铁路电力自动化——铁路电力一体化综合监控解决方案

自上世纪90年代,山东科汇电力自动化股份有限公司(科汇股份,证券代码:688681)进入铁路电力自动化监控领域,先后自主研发出了铁路微机保护装置及其当地监控后台系统、铁路远动智能终端(RTU)、贯通/自闭线故障定位测距装置和铁路电力调度系统主站、视频监控系统主站,产品遍布全国18个铁路局。科汇股份研发和工程技术人员实力雄厚、经验丰富,凭借先进的技术、过硬的产品和完善的服务,成为铁路电力用户信得过的方案与产品供应商,是业内公认的“铁路电力一体化综合监控方案专家”。


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本着“不断创新、持续改进”的理念,科汇股份不断探索铁路电力用户的生产与管理新需求。结合二十余年铁路电力监控终端和系统软件的研发、工程经验,推出了功能更加完善的“铁路电力一体化综合监控平台”,实现铁路电力远动监控与综合辅助监控、管理的完美结合。

一、背景回顾

铁路系统10kV电力线路(贯通/自闭线)沿铁路沿线两侧敷设,担负着向沿线行车信号设备以及运输生产和职工生活供电的使命,其可靠运行是保证铁路系统正常运营的必要条件。

铁路电力的可靠运行除了电力设备本身的状态外,还与周围环境、系统安全等因素息息相关,外部施工破坏、树木侵限、冬季覆冰、夏季雷击、绝缘子击穿等时有发生,故障多发,一旦发生电力故障,极有可能造成运行信号系统瘫痪,打乱运输秩序和周边生活生产秩序,危及行车安全,产生难以挽回的经济损失和政治影响。

由于铁路线路狭长,沿线地形地貌复杂,故障查找困难,实施其电力监控是保证电力可靠性的必要技术手段。随着铁路里程的不断发展,其电网容量、用电负荷不断增加,对铁路电力监控提出了更高的要求。从监控内容和系统融合的技术角度来看,铁路电力监控先后经历了单一系统、分布系统、集中系统三个阶段。

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目前运行的第三个阶段,除电力远动监控系统外,尽管还在物理空间上实现了视频、安防、环境等综合辅助监控系统,但由于缺少一体化综合监控平台,系统间独立运行,存在信息孤岛,无法实现数据共享和综合分析,难以互通互联与报警联动,制约了生产、管理效率的进一步提高。

二、铁路电力一体化综合监控平台方案

为解决电力远动监控系统与视频、安防、环境、消防等综合辅助监控系统的信息孤岛问题,科汇股份提出了“铁路电力一体化综合监控平台”方案,为用户提供高品质、高可靠性、高效率的铁路电力一体化综合监控系统。

该平台集合了铁路电力远动监控和综合辅助监控与管理功能,实现了各传统监控系统之间的信息共享、互联互通,对保证铁路电力安全稳定运行和实现“减员、增效”的管理具有十分重要的意义。

01设计原则

铁路电力一体化综合监控平台遵循一体化、模块化、可靠性、先进性、开放性的原则,方便后期维护、升级。

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 一体化原则

采用统一的平台实现电力远动、视频、安防、环监、消防以及电力线路故障定位测距等应用,方便数据共享,易于告警联动,节省用户投资,方便操作、维护和管理。

 模块化原则

在统一的平台上采用独立的功能模块设计,各功能模块根据实际需求搭建,既可独立运行,又能实现数据交互和数据共享,方便联防联动。

 可靠性原则

 软件系统健壮。主站系统软件、智能监控设备软件迭代了以往设计与运行的成功经验,经过严苛的模拟测试和现场试运行,稳定、可靠、高效、多能。

 关键设备冗余配置。 系统关键设备,如各类服务器、工作站等采用冗余热备配置,主设备因故障或检修退出时,备用设备自动投入运行。

 高可用性设计。主备数据库服务器与群集措施,避免单点故障隐患,确保数据访问的可靠性、唯一性和快速性;数据存储和备份同时进行,历史数据库崩溃后,不影响系统的正常使用,不影响近1年内的各项历史数据查询。

