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摘要：轨道交通电力监控系统主要对轨道交通电力系统的各种设备进行数据采集、信息处理、故障报警、报表统计以及历史数据查询等功能，从而及时发现轨道交通运营中存在的故障和安全隐患，确保轨道交通安全运行。本文主要分析了城市轨道交通电力监控系统的构成和功能，并阐述了城市轨道交通电力监控系统的构架、系统分布，并对软件平台的设计与应用进行了探讨。
关键词：轨道交通；电力监控系统；设计与应用
引言
由于城市轨道交通的运行环境复杂，在运行过程中受到自然因素、人为因素等影响，电力设备会出现绝缘性能下降、外壳破损等故障。电力监控系统对整个地铁线路的电力设备进行实时监控，从而确保电力设备处于安全、有效、可靠的状态。因此，电力监控系统在城市轨道交通中广泛应用。轨道交通电力监控系统设计关系到地铁电力系统设备的监测和控制功能，直接影响到地铁运行的安全性。
1.轨道交通电力监控系统
轨道交通电力监控系统又称PSCADA系统，是计算机信息技术、通信技术、电力电子技术在城市轨道交通中的具体应用。该系统主要由电力调度系统、通信通道以及变电所综合自动化系统构成。电力调度系统是整个监控系统的中心，它由硬件平台、软件系统、数据库系统、数据采集及处理系统等构成；通信通道主要为电力调度系统的前置机和变电所之间提供数据交换通路，满足系统通信要求；变电所综合自动化系统由电力自动化设备和系统构成，它负责处理整个变电所中央信号、通信调度、信息处理、自动化保护以及数据采集、设备监控和时间顺序记录等内容。轨道交通电力监控系统主要对电力设备运行的数据进行采集、信息处理、监控，为电力调度系统提供数据参考，确保整个轨道交通牵引供电系统和全线电力变配电系统的安全运行。轨道交通运行过程中，一旦出现异常问题，电力监控系统会及时发出警报，电力调度人员根据警报信息立即锁定故障范围，并安排电力技术人员进行维修，确保整个系统的运行安全。
2.城市轨道交通电力监控系统设计与应用
2.1轨道交通电力监控系统构架设计
城市轨道交通电力监控系统构架一般采用两级管理并配套三级控制法。两级管理方法是将车站级和中央级共同管理，中央级、车站级和现场管理称为三级控制，又称为分层分布控制体系。两级管理和三级控制方法相互独立相互联系，将其应用在轨道交通电力监控体系中，能够满足城市轨道交通自动化系统的要求，确保整个系统的可靠性、简化性。
电力监控系统与供电系统的各开关柜、牵引变压器、硅整流器、配电变压器、排流柜、杂散电流监测装置、牵引网电动隔离开关、再生能量吸收装置、钢轨电位限制装置、有源滤波装置等配置的综合测控保护装置、智能采集装置通过通信接口连接实现集中监控。
车站变电所综合自动化系统与本车站的综合监控系统接口，实现电力调度中心与变电所综合自动化系统的数据交换。
2.2系统分布
电力监控系统采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式系统结构。系统由站内管理层、数据通信层、基础设备层组成电力监控系统可以实现各变电所的设备运行参数，包括变电所内电压、电流、功率、电度量等模拟量、所内各开关、刀闸、设备状态等开关量以及其它智能设备的运行参数的采集，并将信息送往车站综合监控系统，经由车站综合监控系统送至中央级综合监控系统。另一方面，电力监控系统还要接收变电所级和控制中心级的控制命令，实现变电所电力监控系统的集成。
电力监控主备冗余系统是整个城市轨道交通监控系统的核心系统，它负责采集、分析、处理各个电力设备的运行数据信息，并通过工作站将数据信息转化为文本、图像、图形、表格等直观具体的信息，便于电力调度人员分析和处理数据信息。
电力监控系统通过冗余的通信通道实现与综合监控系统的通信，通过综合监控系统接受电力调度中心的控制命令，并向电力调度中心传送变电所操作、事故、预告、测量等信息。全线所有变电所电力监控系统通过综合监控系统实现信息汇总，并实现控制中心、变电所控制室对变电所的统一调度管理。
综合监控系统出现故障时，变电所综合自动化系统可以独立运行，并实现变电所综合自动化系统的正常功能。
2.3系统软件设计
变电所综合自动化系统可以实现所内电压、电流、功率、电度量和开关量等信息的采集，并将信息送往车站综合监控系统，接收所级、站级和控制中心级的控制命令，实现变电所电力监控系统的集成。变电所内一体化监控计算机、车站综合监控室中的值班员工作站完成本站的监视工作，控制中心电力调度工作站完成全线各站电力设备的监视工作。在正常情况下，由控制中心电调操作员工作站实现电力设备的控制工作，如控制开关及刀闸的合/分，变电所监控工作站只进行监视功能。当维护和调试时，控制中心下放控制权，由变电所监控计算机实现控制和维护功能。
在控制中心授权的情况下，变电所综合自动化系统具有遥控本车站变电所设备的权限。具体的控制方式分为单独控制、程序控制。其它的操作功能包括断路器故障跳闸远方复归、保护投退、保护定值组管理、供电系统控制闭锁功能、遥控屏蔽功能、检修屏蔽、人工置数、设备禁止等。电力监控系统的功能还包括数据采集与处理、人机界面的显示与操作、报警功能、设备冗余切换、系统自检、通道测试、权限管理功能。
结束语
供电系统是城市轨道交通正常运行的前提和基础，只有确保供电系统正常运行，才能为轨道交通的通信系统、监控系统和网络系统运行提供保障。城市轨道交通电力监控系统可以实时对电力设备进行监控，确保整个地铁列车运行的安全性和可靠性。更强大完善的功能、更高度的集成、更具人工智能等是未来电力监控系统的发展方向。
参考文献：
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[2]莫家伟.全数字化电力监控技术在轨道交通电力监控系统中的应用[D].上海交通大学，2014.
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作者介绍：姓名：周火德，学历：硕士，职务：高级项目经理。