城市轨道交通微机综合自动化技术

SCADA系统的主要作用城市轨道交通SCADA系统的监控对象城市轨道交通SCADA系统的主要特点SCADA系统概述SCADA系统概述随着生产过程自动化程度的日益提高，人们不断谋求对生产过程，特别是对于分散状态的生产过程的集中监视、控制和统计管理。为达到上述目的，SCADA系统在综合自动控制理论、计算机技术和现代通信技术的基础上迅速发展起来。SCADA系统概述

SCADA系统可能是一个很简单的单一控制对象，也可能是一个很大的综合系统。例如，供电系统设有电力调度所，统一指挥供电系统在正常及事故情况下的运行工作，并集中管理沿城市轨道交通线分布的许多牵引变电所、分区亭和开闭所中的电力设备。为了保证供电系统运行的可靠性和经济性，电力调度所必须及时地掌握系统的实际运行情况。从电力调度工作出发，一方面需要收集信息，要求变电站能将断路器的位置信号、事故信号及主要运行参数等迅速、正确、可靠地反映给调度所；另一方面，调度所了解到系统的运行情况并进行判断处理后，应对变电站（包括分区亭、开闭所等）下达命令，去直接操作某些设备或调整某些参量，或完成实时控制任务。SCADA系统概述SCADA系统的主要作用SCADA系统的作用是保证调度人员在控制中心对供电系统中的主变电站、牵引供电系统及供配电系统的供电设备的运行状态进行监视、控制及数据采集，直观了解所有运行设备的工作状况，使供电系统安全、可靠、经济地运行。SCADA系统的主要作用体现在以下三个方面：SCADA系统概述SCADA系统的主要作用01对供电系统安全运行状态进行在线集中监控。城市轨道交通供电系统正常运行时，通过调度管理人员对电网的电压、潮流、负荷、设备运行状态及各项工况指标的监视和控制，保证供电质量和用户的用电要求。SCADA系统概述SCADA系统的主要作用02对供电系统运行实现经济调度。在实现对供电系统安全监控的基础上，通过SCADA系统实现电网的经济调度，达到降低损耗、节约电能的目的。SCADA系统概述SCADA系统的主要作用03对供电系统运行实现安全分析和事故处理。对供电系统发生事故之前、之后或发生事故时的信息进行及时采集、分析和处理，缩小事故范围；提供事故处理对策和相应的监控手段，防患于未然；及时处理事故或故障，以减小事故或故障造成的损失。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象城市轨道交通SCADA系统的监控对象包括遥控对象、遥调对象、遥信对象和遥测对象。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象1、遥控对象遥控是指调度中心向城市轨道交通沿线各被控变电站中的开关电器设备发送“合闸”“分闸”指令，实行远距离控制操作。遥控对象应包括下列基本内容：

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01牵引变电所的直流快速断路器、直流电源总隔离开关，降压变电站的低压进线断路器、低压母联断路器、三级负荷低压总开关。主变电站、开闭所、中心降压变电站、牵引变电所、降压变电站内1kV及以上电压等级的断路器、负荷开关及系统用电动隔离开关。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象1、遥控对象遥控是指调度中心向城市轨道交通沿线各被控变电站中的开关电器设备发送“合闸”“分闸”指令，实行远距离控制操作。遥控对象应包括下列基本内容：

