李曉祥 上海鐵路局阜陽鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部

1 引言

隨著近幾年鐵路的不斷發(fā)展，新建電氣化鐵路和既有鐵路電氣化改造的不斷增建，新建信號(hào)電源和變配電所監(jiān)控站點(diǎn)日益增多，系統(tǒng)容量不斷擴(kuò)大，軟、硬件設(shè)備均已不能滿足供電段目前及今后發(fā)展的需要。

為了提高組織管理效能、減少運(yùn)營(yíng)維修管理成本，迫切希望根據(jù)調(diào)度集中、信息共享的原則，建設(shè)一套統(tǒng)一的電力調(diào)度指揮系統(tǒng)，將既有線電力供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的改造統(tǒng)一規(guī)劃，并具備遠(yuǎn)期新建鐵路的接入能力，負(fù)責(zé)供電段管內(nèi)所有電氣化鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)一的調(diào)度指揮，滿足鐵路系統(tǒng)發(fā)展的需求。

2 前期調(diào)查

某供電段電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心已有一套遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)置于2003年。該電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要由調(diào)度主站、遠(yuǎn)動(dòng)終端和遠(yuǎn)動(dòng)通道構(gòu)成。調(diào)度主站主要由數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置機(jī)、SCADA工作站、網(wǎng)路交換機(jī)、通信設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、不間斷電源設(shè)備等構(gòu)成。該調(diào)度主站建成后，近幾年隨著鐵路建設(shè)步伐的加快，新建的信號(hào)電源和變配電所監(jiān)控站點(diǎn)不斷接入該系統(tǒng)，使得變配電所遠(yuǎn)動(dòng)終端達(dá)到24個(gè)，電源遠(yuǎn)動(dòng)終端達(dá)到173個(gè)。既有遠(yuǎn)動(dòng)通道部分利用2M通信通道，部分遠(yuǎn)動(dòng)通道為64K通道或音頻專線通道，64K通道或512K通道的通信穩(wěn)定可靠性較差。

鑒于目前系統(tǒng)的容量和軟、硬件設(shè)備已不能滿足目前及今后發(fā)展的需要，需新設(shè)一套電力遠(yuǎn)動(dòng)綜合調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)目前既有電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及復(fù)示系統(tǒng)進(jìn)行接入，同時(shí)該系統(tǒng)應(yīng)具備擴(kuò)容功能，滿足未來系統(tǒng)的擴(kuò)容需求。

3 改造方案

3.1 設(shè)計(jì)原則

（1）滿足可靠性、整體性、實(shí)時(shí)性、先進(jìn)性、開放性和標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

（2）對(duì)調(diào)度主站統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理，實(shí)施上統(tǒng)籌規(guī)劃并結(jié)合轄區(qū)內(nèi)鐵路建設(shè)進(jìn)程分步建設(shè)。

（3）技術(shù)體系以統(tǒng)一的硬件平臺(tái)、統(tǒng)一的軟件平臺(tái)、統(tǒng)一的安全平臺(tái)、統(tǒng)一的管理平臺(tái)和統(tǒng)一的存儲(chǔ)平臺(tái)為特征，對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的信息接口。

（4）系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，在接口定義，軟、硬件平臺(tái)配置等方面遵循相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（5）系統(tǒng)采用先進(jìn)的控制技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，規(guī)劃并建成一套面向全段管轄范圍所有各線的電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

（6）系統(tǒng)采用開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和面向服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)，能夠根據(jù)轄區(qū)內(nèi)鐵路建設(shè)的發(fā)展，適應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施及生產(chǎn)力布局調(diào)整的需要，方便靈活地進(jìn)行功能和容量的擴(kuò)展，并方便地與其它相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行互連互通和信息共享。各調(diào)度臺(tái)的管轄與控制范圍可根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)、在線調(diào)整。

（7）鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信應(yīng)采用鐵路通信專用通道，并宜設(shè)置主用和備用通道。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成

電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)一般由調(diào)度主站、遠(yuǎn)動(dòng)終端、遠(yuǎn)動(dòng)通道構(gòu)成；牽引調(diào)度復(fù)示系統(tǒng)由復(fù)示主站、復(fù)示終端、復(fù)示通道構(gòu)成。

電力遠(yuǎn)動(dòng)和復(fù)示系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)充分利用既有遠(yuǎn)動(dòng)終端、既有遠(yuǎn)動(dòng)通道和既有調(diào)度主站設(shè)備，對(duì)調(diào)度主站和復(fù)示系統(tǒng)方案進(jìn)行整合優(yōu)化設(shè)計(jì)。

調(diào)度主站一般應(yīng)配置網(wǎng)路交換機(jī)、前置機(jī)、SCADA工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、不間斷電源設(shè)備、時(shí)鐘同步設(shè)備等，其中網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、前置機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、SCADA工作站應(yīng)按雙機(jī)冗余配置。電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖詳見圖1。

牽引供電復(fù)示系統(tǒng)一般由復(fù)示服務(wù)器、復(fù)示工作站及相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，設(shè)置數(shù)據(jù)、文檔管理報(bào)表打印機(jī)等設(shè)備。

