城市轨道交通电力监控系统集成方式与工程划分的分析

杜李苹+李宇

摘 要：本文介绍并分析了城市轨道交通中电力监控系统的集成方式和工程划分。结合重庆城市轨道交通系统设备建设的工程经验，阐述了电力监控系统独立设置与电力监控系统集成到综合监控系统中这两种常见模式的优缺点，并进行对比分析和总结。

关键词：城市轨道交通；电力监控；系统集成；综合监控

中图分类号：U231 文献标识码：A

一、城市轨道交通电力监控系统集成方式的发展

电力监控系统作为城市轨道交通供电系统的重要组成部分，实现对供电系统中各类设备运行状态的监视和控制，保障供电系统的稳定运行及异常状况下的快速紧急处理，是城市轨道交通系统中不可或缺的重要组成部分。

在早期的城市轨道交通工程项目中，如重庆轨道交通二号线（1999年开工），受限于信息集成技术、网络传输技术，以及服务器等数据处理硬件性能指标等因素，往往采用按功能要求设置多个分离系统的模式，如独立的电力监控系统、独立的车站设备监控系统、独立的火灾报警系统、独立的门禁控制系统等。随着信息技术及其涵盖的软硬件和通信技术的不断发展，在城市轨道交通中逐渐引入了综合监控系统的概念，采用高度集成的综合监控系统实现以前各个独立功能系统的所有功能，对减少设备重复投入，人员岗位的精简，以及系统设备集中管理和大数据统计分析等都有很大帮助。在近年来的城市轨道交通工程项目中，如重庆轨道交通一号线（2007年开工）、三号线（2007年开工）、六号线（2009年开工），基本都采用了以综合监控系统代替各独立功能系统的方式，只是在综合监控集成的深度和广度有所不同而已。

二、综合监控系统集成电力监控模式分析

在这种模式下，电力监控系统作为综合监控系统的集成子系统存在，在结构上分为控制中心电力调度级和各变电所综合自动化级，共两级。控制中心电力调度级与综合监控深度集成，在硬件上共用综合监控系统的中心级数据服务器、历史服务器、磁盘阵列等设备，对接收到的变电所综合自动化系统提供的信息进行统一处理；在软件上共用综合监控系统的中心级应用软件，实现系统与电力调度人员的人机交互。变电所综合自动化级则是通过设置在各变电所内的电力系统专用二次设备（继电保护装置、测控装置、远动装置等），利用计算机技术、电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电所现场各供电系统设备的运行状态监视、测量和控制等功能，并将各类数据上传给控制中心电力调度统一处理。

同时，由于电力监控系统的控制中心电力调度级已深度集成在综合监控系统中。这种模式下的工程划分，往往就是电力监控系统作为综合监控的子系统而划归综合监控承包商，而电力监控系统所要监控的现场供电设备属于供电系统承包商，故而产生在工程划分方面的接口界面，如图1所示。

重庆轨道交通一号线、三号线、六号线都是采用的这种模式，通过这三条线的工程经验总结，这种电力监控集成模式虽然在信息系统高度集成、减少设备重复投入，人员岗位精简，以及系统设备集中管理和大数据统计分析等方面具有优势，但也因为工程划分接口的出行而产生了一些劣势，主要表现在3个方面。

首先，是工期安排上的问题。在城市轨道交通的信号系统、车辆系统、环控系统、消防系统、通信系统等各个系统的单体设备调试以及系统联合调试的必要条件之一，就是这些系统设备带有稳定可靠的供电电源。因此，在工程建设时序上，供电系统往往提前于其他各系统，经常出现变电所已经建好且所内供电系统已带电，而车站各综合监控系统的设备房间还在施工的情况。这时，由于车站级综合监控系统尚未完工，各变电所的电力监控数据无法传至控制中心电力调度，就无法开展电力监控系统的远动功能调试，时间白白浪费。待到车站级综合监控系统具备功能后，再开展电力监控的远动功能调试就显得时间紧迫。

其次，一个变电所的供电系统功能实现以及施工图设计、现场设备安装施工等，应该是包括一次设备、二次设备、变电所综合自动化系统的整体。由于控制中心电力调度级集成进了综合监控系统，电力监控系统就被划分到综合监控承包商实施。这时，变电所综合自动化系统虽然在功能实现上应该与供电设备系统高度相關，但也被划分到了综合监控承包商实施。这种工程划分方式增加了工程管理和实施上的接口，出现变电所内两个承包商交叉施工，不便于工程实施的统一安排和管理。

最后，由于综合监控是包括电力监控系统、车站设备监控系统、火灾报警系统、门禁控制系统、视频监控系统等的集成系统，各子系统的数据处理都在一套软硬件设备中完成。在大数据量的背景下，难免不会出现雪崩数据流的情况。这时，集成到综合监控系统中的电力监控系统也会受到影响，丧失对各变电所综合自动化系统的监控，这也是高度集成的大系统所共同面临的问题之一。

三、电力监控系统独立设置模式的分析

正是由于存在前文所述的问题，通过总结重庆轨道交通一号线、三号线、六号线的典型综合监控集成方案的实施情况，发现了电力监控系统深度集成到综合监控系统中的不足。因此，在最近开工或即将开工建设的重庆轨道交通环线、四号线、五号线、九号线、十号线中，采用了电力监控系统独立设置的模式。其结构如图2所示。

这种结构的区别在于：

（1）各变电所综合自动化系统的信息直接经由通信骨干网透明传输至控制中心的电力调度系统，不再通过车站级的综合监控系统进行信息的处理和转发。这种结构就避免了前文所述的电力监控系统集成到综合监控系统时的第一个缺点。变电所电力监控系统的远动调试，不再受制于车站综合监控系统的建设进度，只要电力监控系统自身建设完成，通信骨干网建设完成，即可开展电力监控系统的远动调试，调试开始时间可以大大提前。

（2）工程实施的划分界面的变化。电力监控系统集成到综合监控系统时的工程划分界面是在变电所内的综合自动化系统网络交换机端口处，这时就存在着前文所述的第二个缺点。当电力监控系统独立设置后，电力监控系统的工程实施则可以纳入供电系统承包商统一实施。这时就不再有前文所述的工程管理和实施上的接口，避免了前文所述的电力监控系统集成到综合监控系统时的第二个缺点。

（3）控制中心电力调度系统独立设置。这种设置方式，就避免了前文所述的电力监控系统集成到综合监控系统时的第三个缺点。因为软硬件都是独立设置，就避免了因其他系统出行雪崩数据时造成的整个集成系统崩溃。电力监控系统能否正常运行，仅和本系统的运行状态有关。

虽然，高度集成的信息系统是未来的发展趋势。但是结合在城市轨道交通系统设备工程建设中的实际经验，电力监控系统集成到综合监控系统的缺点也体现得较为明显，是未来需要研究解决的问题。在目前的情况下，最终还是选择在近期开工的重庆轨道交通环线、四号线、五号线、九号线、十号线中回归了电力监控系统独立设置的模式。

参考文献

[1]王军平，赵赫男，王存毅.IEC61850标准在城市轨道交通电力监控系统中的应用前景分析[J].自动化博览，2008，25（3）：94-97.