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03有载调压变压器的调压开关。接触网电源隔离开关SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象2、遥调对象遥调是指监控主站通过命令直接对被控站某些牵引供电设备的工作参数进行远距离调整，如调整变压器的原边电压等。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象3、遥信对象遥信是指调度中心对城市轨道交通沿线各变电站中被控对象（如开关电器等）的工作状态信号进行监视。遥信对象应包括下列基本内容：遥信对象的位置信号，如开关电器设备所处的“分闸”“合闸”位置信号。高（中）压断路器、直流快速断路器的各种故障跳闸信号。变压器、整流器的故障信号。交（直）流电源系统的故障信号。降压变电站低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象3、遥信对象遥信是指调度中心对城市轨道交通沿线各变电站中被控对象（如开关电器等）的工作状态信号进行监视。遥信对象应包括下列基本内容：钢轨电位限制装置的动作信号。预告信号。断路器手车位置信号。无人值班变电站的大门开启信号。控制方式。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的监控对象4、遥测对象遥测是指调度中心对城市轨道交通沿线各变电站中的工作状态参数进行远距离的测量。遥测对象应包括下列基本内容：主变电站进线电压、电流、功率、电能。变电站中压母线电压、电流、功率、电能。牵引变电所直流母线电压。牵引整流机组电流与电能、牵引馈线电流、负极柜回流电流。变电站交（直）流操作电源的母线电压。20%SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的主要特点城市轨道交通的牵引供电系统，是电力系统的一个特殊用户，它的特殊性决定了城市轨道交通SCADA系统与电力系统中的SCADA系统既有共性，又有区别。它们的基本功能和作用是一样的，但拓扑结构、系统功能和容量及一些具体技术和要求不尽相同。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的主要特点1、拓扑结构城市轨道交通牵引供电系统采用直流供电，其牵引变电所中的整流机组在采用晶闸管整流的过程中不可避免地会产生谐波成分。这些谐波，对与接触网相距不远的电力监控通道有相当严重的谐波干扰。因此，在设计城市轨道交通SCADA系统时，必须采取强力有效的措施（包括硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施）来克服这种通信干扰。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的主要特点1、拓扑结构而在电力系统中，各变电站、发电厂（站）的地理布局大多为辐射状的分散布局，因此，其相应的SCADA系统的通道结构也多为星形辐射状结构。在牵引供电系统中，各变电站、分区亭、开闭所则是沿铁路线分布的，其通信线路呈相应的分布。因此，城市轨道交通信道为适应这种特点，大多采用链形结构、环形结构、总线型结构，有时也采用星形结构。对于链形结构和环形结构，必须考虑信号的中继转发、实时性及误码累积等问题，这在星形结构中是不需特别考虑的。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的主要特点2、系统功能和容量从系统功能和容量上进行分析，城市轨道交通SCADA系统与电力系统中的SCADA系统也有不同。在电力系统中，侧重的是对遥测量的采集和监视，要求遥测数量大、采集精度高，而对遥控开关的控制数量少，操作频率低。在牵引供电系统中，由于每天都需要对接触网进行停电检修，因此，对变电站开关的操作频繁，开关数量多，且可靠性要求极高，以确保行车安全和检修人员的人身安全。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的主要特点3、通信媒介从通信媒介上看，电力系统中的SCADA系统多采用电力线载波作为信道，而城市轨道交通SCADA系统多采用音频实回线、载波电缆或光纤作为信道。这是因为城市轨道交通的电力线(接触网)存在大量的谐波，这些谐波的存在严重影响到用电力线作为传输通道的通信质量，从而影响SCADA系统的可靠性。此外，城市轨道交通SCADA系统的管辖范围常包括多个变电站、分区亭等，电力线是分段不同相供电的。在不同相的交会处，电力线是不连通的。如何有效地在交会处进行载波传输，也是一个问题。因此，城市轨道交通SCADA系统都不采用电力线载波的方式。SCADA系统概述城市轨道交通SCADA系统的主要特点4、可靠性和实时性由于城市轨道交通牵引供电系统的负荷——电动车组，是一个移动冲击性负荷，与电力系统的静止负荷相比，电气量变化幅度大，更容易造成牵引供电网故障，因而要求城市轨道交通SCADA系统具有更高的可靠性和实时性，以便及时、准确地将故障信息传送到控制中心进行处理，并及时进行相应的操作控制，以缩短事故的影响时间。02城市轨道交通SCADA系统的结构及原理SCADA系统的结构及功能SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理1、总体结构城市轨道交通SCADA系统主要由三大部分组成，即装设于调度所(控制中心)的监控主站（调度端）、装设于城市轨道交通沿线牵引（降压）变电所的远程监控终端（remoteterminalunit，RTU，也称被控站或执行端）及从城市轨道交通通信系统中分离出来的信道。监控主站和被控站以信道为桥梁有机配合，共同实现对牵引供电设备遥控、遥信、遥测、遥调等功能。SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理1、总体结构控制中心远动终端信息传递子系统CC,ControlCenter主站(MasterStation)控制站(ControllingStation)调度端RTU,RemoteTerminalUnit子站(SlaveStation)被控站(ControlledStation)执行端（厂站端）SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理调度端——远动调度中心机房SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理变电所—（测量、控制屏/信号、保护屏/RTU）（综合自动化设备）SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理1、远动系统的工作流程控制中心RTU监视控制控制程序改变数据库参数设置模拟量数字量累加量诊断结果通信接口GPS标准时间信号通信接口主站现场设备通信系统SCADA系统的结构及功能城市轨道交通SCADA系统的结构及原理SCADA系统的结构及功能SCADA系统的结构及功能03SCADA系统的发展远动系统的发展计算机远动系统监控中心的发展SCADA系统的发展远动系统的发展布线逻辑式（继电器式、晶体管式、集成电路的远动装置）所有功能由硬件电路完成。按预定的要求进行设计、使构成装置的各部分电路按固定的时间顺序工作来完成预定的功能。第一代特点SCADA系统的发展远动系统的发展软件化的远动装置：功能由计算机硬件和完成指定功能的软件（加工程序）来实现，对程序进行修订，就能够改变系统的功能。基于PC机和网络技术的远动系统（客户/服务器结构）第二代第三代

——目前普遍采用SCADA系统的发展远动系统的发展从硬件设计上划分：用户根据自己的要求选用不同种类的微处理器片、存储器片、输入输出片等联成各自的系统。片级设计直接采用单板机或软硬件结合的多功能集成模块构成用户系统。模块级设计直接使用具有完整的硬件和软件结构的微型机系统，适当配置一些接口电路，构成系统。系统级设计SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展1、第一/二代SCADA系统缺点软件之间的耦合程度高，系统难于扩展、维护；软件依赖于硬件平台，不能实现资源重用；容错性差，局部故障影响整体；系统开放性差。1234SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展1、第一/二代SCADA系统主机A主机B切换装置通讯设备通讯设备SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展2、第三代SCADA系统系统中客户与服务器之间的通信协议（应用层协议）依赖于不同的厂家，不同厂家开发的软件或硬件难于实现集成；服务器是整个系统的瓶颈。缺点SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展2、第三代SCADA系统服务器客户机客户机人机接口通信设备外设SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展3、第四代SCADA系统目前正在发展的是第四代：第四代---基于信息化的远动系统主要特征是采用Internet技术、Agent技术、自律分布系统技术ADS、面向对象技术、组件技术以及JAVA等技术，实现SCADA系统与其它信息系统的增值集成，实现控制和管理过程的综合化、智能化。SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展3、第四代SCADA系统变（配）电所采用综合自动化系统；以上新技术的采用等。控制中心采用综合调度；具体特征SCADA系统的发展计算机远动系统监控中心的发展3、第四代SCADA系统本课程以现有的第三代远动系统为例，介绍其功能和工作原理。04SCADA系统的性能指标可靠性远动系统容量实时性抗干扰能力SCADA系统的性能指标可靠性1、可靠性的定义设备在技术要求规定的工作条件下，能保证所规定的技术指标的能力。不拒动，不误动。SCADA系统的性能指标可靠性2、可靠性包括两个方面12装置本身的可靠性信息传输的可靠性SCADA系统的性能指标可靠性3、每个设备可靠性MTBF平均故障间隔时间(MTBF)：两次偶然故障的平均间隔时间。要求：控制中心5000h以上，被控站10000h以上。SCADA系统的性能指标可靠性3、每个设备可靠性可靠性指标：平均故障间隔时间MTBF(MeanTimeBetweenFailure)平均故障修复时间（包括修理和等待）MTTR(MeanTimetoRepair)。系统可用率A(Availability)×100%