圖1 電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

3.2.1 硬件構(gòu)成

為了確保系統(tǒng)的高可靠性，調(diào)度所系統(tǒng)中的所有關(guān)鍵設(shè)備，包括局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、調(diào)度臺(tái)均采用冗余配置。調(diào)度所系統(tǒng)的建設(shè)將會(huì)隨系統(tǒng)擴(kuò)展，因此無論是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器設(shè)備均采用支持模塊化配置、具備高擴(kuò)展性的硬件配置方案。主要硬件設(shè)備：

（1）局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)調(diào)度所系統(tǒng)中各計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)或存儲(chǔ)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。

（2）調(diào)度臺(tái)：負(fù)責(zé)提供調(diào)度員用于日常調(diào)度操作的人機(jī)界面。

（3）維護(hù)管理臺(tái)：負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)的各種增、添、修、改等SCADA維護(hù)功能以及IT系統(tǒng)的域管理功能。

（4）服務(wù)器組：用于完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、SCADA業(yè)務(wù)邏輯處理、實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)動(dòng)終端系統(tǒng)的通信、與外部接口系統(tǒng)的通信、系統(tǒng)配置管理、系統(tǒng)備份等功能。

（5）存儲(chǔ)系統(tǒng)：用以完成對(duì)系統(tǒng)的所有靜態(tài)及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

（6）其它配套設(shè)備：包括打印機(jī)、時(shí)鐘等，用于完成系統(tǒng)的打印、時(shí)鐘同步等功能。

3.2.2 軟件構(gòu)成

系統(tǒng)軟件主要包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件可以為UNIX或Windows 2003 Server或Windows XP，Oracle或Microsoft SQL Server 等。

應(yīng)用軟件應(yīng)該是在成熟產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，充分考慮系統(tǒng)監(jiān)控容量規(guī)模，構(gòu)建于平臺(tái)軟件基礎(chǔ)之上的分布式、大容量的SCADA應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件主要包括。

（1）平臺(tái)軟件層：建議采用基于國(guó)際或國(guó)內(nèi)成熟軟件。

（2）數(shù)據(jù)管理層：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、分析等功能。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層：實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、通訊管理和協(xié)議轉(zhuǎn)換等業(yè)務(wù)邏輯。

（4）人機(jī)界面層：實(shí)現(xiàn)調(diào)度人員、維護(hù)人員的人機(jī)界面顯示，以完成各種監(jiān)控操作，應(yīng)包括電力調(diào)度工作站和維修管理工作站。

（5）維護(hù)管理層：完成系統(tǒng)配置、系統(tǒng)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等功能。

（6）安全防護(hù)層：設(shè)置核心系統(tǒng)安全軟件，即在操作系統(tǒng)的安全功能之上提供一個(gè)安全保護(hù)層，通過從內(nèi)核層截取文件訪問控制方式，加強(qiáng)操作系統(tǒng)安全性。

3.3 系統(tǒng)基本功能

鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)對(duì)象為鐵路電力網(wǎng)中的各類（級(jí)）變、配電所（包括無人值班變、配電所和開關(guān)站）及供電線路上的線路分段設(shè)備等。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)和遙信基本功能。調(diào)度主站在其管轄范圍內(nèi)具備接收及處理遠(yuǎn)動(dòng)終端發(fā)送的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，對(duì)可控的電力設(shè)備進(jìn)行遙控操作，遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集、分析處理及控制，對(duì)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理等功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信具有系統(tǒng)內(nèi)部與外部?jī)煞N通信功能，電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)與上級(jí)電力調(diào)度之間的數(shù)據(jù)通信和調(diào)度端與遠(yuǎn)動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)通信。

4 既有系統(tǒng)接入與新系統(tǒng)容量

調(diào)度主站系統(tǒng)具備對(duì)既有系統(tǒng)的通道類型和通訊規(guī)約的兼容性，以確保維持既有線路通信通道不變?？筛鶕?jù)實(shí)際通道類型和既有接口設(shè)備的運(yùn)行情況，配置相應(yīng)的通道接口設(shè)備。

新的調(diào)度主站系統(tǒng)在完全接入既有遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備之前，既有遠(yuǎn)動(dòng)主站系統(tǒng)需要繼續(xù)并行運(yùn)行，以便于新系統(tǒng)的調(diào)試。新系統(tǒng)需要對(duì)所有遠(yuǎn)動(dòng)終端重新調(diào)試（至少需要將所有遙控調(diào)試一遍），以保證遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的正確安全運(yùn)行。

一般電力變配電所遠(yuǎn)動(dòng)終端接入的點(diǎn)數(shù)不超過1000個(gè)點(diǎn)，電源遠(yuǎn)動(dòng)終端接入的點(diǎn)數(shù)不超過200個(gè)。考慮系統(tǒng)需要接入既有遠(yuǎn)動(dòng)終端和未來新上的遠(yuǎn)動(dòng)終端，要求系統(tǒng)接入最大容量為25萬點(diǎn)，即120個(gè)變配電所和650個(gè)電源遠(yuǎn)動(dòng)終端。

5 結(jié)束語

按照鐵路高速、重載的發(fā)展方向及節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，鐵路電氣化里程將不斷刷新。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電氣化鐵路總里程已突破4.8萬公里，躍升世界第一，根據(jù)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到12萬公里以上，其中電氣化鐵路比重將達(dá)到60%。由此可見，鐵路供電段電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度主站的擴(kuò)容改造顯得尤為重要，建成具有足夠的擴(kuò)展能力與良好的擴(kuò)展性能的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)顯得十分必要。