兰州铁路局牵引供电远动系统整合为SCADA系统

1、兰州铁路局牵引供电SCADA系统方案【作者】孔中秋靳东【机构】兰州铁路局供电处【摘 要】: 遵循铁道部“统筹规划、分步实施” 整合牵引供电远动系统的原则，针对将既有牵引供电远动系统整合为SCADA大调度系统、对多条电气化铁路进行集中监控和调度的特点，本文在深入了解既有铁路远动系统运行现状和特点的基础上，充分分析整合的设计思想、总体设计、系统结构，研究兰州铁路局牵引供电SCADA系统方案。【关键词】：SCADA、调度端、方案、牵引、整合一、引言根据兰州铁路局整体规划，供电调度主站实用于既有铁路，预留新建铁路电气化远动系统设备接入能力，满足兰州局远期电气化铁路发展的需求。根据兰州铁路局供电调度管理

2、的业务特点，牵引调度SCADA分布式调度管理自动化系统的设计主要围绕系统的功能完备性和运行高效性两个方向来进行。功能完备性使得用户在实际业务操作过程中所需要的应用功能都被系统涵盖；而运行高效性保证所有的应用功能在这个规模巨大的系统中能够轻松流畅的完成。为此，分布式调度管理自动化系统将系统中的应用功能按照独立子系统模块设计实现，利用分布式运算系统，整合多服务器的运算能力，实现对复杂巨大系统的支撑。二、总体设计 本分布式调度管理自动化系统采用三层体系结构，以企业服务总线（ESB）为系统核心，利用微软公司的COM/DCOM组件技术构建。人机界面层（HMI）处理用户交互过程，包括各种数据的图形化显示、

3、语音信息处理和用户操作响应等。数据层提供数据的存储及访问。业务逻辑层处在人机界面和数据层之间，负责处理各种业务逻辑。如图所示： 监控平台层次关系图各个业务逻辑处理模块都遵循ESB通信规范，可以通过简单的挂接/卸载操作与系统平台进行组合部署。任何遵循ESB通讯规范的逻辑处理模块也可以直接挂接进平台并通过ESB向外提供服务。系统的构成如图所示：监控平台系统框架结构图三、SCADA系统方案1、SCADA调度所系统方案SCADA调度所系统主要硬件设备分组包括：局域网络设备、调度台、调度管理台、维护及域名管理台、服务器组、存储系统、网络安全设备、其它配套设备等。其系统的配置原理如图所示：2、局域网设置方

4、案SCADA调度所系统内部的局域网络根据不同的数据业务，分别独立设置了数据处理网、数据采集网、光纤存储网(SAN)和接口局域网，这4个子网相互独立，从而实现了业务数据与通信数据的分流，降低了网络负载，提高了系统响应时间。3、调度台设置方案因为今后的兰宝客运专线以及兰新、兰渝客运专线将采用CTC自动列车控制模式，铁路沿线每隔2公里左右将设置为通信、信号专业供电的箱式变电所，所以电力配电系统的被控站点数量众多；并且嘉红线以及在建的客运专线牵引供电系统一般采用AT供电，被控站点数也较普速牵引供电系统的多；此外，牵引供电系统侧重于运行调度，是整个铁路安全运营的核心，所以SCADA调度所系统配置了2台工

5、作站级计算机，互为热备用。本方案采用每400500km设置一个牵引调度台的配置原则，每个牵引调度台配置2台调度工作站计算机，管辖912个牵引变电所。考虑到牵引调度台的监管范围较大，且由于采用了AT供电方式，牵引供电系统的被控站数量也有所增加，为了扩大调度员的监视视野，每台调度工作站采用三台显示器的多屏显示配置方案，使操作员可以同时监视多幅主接线画面，或同时监视主接线、报警窗口及报表记录等画面。4、服务器组设置方案SCADA调度所系统的主要业务包括SCADA数据处理、远动通信管理、历史数据存储、接口管理及WEB发布等，根据上述不同的业务处理类型，CADA调度所系统中的服务器组按照不同的处理业务，

6、分别设置了接口服务器组、数据库服务器组、应用及通信服务器组。接口服务器组中包括接口服务器、WEB服务器；数据库服务器组中包括配置服务器、备份服务器、历史数据服务器。其中接口服务器、WEB服务器、配置服务器、备份服务器的数量采用固定配置，而历史数据服务器、应用及通信服务器的数量将根据系统的监控容量而变化。5、应用及通信服务器设置方案SCADA调度所系统根据监控容量配置可变数量的应用及通信服务器组，用于SCADA数据的分析处理、报警记录，以及实现与被控站设备的远程通信功能。每组应用及通信服务器采用双机冗余配置，热备工作方式。当组内的2台应用及通信服务器均故障时，其SCADA处理业务可以部署到任何一