MTBFMTBF+MTTRA=SCADA系统的性能指标可靠性3、每个设备可靠性设备状态时间t正常故障正常正常故障平均MTBFMTTRR1≥2000A1≥99.00%MTBF:可用率A:

R2≥4000R3≥8760

A2A3

≥99.75%≥99.95%远动系统要求：SCADA系统的性能指标可靠性3、每个设备可靠性系统可靠性：常用系统可用率来表示。系统可用率＝运行时间/（运行时间＋停用时间）×100％。停用时间包括：故障时间、检修时间。影响系统可用率因素：设备质量、维护检修情况、环境条件。电源供电可靠性及其备用的程度等。SCADA系统的性能指标可靠性4、传输可靠性：用信息的差错率表示要求：在信躁比大于15dB时，误码率小于10－5。SCADA系统的性能指标远动系统容量系统容量：遥控、遥调、遥测和遥信等对象的数量。对电铁远动系统，通常要求：遥控：>64路遥测：>32路遥信：>128路SCADA系统的性能指标实时性“响应时间”：从发送端事件发生到接收端正确接收到该信息的时间间隔。遥控、遥信一次平均传输时间小于2秒，遥测响应时间小于3秒。2006年8月招标的精（河）伊（宁）霍（尔果斯）线牵引远动系统要求：遥控命令传送时间≤0.5s遥信变位传送时间≤0.5s画面响应时间≤0.5s遥控正确率≥99.99%遥信正确率≥99.99%SCADA系统的性能指标抗干扰能力1、定义在有干扰情况下，系统仍能保证技术指标的能力。2、抗干扰措施在有干扰情况下，系统仍能保证技术指标的能力。硬件抗干扰软件抗干扰SCADA系统的性能指标抗干扰能力一、控制中心主站系统技术指标模拟量测量总误差≤1.5%站内事件顺序记录分辨率≤10ms站间事件顺序记录分辨率≤20ms系统平均无故障工作时间(含所有网络连接设备)：≥10000小时控制中心遥控命令响应时间(此处指控制中心遥控命令下发至智能测控装置的出口响应时间)≤3s控制中心遥信变位响应时间(此处指变电所智能测控装置入口至控制中心画面刷新响应时间)≤3sSCADA系统的性能指标抗干扰能力一、控制中心主站系统技术指标遥测数据时间≤3s画面调用响应时间≤3s双机自动切换到基本监控功能恢复时间≤30s远动数据传输速率≤9.6kbps遥控正确率：≥99.99%信号正确率：≥99.99%系统可利用率：≥99.98%系统所有服务器工作站的运行平均负荷率：≤30%品绝缘强度及耐压性能满足国家有关标准SCADA系统的性能指标抗干扰能力二、变电所综合自动化系统技术指标模拟量测量总误差≤1.5%站内事件顺序记录分辨率≤10ms系统平均无故障工作时间(含所有网络连接设备)：≥10000小时遥控命令响应时间(此处指变电所人机界面遥控命令下发至智能测控装置的出口响应时间)≤3s遥信变位响应时间(此处指变电所智能测控装置入口至变电所人机界面刷新响应时间)≤3s遥测数据时间≤3sSCADA系统的性能指标抗干扰能力二、变电所综合自动化系统技术指标画面调用响应时间≤3s双机自动切换到基本监控功能恢复时间≤30s远动数据传输速率≤9.6kbps遥控正确率：≥99.99%信号正确率：≥99.99%系统可利用率：≥99.98%系统所有服务器工作站的运行平均负荷率：≤30%产品绝缘强度及耐压性能满足国家有关标准综合自动化系统构成变电站自动化技术的发展变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成1、定义将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计；采用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术；实现对全站设备的自动监视、自动测量、自动控制和保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成1、定义80年代中期90后-00年代70年代分立的保护和自动化设备微机RTU设备和纯微机保护分散的微机测控和分散的微机保护80后-90年中真正实现综合自动化国内变电站综合自动化系统的发展历程变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成影响变电站综合自动化系统的发展的关键技术计算机技术计算机尤其是微处理器技术的发展，决定着变电站自动化系统模块集成度的提高和功能的优化。例如早期的8位机产生了功能简单的微机保护和RTU设备，现在的32位机及DSP实现了功能强大的中压保护测控一体化设备和高压主后备一体化保护，也实现了保护和控制逻辑的PLC编程，同时也催生了IEC61850标准研究应用。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成影响变电站综合自动化系统的发展的关键技术计算机技术通讯技术尤其是以太网技术的发展，决定着变电站自动化系统信息的融合和共享。例如早期的载波技术低速通讯产生了CDT规约实现有限信息的上传，现在的光纤以太网通讯促成了IEC61850的标准体系的建立，实现了变电站各设备间的无缝接入和信息的全面共享。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第一种类型，集中式第1代综合自动化系统该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置以实现“四遥”。结构上仅是站级概念，有关重要信息(如保护动作信息等)通过硬接点送给RTU装置，变电所的监测量一般经变送器变换后送给RTU。开关监测量是直接引至RTU，RTU的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。该类系统的特点是：系统功能不强，硬件设备重复、整体性能指标低，系统联接复杂，可靠性低，但其成本低，特别适合于老站改造。现在全国大量远行的无人值班变电所多采用此种模式。实际上该类系统仅为变电所综合自动化的初级形式，尚不能称为综合自动化系统。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第一种类型，集中式第1代综合自动化系统远动终端：电网调度自动化系统中安装在发电厂、变电所的一种具有四遥远动功能的自动化设备。远动装置=远方终端=远动终端=RTU（RemoteTerminalUnit）。RTU在电网调度自动化系统中具有重要的作用。（系统结构：调度端SCADA/EMS＋远动信道＋厂站端RTU）。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第一种类型，集中式第1代综合自动化系统CRTPC机RTU

