3 遥控及程控调试

遥控及程控功能调试时由新线的综合监控系统发出对指定设备（如：901 开关）的遥控命令，实现对指定设备的遥控操作，同时验证新线的综合监控系统的遥控功能是否正常。

根据拆解后的车站分布，由设计院设计新线电力设备的开关遥控序列，重新完成新的程控卡。在晚间停车时间内，对新程控卡进行调试操作，检测程控操作的正确性及合理性。

图1 PSCADA 拆解网络结构图

在整个系统调试过程中，1、2 号线PSCADA 系统始终处于正常运行状态，即便在调试过程中新线的综合监控系统出现意外状态，无法正常工作，也丝毫不会影响原有线路的正常运行。

2.3 新旧系统并列运行

1、2 号线PSCADA 系统与新线的综合监控系统并列运行3 个月，在OCC 调度大厅配置1、2 号线PSCADA 系统的远程工作站，展示1、2 号线PSCADA 系统画面，方便电力调度员对新旧2 套系统进行对比和验证。同时，检验拆解后的通信网络及新线的综合监控系统运行的稳定性。在并列运行过程中，结合对1、2 号线及新线的要求，完善调度员对不同线路上的图形、报表、打印等工作站的需求配置[4]。

2.4 旧系统退出，新系统双网运行

在新旧系统并列运行3 个月后，在运行新线的综合监控系统的同时，撤除1、2 号线中央级PSCADA 系统。通过将1、2号线各车站上送PSCADA 系统的主备双通道全部跳接至新线的综合监控系统控制中心的FEP 上，即可完整的接收1、2 号线各车站的各类信息数据，与新建线路在同一个系统内完成数据整合，由新线的综合监控系统统一调度监控，管理新旧地铁全线各车站电力系统设备.

3 升级改造施工中的注意事项

3.1 注意防震、防噪、防尘、防潮

拆解工作应避免大幅度的动作，尽可能减少电钻、冲击钻等设备的使用，避免敲砸，防止较大的震动和噪音，以免造成设备损坏以及服务器的非正常关机。同时做好防尘措施，给机柜、计算机设备加装放护板和防尘罩，定时进行除尘工作。

3.2 注意通风散热和防电磁干扰

在施工过程中，应注意机房温度的变化，调节好空调的温度，并做好通风工作，以免温度升高影响设备的正常运行。在使用电动工具时，应远离机柜和计算机等设备，避免电动工具的电磁感应场影响设备运行。

3.3 注意电源和通信线缆的保护工作

在重要电源部位设置醒目标志，采取防护措施，防止施工人员碰撞UPS 电源、接线板电源，造成系统意外失电。改造过程中会涉及静电地板的改造和线槽的改造工作，施工时应仔细小心，避免造成线缆的损坏，同时还要提前做好标识。

4 结语

通过充分利用1、2 号线PSCADA 系统的原有设备，分步实施，合理组织，使系统顺利地完成了升级改造，各项系统指标均达到了设计要求，系统功能满足电力调度与变电所监控的需要。这种系统升级方法既不影响PSCADA 系统的正常运行，又能达到升级改造的目的，对其他系统的升级改造具有一定的借鉴意义。