電力自動化專業的科技論文

　　隨著經濟和科技的快速發展以及我國電力事業的發展，自動化技術在供電企業得到廣泛的應用及發展。下面是小編精心推薦的自動化專業的科技論文，希望你能有所感觸!

　　自動化專業的科技論文篇一

　　鐵路電力調度自動化系統探究

　　[摘要] 鐵路電力系統由鐵路沿線變配電所、10KV貫通/自閉電力線路、站場高低壓配電系統及配套電力設施組成，擔負著為鐵路沿線信號電源、通信系統、電氣集中、計算機系統、紅外軸溫探測、TMIS系統等一系列與行車密切相關的主要負荷，以及沿線各生產、工作和生活片區等負荷的供電任務。近年來，鐵路部門廣泛采用電力調度自動化技術，對電力設施實施自動化監控。該文首先介紹了鐵路電力調度自動化系統的基本概念、硬件組成，重點討論了調度自動化系統的軟件組成，并結合新建向莆鐵路線的實際情況提出了一種基于E1接口的2M環型通信系統的設計思路，最后根據運營單位的需求指出調度自動化系統應在SCADA的基礎上逐步增加生產管理功能，向著管控一體化的方向發展。

　　[關鍵詞] 鐵路電力調度自動化系統 通信系統 管控一體化

　　1 概述

　　鐵路電力調度自動化系統，也稱SCADA系統，即監視控制與數據采集系統，國內習慣上稱為“電力遠動”系統，由調度主站、站端系統及設備、通信系統組成。它是利用先進的計算機軟硬件技術、自動檢測和控制技術、計算機通信和網絡技術，對鐵路電力系統的重要環節，如變配電所、信號電源(雙電源)、貫通自閉線路分段開關等，進行自動監視和控制，保證鐵路電力系統的安全、經濟運行，為鐵路運輸的安全提供可靠的電力保障。

　　2 硬件系統

　　調度自動化硬件系統包括主站系統、站端系統及設備、通信系統三部分。如圖1所示。

　　2.1 主站系統

　　主站系統安裝在電務段(或供電段)電力調度中心，向調度人員提供圖形化界面，完成基本的遠程監視和控制、變配電所監控和管理、信號電源監控及線路故障管理等功能。

　　主站一般由調度工作站、數據庫服務器、Web服務器、前置通信處理機(簡稱前置機)、計算機網絡設備、多串口服務器、通信適配器以及打印機、UPS等外圍設備組成。其中的關鍵設備，如調度工作站、前置機、數據庫服務器等，可以雙機冗余配置。

　　2.2 站端系統及設備

　　站端系統及設備安裝在監控現場，負責變配電所、控制柜、信號電源、車站線路開關等的監控，主要包括變配電所微機保護及綜合自動化系統、RTU(Remote Terminal Unit，遠方終端單元)、STU(Semaphore Terminal Unit，信號電源終端單元)、FTU(Feeder Terminal Unit，線路終端單元)等。

　　站端設備負責采集現場電力生產數據和信息，向主站發送數據，接收并執行主站下發的各種控制命令。

　　2.3 通信系統

　　通信系統是自動化數據的傳輸通道，是自動化系統的重要組成部分。在調度自動化技術和產品日益成熟的今天，通信系統的性能優劣、可靠與否成為鐵路電力調度自動化系統建設能否成功的關鍵。

　　3 軟件系統

　　電力調度自動化軟件是調度自動化系統的核心和靈魂，主要包括系統軟件和應用軟件兩部分。

　　3.1 系統軟件

　　系統軟件包括操作系統、數據庫等。目前，國內常用的操作系統有微軟公司的Windows NT、2000以及Unix等。

　　Windows NT、2000操作系統專門為部門用戶和企業用戶設計，具有良好的系統穩定性和運行性能，能夠承擔復雜、繁重和嚴格的企業任務，而且建立在該平臺的各種軟件工具非常豐富，使用方便，是目前在國內外使用最為廣泛的操作系統。但正是由于它的易操作性和普及性，Windows操作系統也是受到病毒攻擊最嚴重的，很容易造成系統死機或癱瘓。

　　Unix操作系統是世界上性能最穩定、最可靠、擴展最方便的操作系統，而且不易受病毒干擾。但它有使用復雜、支持開發的工具少、各廠家提供的版本不統一等缺點，限制了大規模推廣使用，一般適用于重要用戶或要求特別嚴格的大企業用戶。

　　綜合Unix和Windows各自的特點，可以構造Unix和Windows NT/2000混合平臺，即服務器選用穩定可靠的Unix操作系統,而客戶端工作站則選用界面友好、容易操作的Windows操作系統。

　　3.2 應用軟件

　　調度自動化應用軟件由SCADA支撐軟件和應用功能軟件組成。

　　3.2.1 支撐軟件

　　支撐軟件是介于操作系統和應用功能軟件之間的橋梁，它屏蔽了操作系統的復雜性，豐富和擴充了操作系統的服務和功能，為應用軟件提供更靈活、更強有力的數據處理、數據操作、數據交換、數據存儲的綜合服務機制。