微机保护模拟量开关量脉冲量控制量调度主站系统变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第2种类型：集中式早期的变电所综合自动化系统由一台或两台计算机完成变电所的所有继电保护、测量监视、操作控制、中央信号数据通信和记录打印等功能。系统各功能模块与硬件无关，采用模块化软件连接来实现，集中采集信息，集中处理运算。具有工作可靠、结构简单、性价比高等优点，但可扩充性、可维护性差。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成集中组屏式

总控单元

监控主机

显示、打印高压微机保护中压微机保护遥测单元遥信单元电能单元遥控单元交直流单元VQC单元时钟单元RS-485/RS232调度主站变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第3种类型：分散式第2代综合自动化系统从硬件结构上按功能对装置进行了划分，摒弃了集中式单CPU结构而走向分散，系统由数据采集单元(模拟量、开关堡、脉冲量)，主机单元(总控单元)、遥控执行单元、保护单元组成。各功能单元(设备)通过通信网络等手段实现有机结合，构成系统。该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。它具有较强的在线功能。各种功能比较完善，且人机界面较好。但系统仍然比较复杂，联结电缆较多，系统可靠性不太高。这类系统虽然做到了一定程度上的分散(功能分散)，但没有从整体上来考虑变电所综合自动化系统的结构、一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成分层分布式

调度主站

监控主机

显示、打印测量单元开关量输入故障录波变压器保护VQC电容器保护线路保护备自投装置

数采控制机

保护管理机开关量输出变电所层单元层设备层TV、TA输入，断路器、隔离开关辅助触点输入，断路器控制等变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第4种类型分层分布式结构第3代综合自动化系统设备分变电所层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔层设备原则上按一次设备组织，例如l条线路、l台主变压器。每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。设计的原则是：凡是可以在本间隔层设备完成的功能，尽量由间隔层设备就地独立处理，不依赖于通信网和变电所层设备。变电所层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电所实时运行情况、并通过间隔层设备实现变电所控制，它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系，这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化，大大简化了站内二次回路，它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第4种类型分层分布式结构第3代综合自动化系统由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近，从而可大大缩小主控制室面积，节省控制电缆、减少CT负担。同时大大提高了整个系统的可靠性、可扩展性，是综合自动比系统的发展方向。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成第4种类型分层分布式结构第3代综合自动化系统测量控制保护1号开关柜测量控制保护2号开关柜测量控制保护N号开关柜

