唐靜

摘要：文章介紹了率先在城市軌道交通行業(yè)使用綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）的深圳地鐵，其PSCADA子系統(tǒng)主要涉及組網(wǎng)方案、冗余機制、漏報警、人機界面、通信接口等問題，并針對其問題提出相關的建議，以供參考和借鑒。

關鍵詞：PSCADA組網(wǎng)；冗余點表漏報警；人機界面

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0103-02

1 系統(tǒng)組網(wǎng)方案

在地鐵PSCADA網(wǎng)絡中，主要包含三種類型的通信節(jié)點：主變電所（子站）、車站變電所（子站）、控制中心（主站），所有節(jié)點通過雙環(huán)骨干網(wǎng)連接。車站變電所PSCADA子站節(jié)點的數(shù)量較多，其組網(wǎng)方案更為重要。如果車站級PSCADA系統(tǒng)設備分布較為分散，將導致日常巡檢效率低下，為便于運營維護人員對設備的巡檢與維護，故多采用設備集中組屏的方案，此外，集中組屏方案還有以下優(yōu)點：（1）設備集中安裝于弱電環(huán)境中，強電與弱電的分界非常清晰，PSCADA專業(yè)人員不必在高壓設備區(qū)域進行作業(yè)，既便利又安全；（2）可避免高壓設備現(xiàn)場環(huán)境因素（包括較高的室溫、較強的電磁擾動、機械振動、較多的粉塵）對通信處理單元的不利影響；（3）有利于人機界面（HMI）的改善。以下介紹兩種車站級PSCADA系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，它是典型的單網(wǎng)單主機結(jié)構(gòu)，具有簡潔實用、便于維護的優(yōu)點，但對主機的性能品質(zhì)要求很高。

車站級PSCADA系統(tǒng)的上一層級應直接對應為控制中心，PSCADA數(shù)據(jù)不應經(jīng)車站局域網(wǎng)的服務器處理，以免增加故障環(huán)節(jié)并降低系統(tǒng)的實時性能。

對控制中心的組網(wǎng)方案提出以下建議：（1）如果將PSCADA系統(tǒng)納入綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS），一旦ISCS某個子系統(tǒng)感染病毒，很容易導致整個綜合監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的計算機全部感染，且清除困難，所以應將各子系統(tǒng)由VLAN劃開；（2）因ISCS中心服務器內(nèi)集成了多個子系統(tǒng)，其日常維護較為頻繁，中心服務器實際上是系統(tǒng)的一個薄弱環(huán)節(jié)，所以需合理地進行系統(tǒng)配置以達到以下要求：即使兩臺冗余的ISCS中心實時服務器均退出運行，PSCADA系統(tǒng)的遙控、遙信、遙測、遙調(diào)功能均應正常可用；（3）為便于維護管理，PSCADA系統(tǒng)宜配置專用的中心實時服務器，由它提供報警服務與趨勢服務，但通常不提供IO服務；（4）歷史服務器與其他系統(tǒng)共用時，歷史數(shù)據(jù)庫應按專業(yè)獨立配置，并能實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)庫分離與追加操作；（5）系統(tǒng)內(nèi)調(diào)度工作站、報表工作站、維護工作站、供電復示工作站及其他互聯(lián)工作站應按功能分別獨立配置；（6）不宜在一個工作站上集成多個非關聯(lián)的子系統(tǒng)。

2 冗余機制

目前，新建地鐵線路在工程中大量地采用了冗余的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的可靠性，但多層級的冗余會導致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于復雜，同時，故障診斷也會比較困難。對FEP-A與FEP-B的冗余機制實施了以下優(yōu)化：（1）A機或B機收到的遙控指令不能成功執(zhí)行時，應一次性轉(zhuǎn)發(fā)另一臺FEP，之所以要求一次性轉(zhuǎn)發(fā)，是為了避免雙機之間不斷地來回互轉(zhuǎn)；（2）遙控指令可經(jīng)心跳線或數(shù)據(jù)同步線轉(zhuǎn)發(fā)；（3）收到的遙控指令應限時清除，不得長時間保存在FEP內(nèi)。整改的效果很好，兩方面的問題均得以有效解決。對于通信通道的雙冗余，應可實現(xiàn)雙網(wǎng)之間的往返切換、雙網(wǎng)的流量應相對均衡、直觀指示設備當前所在工作網(wǎng)段的功能，在工程調(diào)試階段，需進行這些功能的測試驗證。采用系統(tǒng)冗余的結(jié)構(gòu)固然好，然而，如果冗余的機制不合理或系統(tǒng)內(nèi)的多層冗余之間配合不好，就會導致一些意想不到的問題，工程實踐中需對此高度關注。

3 漏報警問題

深圳地鐵曾數(shù)次出現(xiàn)PSCADA系統(tǒng)漏報警的現(xiàn)象，即當供電系統(tǒng)繼電保護裝置切除事故狀態(tài)的電氣設備時，PSCADA系統(tǒng)卻無任何報警出現(xiàn)。該問題在業(yè)內(nèi)普遍存在，盡管大多數(shù)繼電保護裝置可實現(xiàn)事故跳閘信號的自保持功能，但有一些裝置不支持該功能，例如DCP106，對這樣的繼電保護裝置，我們建議使用計時器將事故跳閘信號點的脈寬拓寬60秒，60秒后自動返回，用此方案時，需注意以下問題：（1）經(jīng)延時返回處理的邏輯變量僅供PSCADA系統(tǒng)觸發(fā)事故報警，不能與斷路器的正常跳＼合閘邏輯發(fā)生任何關聯(lián)，圖6所示的方案也體現(xiàn)出了這一思路；（2）PSCADA系統(tǒng)內(nèi)SOE的組態(tài)應對應計時器的輸入邏輯變量；（3）系統(tǒng)報警在60秒的時間窗內(nèi)將不能復歸。