 安全的网络划分。上位机系统采用双以太网结构,站所终端设备采用不同的通信组通过划分VLAN接入,保证网络通信安全;软硬件防火墙技术,防止非法侵入对系统造成的伤害。

 技术先进性原则

先进的软件研发平台,系统功能模块化;完善的故障处理功能,实现故障自动分段与定位测距、区间管理、数据分析管理等功能;突破传统铁路电力监控模式和范围,实现一体化综合监控。

 开放性原则

 系统体系结构沿用客户/服务器(C/S)、浏览器/服务器(B/S)结构,数据库选用Oracle或SQL Server。

 系统软件具有良好的接入能力,通信接口、网络协议标准化;远动规约以铁总104为基准,可以根据需要开发新的规约。

 系统架构具有良好的扩展能力,方便扩展监控容量,增加新的监控功能模块。

02系统结构

铁路电力一体化综合监控系统遵循分模块、分层、数据共享的设计理念,方便设备管理和功能划分,符合铁路电力自动化系统应用的发展方向。

系统由电力远动监控系统和综合辅助监控系统两大子系统构成,既突出电力远动监控的重要性,又可以兼顾实现无人值守、自动巡视、自动判断故障位置等监控需求;系统结构由下至上包括监控设备层、通讯层、前置处理层、数据库层、调度/监控层等。

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 监控设备层

包括铁路电力远动监控设备和综合辅助监控设备。远动监控设备包括配电所综自系统和远动RTU(集中式、分散式、智能断路器等);综合辅助监控设备包括故障定位监测设备、视频监控设备、安防监测设备、环境监测设备、消防监测设备,以及接地选线设备、局放监测设备等。

 通讯层

由通讯运营单位所提供的传输通道、设备到主站所用的通讯接入设备组成。该层实现监控设备与主站之间数据的透明传输,为保障电力远动数据与其他数据传输过程中相对独立,电力远动系统与综合辅助监控类系统可以分别采用独立的通道。

 前置处理层

由前置机与数采子网交换机、主站通讯协转接口设备、主备数据网络等组成,即通信处理子系统。该层主要实现与通讯层的接口转换、通讯和规约处理。前置机可以采用主备热备或N+1配置,实现负载平衡,相互之间可以在故障和检修时热备切换。电力远动数据与综合辅助监控类数据分采别用独立的数采子网接入前置机。采用独立数采子网,与后台系统进行隔离,既可提高网络传输效率,又能提高系统的可靠性。

 数据库层

包括电力远动子系统的主备数据服务器、综合辅助监控系统的主备数据服务器,以及光纤磁盘阵列与光纤网络附件组成存储区域网络(SAN)。该层主要完成远动主站参数保存、数据库处理、数据保存和数据维护、提供查询接口等数据处理、保存、查询工作。

 调度/监控层

分为电力远动调度台和综合辅助监控台两大类。

电力远动调度台可根据需要按照线路区段进行分组,方便调度操作。每组调度台设置3台工作站,可配置双显示器,以有效显示狭长的铁路电力区间线路,分别管理区间线路的主供配电所、备供配电所以及区间线路供电情况;工作站相互配合工作方便倒闸操作与监控,无需在倒闸作业的时来回切换或拖拉画面。此外,可配置数据分析和打印工作站。同组工作站之间可以互为热备,用更节省的方式实现调度层的负载平衡和冗余配置。

综合辅助监控台根据监控内容可以分为视频联动台、安防环境监测台以及故障定位分析台。

03系统功能模块

系统功能模块包括电力远动监控、综合自动化、隔离开关监控、故障定位测距、视频监控、安防监控、环境监控、接地故障保护、局放监测、模拟教学等功能模块,全方位满足铁路电力领域监控需求。

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三、调度/监控层部分界面展示

 电力远动监控子系统主目录界面


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 辅助监控子系统界面


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 故障分段与测距结果界面


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 区间潮流界面

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 安防监控模块界面


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 消防监控模块界面


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 动环监控模块界面

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