7、组的任何一台应用及通信服务器上，从而实现了双机热备加N1冷备的双重备用方式，大大提高了SCADA业务处理的可靠性。应用及通信服务器组的数量将根据调度所所监管的线路长度，亦即所需处理的监控点数而定。根据所选的通用SCADA平台软件的特性，每9万个监控I/O点配置1组应用及通信服务器组。6、存储系统配置方案存储系统采用SAN存储局域网，为SCADA调度所系统中历史数据及静态数据的本地存储及备份提供服务。存储系统采用SAN存储局域网结构，共配置2台冗余备用的SAN全光纤交换机，1台RAID5光纤磁盘阵列，1台光纤磁带库。7、调度管理台设置方案调度管理台设置1套调度长及统计分析工作站、1套维修管理工作

8、站。其中，调度长及统计分析工作站用于全面了解所有监管线路供电系统的运行状况、动态调整调度台的监管范围、管理并分配调度员工作权限、调度数据的统计分析等功能。维修管理工作站亦即供电维修管理信息系统（PMMIS）的远程终端，主要用于完成设备履历查询、停送电计划签收等功能。为了方便调度管理工作、扩大其工作监视视野，调度长及统计分析工作站、维修管理工作站均采用多屏显示器的配置方案，每个工作站配置三台液晶显示器。8、维护及域名管理台设置方案维护及域名管理工作站一方面承担着SCADA系统的维护管理工作，如静态数据、画面的增、删、修、查等工作。同时，还承担着对调度所内的所有计算机系统的IT管理工作，如域的建立

9、与维护等。考虑到SCADA调度所系统在终极规模时，系统所监管的线路众多，维护管理工作覆盖范围大，因此系统配置了2台维护及域名管理工作站，这2台工作站即可并行工作，同时也互为备用。9、时钟同步系统设置方案SCADA调度所系统配置一套NTP时钟服务器系统。在正常工作情况下，该NTP时钟服务器作为NTP客户端，接收来自各电气化铁路时钟系统的时钟信号并据此同步SCADA调度所系统内各计算机节点的时钟，并通过应用及通信服务器以NTP协议同步各被控站系统的时钟。考虑到建设初期，当某些电气化铁路时钟系统不具备接入条件或系统母钟实效时，该NTP时钟服务器将以其自带的GPS时钟信号作为时钟源，据此同步SCADA

10、调度端系统的时钟。10、打印机设置方案SCADA调度所系统内设置数据打印机、画面拷贝机、维护打印机，用于监控数据的打印、用户画面的拷贝及维护数据的打印。打印机采用网络打印机配置方式，连接到数据处理网上。画面拷贝机及维护打印机为系统共用设备，每个调度所系统均配置1台。数据打印机的数量与调度台的设置有关，每个牵引调度台、电力调度台数据分别配置一台数据打印机。11、网络安全及病毒防护方案SCADA调度所的硬件配置还充分考虑到网络安全及管理的需要，在所有与外部系统的接口处均设置硬件防火墙，并在网络内部部署IPS防入侵检测系统以保护内网安全，防止非法数据入侵。同时还配置专用的网管工作站以管理及监视远程数

11、据采集网络的运行。此外，系统还设置独立的网络病毒防护工作站，用于SCADA调度所系统内所有计算机病毒的防护。12、被控站系统方案SCADA被控站系统包括牵引变电所综合自动化系统、接触网开关控制站（含接触网开关无线遥控系统、接触网开关光纤监控装置）。12.1牵引变电所综合自动化系统方案牵引变电所综合自动化系统包括变电所、AT分区所、开闭所、AT所的综合自动化系统，系统运用面向对象的设计思想，采用模块化、分层分布式结构，本着分散控制、集中监控的原则设计，完成各所牵引变压器、自耦变压器、动力变压器、馈线和并联电容补偿设备等一次设备的保护、控制、测量、通信功能。12.2接触网开关控制站方案接触网开关控

12、制站采用基于光纤通信接口的分布式控制技术，模块化的体系结构，集监视、控制与光纤通信技术为一体，完成对枢纽站场内或区间的电动隔离开关的集中监控功能, 实时采集接触网电动隔离开关运行状态，并与SCADA调度所系统或牵引变电所综合自动化系统进行实时数据通信，向调度所系统发送现场设备运行信息，并在调度所系统指令下实现各种遥控和遥信功能12.2.1接触网开关无线遥控系统方案接触网开关无线遥控系统集监视、控制与通信技术为一体,完成对接触网电动隔离开关的远方集中监控，实时采集接触网电动隔离开关运行状态，并与兰州铁路局牵引供电远动系统整合SCADA系统调度端系统进行实时数据通信，向调度端系统发送现场设备运行信息，并在调度所系统指令下实现遥控和遥信功能12.2.2接触网隔离开关光纤监控装置方案接触网隔离开关光纤监控装置采用模块化的体系结构，集监视、控制与通信功能为一体,，用以在接触网电动隔离开关本体处完成对对其的控制、实时数据采集功能，并通过光纤通讯与接