4 人機界面

面向操作員的人機界面也是衡量系統(tǒng)可用性的一個重要指標，它應兼顧人性化、便利性、安全性及專業(yè)特點的要求，通常反映在以下五個方面：（1）日志、SOE、電度報表等歷史數(shù)據(jù)，均可按時間索引、按關鍵字索引、按站點索引以及按記錄的類別索引，索引的結(jié)果可轉(zhuǎn)換為其他格式的文檔（如：Excel）；（2）在電調(diào)工作站顯示的各畫面布局合理，調(diào)用方便，同一變電所內(nèi)不同畫面之間的切換途徑需通過按鈕來展現(xiàn)，而不宜選用下拉菜單的方式；（3）事故報警出現(xiàn)時，電調(diào)工作站應自動切換至事故站點的相關畫面，但事故時推出的畫面不應淹沒遙控操作的對話框；（4）日志與SOE的文字描述，應遵循電力行業(yè)專業(yè)術(shù)語的要求，力求統(tǒng)一規(guī)范；（5）對于母線與線路帶電著色，其判斷邏輯應嚴謹可靠，各電壓等級對應不同顏色應符合電力行業(yè)規(guī)范的要求。

5 其他典型問題

5.1 通信接口（驅(qū)動程序）

PSCADA系統(tǒng)內(nèi)各通信接口驅(qū)動程序的品質(zhì)異常關鍵，它直接影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。在國外，此類程序必須由具備資質(zhì)且與工程建設無關的第三方進行可用性測試，測試完成后出具測試報告，含產(chǎn)品的可用性評估，國內(nèi)同行應積極借鑒這一做法。在新線建設階段，應提前進行通信接口測試，子站設備的通信規(guī)約應對用戶完全開放。

5.2 系統(tǒng)參數(shù)的合理設置

報警服務器的掃描周期一般取值200～2000ms，取值太小會導致系統(tǒng)負荷與開銷較大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保障；取值過大則會降低系統(tǒng)的性能。

在地鐵PSCADA系統(tǒng)內(nèi)，通常會實現(xiàn)主站“程控”的功能，在電調(diào)工作站選定一張程控卡片并執(zhí)行的過程，是將多個遙控命令按既定的順序組合在一起，在執(zhí)行時逐一下發(fā)的過程，一張卡片對應于某一特定范圍內(nèi)的設備停電或送電，卡片內(nèi)每兩個步序的操作之間都要設定一段間隔時間，在組態(tài)程控卡片時需合理地設置各時間參數(shù)，否則卡片難以順暢執(zhí)行。

5.3 電磁干擾

地鐵車站變電所內(nèi)安裝有大功率的變壓器、整流機組等設備，其PSCADA通信通道所處環(huán)境存在較強的電磁干擾，為保障通信的質(zhì)量，有必要采取抗干擾的措施。

傳輸距離較長的通信通道，宜采用光纖傳輸介質(zhì)；對普通的屏蔽雙絞線，應將其兩端的屏蔽層接地；穿越強電環(huán)境的通信電纜，沿途應穿鍍鋅鋼管。實踐證明，這些措施是行之有效的。

5.4 與迷流監(jiān)測系統(tǒng)的關系

業(yè)內(nèi)存在這樣的觀點，可將迷流監(jiān)測系統(tǒng)直接與PSCADA系統(tǒng)整合為一體，但我們認為這種做法不可取，理由如下：（1）二者的重要等級相去甚遠；（2）迷流監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)有大量的模擬量數(shù)據(jù)，它們會占用較多的系統(tǒng)資源并顯著降低系統(tǒng)的實時性，難以滿足PSCADA系統(tǒng)的性能要求；（3）二者完全沒有數(shù)據(jù)交互，將它們生硬地捏合起來沒有意義；（4）若將二者整合，會增加建設時的調(diào)試工作量；（5）不利于維護管理。

迷流監(jiān)測系統(tǒng)可與PSCADA系統(tǒng)或其他系統(tǒng)共用物理信道，例如，對于具備100M帶寬的通道，可從中劃出2M帶寬的VLAN供迷流監(jiān)測系統(tǒng)使用。

5.5 對PSCADA系統(tǒng)設備取電方案的建議

（1）優(yōu)先選擇DC220V供電，輸出DC48V/DC24V/DC9V的開關電源模塊，其輸入應為DC220V，不便引用DC220V時，可由UPS輸出的AC220V作為輸入側(cè)電源；（2）單純與400V系統(tǒng)內(nèi)接口設備直接相連的通信裝置，可與相應的接口設備使用同一電源；（3）為各設備單元設置獨立的MCB斷路器，減少共用，便于測試與維護；（4）設備的供電回路優(yōu)先采用經(jīng)接線端子連接的方式，盡量避免經(jīng)插座取電。

6 結(jié)語

PSCADA系統(tǒng)必須連續(xù)穩(wěn)定運行這一特點，就需要我們在優(yōu)化其技術(shù)方案過程中，遵循行業(yè)特點，從實際需求出發(fā)循序漸進地穩(wěn)步推進，同時也需要多關注地鐵PSCADA系統(tǒng)典型問題，多探討解決問題的措施。

參考文獻

[1] 地鐵設計規(guī)范（GB50157-2003）[S].北京城建設計研究總院.