监控主机显示、打印

总控单元CANnet或LON-WORK完全分散式变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成传统自动化系统的缺陷安全性、可靠性不高维护工作量大，设备可靠性差占地面积大，增加了投资具体特征变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成最新进展（基于IEC61850）主要特点：半数字化ABB的MicroSCADAPro变电站自动化系统（SYS600）西门子的SICAMPAS系统变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成2、综合自动系统的发展趋势基于IEC61850的全数字化综合自动化系统，主要特点：100M工业以太网智能化的一次设备网络化的二次设备变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展常规变电站变电站远动技术就是早期的自动化技术，80年代中期出现的RTU，RTU是RemoteTerminalUnit（远方终端）的缩写，是SCADA系统的基本组成单元。伴随SCADA系统的应用和发展而发展起来的，与调度中心相连，利用微处理技术和通信技术实现实现遥测、遥信、遥控和遥调功能三遥的功能。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展常规变电站RTU采集数据方法：通过变送器采集模拟量、继电保护辅助节点、开关（刀闸）辅助节点采集状态量。RTU根据采集需要向外部敷设线缆，属于集中式结构。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展常规变电站存在问题：RTU主要设备-前置管理机任务重、引线多，造成信息瓶颈，当前置机故障时，将失去当地及远方的所有信息和功能。常规变电站的一、二次设备自动化水平低，占地面积大，设备可靠性差，维护工作量大。12变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展综合自动化变电站：随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，90年代中后期变电站综合自动化技术得到了快速发展，综自变电站一次设备同传统变电站没有很大差别，主要是将二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过优化组合，利用新技术实现对全变电站主要设备和输、配电线路的自动化监视、测量、控制和微机保护等。系统主要采用分层分布式结构布置，功能分配上采用功能下发原则，凡可以在本间隔就地完成的功能不依赖通信网和主站。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展综合自动化变电站特点：可靠性高，任一部分设备故障只影响局部，风险分散；间隔层任一智能单元损坏不会导致全站通信中断；可扩展性和开放性提高；站内二次设备所需电缆大大减少，节约投资。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展综合自动化变电站特点：尽管综合自动化变电站缩小了占地面积，有效的提高了供电质量和电压合格率，对于电网运行技术的提高起到了积极作用，但数据交换方面由于受规约的限制，不同厂家的设备很难相互通信、共享资源，装置的冗余配置并不能实现信息的冗余应用，系统联调时间长，且变电站仍然存在着大量二次电缆，电磁干扰问题时有发生。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展数字化变电站：变电站业务需求的变化和技术的进步，驱动了变电站一二次设备技术的融合，以及变电站运行方式的变革，由此产生了——数字化变电站变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展数字化变电站：电子式互感器应用IEC61850标准的颁布和实施高速工业通信网络技术发展数字化变电站智能断路器技术发展和应用变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展智能变电站变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展概述智能变电站采用了多种新技术，其整个二次系统的整体架构、配置及与一次系统的连接方式与传统变电站相比均有较大变化变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成3、变电站自动化技术的发展12345智能变电站智能传感技术采用智能传感器实现一次设备的灵活监控网络传输技术构成网络化二次回路实现采样值及监控信息的网络化传输数字采样技术采用电子式互感器实现电压电流信号的数字化采集信息共享技术采用基于IEC61850(DL860)标准的信息交互模型实现二次设备间的信息高度共享和互操作同步技术采用B码、秒脉冲或IEEEl588网络对时方式实现全站信息同步变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成4、智能变电站二次系统结构变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成4、智能变电站二次系统结构间隔层以上实现IEC61850标准（即过程层没做变化，仅间隔层与站控层通信采用了IEC61850标准）。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成4、智能变电站二次系统结构过程层以上实现IEC61850标准（即过程层与间隔层通信及间隔层与站控层通信采用了IEC61850标准)。变电站自动化技术的发展综合自动化系统构成4、智能变电站二次系统结构9-2组网方式9-2体现了数字化变电站的信息共享的思想，代表未来的发展方向。02综合自动化系统的构成综合自动化系统的构成1、系统构成 综合自动化系统的构成1、系统构成 （1）变电所层 当地监控单元：当地监控功能、系统维护功能、实时及报表打印功能远动通信单元综合自动化系统的构成1、系统构成 （1）间隔层牵引主变压器单元保护功能、测量功能、控制功能、录波功能、备用电源自投功能。馈线单元保护功能、测量功能、控制功能、录波功能、故障测距功能。并补单元保护功能、测量功能、控制功能、录波功能。综合自动化系统的构成综合自动化系统的分层和逻辑结构 IEC国际电工委员会TC57技术委员会（电力系统控制和通信技术委员会）在制定IEC61850系列标准时，把变电站自动化系统的功能在逻辑上划分为3个层次:站控层(stationlevel)间隔层(baylevel)过程层(processlevel)各层次间采用高速网络通讯。站控层间隔层过程层高压一次设备综合自动化系统的构成变电站自动化系统的分层和逻辑结构过程层设备过程层实际上是指与变电站一次设备断路器、隔离开关和电流互感器TA、电压互感器TV接口设备。综合自动化系统的构成变电站自动化系统的分层和逻辑结构间隔层设备变电站自动化系统在间隔层的设备主要有各种微机保护装置、自动控制装置、数据采集装置和RTU等等。综合自动化系统的构成变电站自动化系统的分层和逻辑结构站控层设备变电站层的设备包括计算机、打印机、天文钟、通讯管理机或远动工作站等设备。综合自动化系统的构成过程层的功能描述过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的功能划分：（1）实时的电气量检测主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测。（2）运行设备的状态参数检测主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性及工作状态等数据。综合自动化系统的构成过程层的功能描述过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的功能划分：（3）操作控制执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。在当前大量应用的变电站综合自动化系统中，由于一次设备的智能化尚未实现，过程的功能实际全部由间隔层的设备来实现。因此有时也将变电站综合自动化系统的逻辑结构划分为两层。综合自动化系统的构成间隔层的功能描述间隔层的设备主要有各种微机保护装置、自动控制装置、数据采集装置和RTU等设备，间隔层设备的主要功能是：（1）汇总本间隔过程层实时数据信息；（2）实施对一次设备保护控制功能；（3）实施本间隔操作闭锁功能；（4）实施操作同期及其他控制功能；（5）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；综合自动化系统的构成间隔层的功能描述间隔层的设备主要有各种微机保护装置、自动控制装置、数据采集装置和RTU等设备，间隔层设备的主要功能是：（6）承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。综合自动化系统的构成站控层的功能描述（1）通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；（3）接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；（4）具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；（5）具有(或备有)站内当地监控的人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，实现视频、声音等多媒体功能；综合自动化系统的构成站控层的功能描述（6）具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；（7）具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。综合自动化系统的构成各项功能的逻辑接口03综合自动化系统的特点综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有如下特征：综合了除交直流电源外的全部二次系统，综合不是简单的拼凑，而是功能的重新划分和性能指标的最优。（不是简单的1+1）系统功能综合化综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有如下特征：面向被控对象，形成模块化设计，并以模块化为基础实现系统的灵活组态（例如出线按间隔配置，规模可大可小）。而模块化内部又实现了微机化。系统构成的模块化和数字化综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有如下特征：系统结构从功能上采用分层设计（分三层），从物理位置上分散就近安装（中压安装在高压柜上，可靠性远高于集中式）。各子系统分布设计、并列运行、协调工作。系统结构分布、分层、分散化综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有如下特征：以往的模拟屏被显示器上实时刷新的主接线图取代，以往的把手控制操作被键盘鼠标操作取代，以往的光字牌告警被计算机上的数字光字牌、文字提示及语音告警取代，以往的指针显示被显示器的数字显示替代。操作监视屏幕化综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有如下特征：以往用于传输设备信息的是传输模拟量或硬接点状态量的电缆，且数量庞大，现在采用以传输串行数字信号用的少量通讯电缆或光缆。网络化的通讯方式使得施工更为简单、组态和扩容更为灵活。通信网络化综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有如下特征：运行管理的自动化不仅表现在常规功能（抄表、VQC、接地试拉、故障隔离和恢复）的自动化上，更体现在在线自动诊断、状态检修和智能告警上。运行管理智能化综合自动化系统的特点综合自动化系统的优点：优点提高牵引变电所的安全、可靠运行水平提高牵引供电系统的运行管理水平降低造价，减少总投资促进无人值班变电所管理模式的实行123404综合自动化系统的主要功能综合自动化系统的主要功能1、监控子系统数据采集功能故障记录、故障录波和测距功能事件顺序记录功能安全监视功能操作控制功能综合自动化系统的主要功能2、继电保护子系统故障记录功能存储多套整定值统一时钟对时功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能当地、远方修改整定值综合自动化系统的主要功能3、通信子系统所内通信功能、与调度端通信功能综合自动化系统的主要功能一、城市轨道交通供电系统变电站综合自动化系统功能需求