　　SCADA支撐軟件一般由實時數據庫、圖形管理系統、報表程序、前置機通信等幾部分組成。

　　1)實時數據庫

　　實時數據庫基于內存共享技術，實時數據常駐內存，以滿足數據的實時性要求;同時，借鑒關系型數據庫設計原理描述參數和實時數據，使得實時數據的管理更方便，增加和擴充更容易;另外，提供統一的數據訪問接口，供其他應用程序使用，完成各種二次開發工作。

　　2)圖形管理系統

　　圖形管理系統一般包括圖元編輯器、圖形編輯器、畫面顯示軟件、顏色管理軟件、設備管理軟件、網絡拓撲軟件等部分，方便用戶建立界面友好直觀、操作簡單方便、功能強大豐富的圖形化人機交互界面。

　　3)報表程序

　　報表程序包括報表制作與管理軟件、報表顯示及打印軟件，可以制作日報、周報、月報、季報、年報及事故追憶報表，報表中可進行各種復雜的數據統計和計算，報表可嵌入多種圖形、文字、曲線等內容，形象地顯示統計數據，報表系統產生的數據文件能與Excel文件或html文件格式兼容，以便廣泛地被其他軟件系統訪問利用。

　　4)前置機通信

　　前置機主要提供內容豐富的通信規約庫，支持多種常用遠動通信規約，包括CDT、1801、IEC870.5-101/102/104等;而且可以根據用戶要求修改舊的規約或增加新的規約，修改或增加規約可以在線完成，而不需要退出應用程序。

　　3.2.2 功能應用軟件

　　功能應用軟件具體完成鐵路電力調度自動化的各項功能。主要包括：

　　1)常規SCADA功能

　　即遠動功能，具體包括實時數據采集和處理、告警處理、SoE(Sequence of Event，順序事項記錄)、遙控遙調、系統對時、圖形界面、報表、曲線、打印，及實時數據管理、歷史數據管理、用戶管理等，這是調度自動化系統的功能基礎。

　　2)變配電所監控和管理

　　變配電所監控和管理是在常規SCADA功能的基礎上，完成保護投退、保護信息查詢、方式字整定、遠程抄表、故障錄波等功能，最終滿足“無人值班”的技術條件。

　　3)信號電源監控

　　信號電源監控是對鐵路信號電源進行自動化監視和控制，完成遙測越限告警、信號電源故障告警、故障錄波、低壓開關分合等功能。

　　4)線路故障管理

　　線路故障管理，又稱線路自動化。主要以貫通、自閉電力線路分段開關為監控對象，在正常情況下完成SCADA功能，在線路故障時完成故障監測和故障點的自動定位，以及實現快速隔離故障和快速恢復供電等功能。

　　以上四項功能是鐵路電力調度自動化的基本功能，在設計電力自動化系統方案時，應做到統籌規劃，避免就事論事的設計技術方案，防止將變配電所自動化、信號電源監控、車站開關監控等功能割裂開來，出現多個“孤島自動化系統”。

　　4 通信系統

　　既有通信系統多基于鐵路電話網絡，采用MODEM和電話專線構建。這種方式利用了鐵路部門豐富的電話網絡資源，具有成本低、簡單易行的的特點。但是，基于模擬線路來傳輸數字信號的通道穩定性差、易受干擾、可靠性不高、帶寬低。隨著鐵路通信的快速發展，新建線路采用數字網絡作為調度自動化通信系統成為主流的發展趨勢。

　　以新建向莆鐵路線為例，沿線建有鐵路專用SDH傳輸網絡，總帶寬達到2.5G，調度中心和鐵路沿線預留了豐富的E1接口(G.703，2.048M)，鐵路電力調度自動化系統完全可以基于E1接口構建專用通信網絡。

　　具體思路是，調度中心、車站均作為通信節點，每個通信節點向通信專業申請兩個E1接口，經接入設備引入，組成2M環型通道。工作原理如圖2所示。

　　該通信方案全部采用數字接口，具有中間轉換環節少、穩定性好、可靠性高、抗干擾能力強等優點;每個站端設備都有兩個數據傳輸方向，當一個方向的通道故障時可以自動切換至另一個方向，在SDH自愈光纖網絡的基礎上，進一步組成基于E1的環型冗余通道，大大了通信系統的可靠性。

　　5 結論

　　鐵路系統采用電力調度自動化技術替代傳統的調度監視控制方法，符合鐵路行車向著高速、大密度方向發展的客觀需要，也是鐵路電力系統發展的必然趨勢。因此，探索如何建設性能穩定可靠、功能完善強大、開放性良好、容易擴展的電力調度自動化系統，是擺在每一個鐵路電力工作者面前的一個重要課題。

　　今后還要進一步結合運營單位的實際需求，在實時監控的基礎上逐步增加電力生產管理自動化功能，將實時監控與信息管理結合起來，實現包括調度自動化、圖象管理、設備管理、地理信息管理、電力生產運營管理、用戶管理、生產信息管理等“管控”一體化的管理方式，從而更好地為電力運營服務。

　　參考文獻

　　[1] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路電力設計規范(TB-10008-2005). 北京：中國鐵道出版社，2005.

　　[2] 翟純玉等. 鐵路電力自動化技術[M]. 北京：中國鐵道出版社，2006.

　　[3] 錢清泉. 電氣化鐵道微機監控技術[M]. 北京：中國鐵道出版社，2000.

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