城市轨道交通供电系统与普通电网相比有相似性，同时也有其自身的特点，相似性主要表现在交流供电方面，它与其他普通电网基本相同；不同的部分则主要体现在直流牵引供电方面。作为城市交通中的大运能交通工具，城市轨道交通对一个城市的交通状况有着极其重要的影响。城市轨道交通供电系统作为城市轨道交通系统中的重要组成部分，为车站及各类设施设备的运行提供了各种电力服务，如车站、区间的照明、动力，隧道及地下车站的环控用电，各类机房内重要设备的用电、售检票系统及列车的牵引用电等。因此，城市轨道交通供电系统对供电可靠性的要求比其他常规供电系统要高。综合自动化系统的主要功能一、城市轨道交通供电系统变电站综合自动化系统功能需求1、400V系统的自动化功能需求在400V系统上，为减少用户停电时间，城市轨道交通供电400V系统普遍采用了单母线分段的供电方式，在任何一路进线出现失电时，通过400V系统自切功能，能迅速实现400V母线“Ⅰ段带Ⅱ段”或“Ⅱ段带Ⅰ段”。当然，考虑到在这种方式下，系统的供电能力受到了一定影响，因此，在母线的自切功能中还加入了使三类负荷开关跳闸的功能。综合自动化系统的主要功能一、城市轨道交通供电系统变电站综合自动化系统功能需求1、400V系统的自动化功能需求另外，为了实现在400V进线恢复正常后，400V系统能快速恢复到母线自切之前正常的分段运行的供电模式，400V自动化系统在设计时往往还应考虑增设“来电自复”功能，这种功能在较早建设的线路中较少被用到，这主要是因为早期线路的400V系统在设计时是按变电站有人值守的方式设计的，系统自动化程度也相对较低。但随着PLC技术的不断发展，在近年建设的城市轨道交通线路400V系统中，普遍采用了PLC控制，就上海而言，从3号线开始，“来电自复”功能已被纳入400V自动化系统的设计方案之中。综合自动化系统的主要功能一、城市轨道交通供电系统变电站综合自动化系统功能需求2、10kV或35kV系统的自动化功能需求与400V自动化系统不同的是，10kV及35kV自动化系统未选择“来电自复”功能，而仅考虑了母线的分段自切，这样做的目的主要是降低环网供电模式下逻辑配合关系的复杂程度。在20世纪90年代末开始建设的城市轨道交通线路中，由于35kV牵引供电系统采用了相邻站联络供电的方式，因此，在该类型系统中相邻站35kV进线及联络线开关还采用了“四投三”的自动切换方式。不过，随着城市轨道交通新近建设线路供电系统设计方式的改变，“四投三”的方式在新线路中已不再被采用。综合自动化系统的主要功能一、城市轨道交通供电系统变电站综合自动化系统功能需求3、1500V直流系统的自动化功能需求城市轨道交通牵引供电系统1500V直流系统担负着为列车供电的重任，为提高城市轨道交通牵引供电的可靠性，城市轨道交通供电牵引1500V系统在设计上采用了接触网分段双边供电的方式，在开关的动作方式上考虑了双边联跳及自动重合闸功能，其中重合闸功能的起动与否由直流保护根据相关的跳闸参数进行逻辑分析后做出判断。主站PLC还按系统设定的固有逻辑对牵引供电系统的有关保护动作反应形成相应的闭锁。综合自动化系统的主要功能一、城市轨道交通供电系统变电站综合自动化系统功能需求3、1500V直流系统的自动化功能需求与SCADA系统进行接口的方式，目前主要有两种:一种是通过硬接线方式，另一种是通过通信方式。随着通信技术的发展，将来也许有可能实现与SCADA系统的无线传输。综合自动化系统的主要功能二、城市轨道交通供电系统变电站自动化系统的表现形式

城市轨道交通供电系统变电站自动化系统作为SCADA综合监控系统中的重要组成部分，担负着各自系统的不同功能。在400V系统中，自动化系统完成的是400V系统的“分段自切/自复”、400V系统重要信息与SCADA系统之间的交换等功能；10kV、35kV乃至1500V直流系统也一样，所不同的是自动化系统所完成的功能与各自供电系统密切相关。综合自动化系统的主要功能二、城市轨道交通供电系统变电站自动化系统的表现形式城市轨道交通供电系统变电站自动化系统作为SCADA综合监控系统中的重要组成部分，担负着各自系统的不同功能。在400V系统中，自动化系统完成的是400V系统的“分段自切/自复”、400V系统重要信息与SCADA系统之间的交换等功能；10kV、35kV乃至1500V直流系统也一样，所不同的是自动化系统所完成的功能与各自供电系统密切相关。综合自动化系统的主要功能二、城市轨道交通供电系统变电站自动化系统的表现形式但在系统的表现形式上，目前各供电子系统的自动化系统不外乎两种方式：一种是传统的通过二次接线构建的电气自动化系统，另一种是通过辅助现代化的计算机技术构建的自动化系统。两种方式各有利弊，传统的通过二次接线构建的电气自动化系统的优点是可视性强，上手容易，不足之处是二次接线过于复杂、繁多。通过基于现代化计算机技术构建的自动化系统则不同，由于采用了通信方式传输相关信息，二次接线大为减少，从而大大减少了二次接线的难度和工作量，控制柜简洁、美观，但不足之处是对维护人员的总体素质提出了更高的要求，它要求维护人员不仅要掌握传统的电气知识，同时必须掌握有关的工业控制计算机知识。综合自动化系统的主要功能三、总线的运用

目前，在城市轨道交通供电系统中使用得较多的有MODBUS总线和PROFIBUS总线。其中，MODBUS总线是一种按主/从关系通信的总线，系统最多可以有247个从站节点，数据传输有ASCII和RTU两种模式。在城市轨道交通供电系统中，MODBUS总线已广泛用于400V控制系统，典型的配置模式是采用一台小型PLC作为其主站（MASTER），通过主站PLC的MODBUS总线接口将400V开关的相关信息传送至主站（PLC），各开关柜配置有逻辑微处理器并支持MODBUS通信，作为400V自动化系统中的从站节点。图5-7为城市轨道交通400V自动化系统的典型结构。综合自动化系统的主要功能三、总线的运用综合自动化系统的主要功能三、总线的运用PROFIBUS是一种具有广泛应用范围的、开放的数字通信系统，特别适用于工厂自动化和过程自动化领域。PROFIBUS适用于快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务。PROFIBUS包含有PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS等子协议。综合自动化系统的主要功能三、总线的运用图为城市轨道交通牵引供电系统普遍采用的PROFIBUS网络系统典型配置。其中，SIMATICS7/300PLC为系统的主站，DPU96为系统的从站，主/从站之间遵从PROFIBUS-DP通信协议。主站PLC通过以太网通信卡与上层以太网进行通信，实时完成数据的传输。城市轨道交通牵引供电系统普遍采用的PROFIBUS网络系统典型配置综合自动化系统的主要功能三、总线的运用综合自动化系统的主要功能三、总线的运用（1）简述SCADA系统的主要作用。（2）城市轨道交通SCADA系统的监控对象由哪几部分组成？（3）简述城市轨道交通SCADA系统的结构。（4）简述SCADA系统监控主站调度端的主要功能。（5）简述SCADA系统监控主站的硬件构成。（6）简述SCADA系统被控站的功能。（7）简述SCADA系统被控站的硬件组成。调度端的主要功能监控主站的功能及组成调度端的硬件构成调度端的软件构成监控主站的功能及组成

监控主站（习惯称为调度端）是微机监控系统乃至牵引供电系统的调度指挥中心。装设于此的调度管理自动化系统为直观实现调度管理意图提供了强有力的技术支持。监控主站的功能及组成调度端的主要功能调度端不仅能收集RTU的数据，还能进行大量的数据处理，其具体功能如下：数据收集。数据处理。30%控制与调节。40%人机联系——显示、制表、打印。75%20%监控主站的功能及组成调度端的硬件构成调度端设备主要由冗余配置的主机系统（MC）、冗余配置的操作工作站（OW）、冗余配置的通信前置处理机（CC）、数据维护工作站（DW）、工程师终端（ET）、数据终端通信控制器（DTC）、大幅面模拟屏（MNP）、流水记录打印机（LP）、报表打印机（RP）、拷屏打印机（CP）、电源系统（UPS及配电盘）、连接电缆等部分组成。调度端的硬件配置监控主站的功能及组成调度端的硬件构成远程维护MODEM

实时打印机报表打印机GPS系统调度员工作站维护工作站拷贝机通道双切网络服务器WEB工作站大屏系统通信系统UPS变电所的监控变电所的监控变电所的监控变电所的监控远程维护监控主站的功能及组成调度端的硬件构成监控主站的功能及组成调度端的硬件构成监控主站的功能及组成调度端的硬件构成监控主站调度管理自动化系统以主机为核心，通过网络与操作工作站、数据维护工作站、通信前置处理机、DTC等设备进行数据交换，并对各设备的工作状态进行监视管理；流水记录打印机、报表打印机、模拟屏等慢速设备与DTC进行串口通信，由DTC统一管理，通过DTC上网与主机相连；操作工作站通过打印共享器共享拷屏打印机资源。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（1）主机系统主机系统主要用于数据和网络服务及定时任务管理，进行数据的后台处理，管理实时数据和部分历史数据，负责网上节点资源的分配、管理和网络信息的交换，进行网络信息汇总、组织和派发，为数据维护工作站、操作工作站提供初加工数据。系统主要由CPU、内存、硬盘、网卡、磁带机、人机接口设备及操作系统等相应软件构成。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成主机执行主用程序时具备以下功能模块：1、网络服务负责与通讯机、操作工作站、数据工作站、DTC等上网设备的网络通讯管理及信息交换。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成主机执行主用程序时具备以下功能模块：2、数据处理协议支持或规约转换数据服务下行命令及上行信息处理监控主站的功能及组成调度端的硬件构成主机执行主用程序时具备以下功能模块：3、设备监管4、定时服务5、进程监管监控主站的功能及组成调度端的硬件构成备用机执行备用程序时具备如下功能模块：网络通讯：与主机交换信息；数据处理：与主机数据处理相似，但不向外设输出信息；监视主机工作状态；双机切换。1234监控主站的功能及组成调度端的硬件构成备用机执行备用程序时具备如下功能模块：监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（2）操作工作站操作工作站是实施调度作业的人机界面，可集中反映调度意图和效果，监视牵引供电设备的运营状态。每个调度台配备两套操作工作站（互为备用），远动操作尤其是遥控（包括单控、程控）操作时互锁。操作工作站由高可靠性的工业控制用PC机（配网卡）、大屏幕彩色显示器、鼠标和键盘等人机接口设备、计算机操作系统等相应软件构成。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成操作工作站监控应用软件具有如下功能模块：1、网络通讯与主机交换信息，包括各种操作命令和上行远动信息、设备工作状态信息等。2、操作管理包括远动操作、本地操作和命令管理。3、上行实时信息处理监控主站的功能及组成调度端的硬件构成远动操作远动操作包括单控、程控、遥信全召、遥测全召、遥调、召故测仪数据、故障信号复归等操作。单控即对被控站内某一被控对象（如开关设备）进行的状态控制程控是若干单控操作的有序组合，以卡片的形式预先设定。程控用于较为复杂的控制任务。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成双席监督式遥控方式监控主站的功能及组成调度端的硬件构成遥信全召是调度端下发该令，由RTU将所辖遥信（位置遥信和非位置遥信）状态上报，以便刷新因通讯中断等因素可能引起的状态不一致。遥测全召与遥信全召命令相似，只是RTU要上报的是被控站的遥测量。遥调操作类似于单控操作，操作对象为主变原进电压，操作方式为调档。召故测命令由调度员选中该命令下发RTU，RTU将故测参数上报。故障信号复归是一种无返回遥控。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成本地操作命令管理监控主站的功能及组成调度端的硬件构成调度端功能：（1）实时画面监视（3）状态设置（2）遥控操作（5）历史记录数据曲线显示（4）实时棒形图显示监控主站的功能及组成调度端的硬件构成调度端功能：（6）历史记录数据报表显示（8）事件操作记录（7）通信报文监视（10）故障标定（9）告警记录监控主站的功能及组成调度端的硬件构成调度端功能：（11）打印（13）系统运行日志（12）主备切换监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（3）通信前置处理机通信前置处理机及信道线路和设备是连接监控主站与被控站的桥梁，是监控站与被控站的信息纽带。它主要用来进行远动信息发送、接收和处理，以及与其他计算机系统的通信控制等，从而可以减轻主机的负担，使其腾出更多的时间承担更复杂的任务，加快运算速度，以满足实时控制的要求。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（3）通信前置处理机每个监控站可配备两套通信前置处理机，互为备用。通信前置处理机由高可靠性的工业控制用PC机（配网卡、多串口卡等）、彩色显示器、鼠标和键盘等人机接口设备、计算机操作系统等相应软件、主站调制解调器等构成。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（4）数据维护工作站数据维护工作站是系统基础数据库（静态数据库）的人机接口，主要实现数据编辑、画面编辑、数据库界面（如报表等）生成管理、调度端系统设备状态的监视显示等功能。数据维护工作站由高可靠性的工业控制用PC机（配网卡）、大屏幕彩色显示器、鼠标和键盘等人机接口设备及打印机、计算机操作系统及数据库管理软件等相应软件构成。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（5）工程师终端工程师终端实际上是主机系统的一部分，用于主机应用软件的开发。在系统运行过程中，通过工程师终端命令观察开发人员或维护人员所关心的运行进程、通信数据、部分处理结果提示及一些异常信息提示。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（6）数据终端通信控制器数据终端通信控制器是一个网络接口设备，通过其网络口上网，其串行通信口接慢速设备，如流水记录打印机、报表打印机和模拟屏等。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（7）大幅面模拟大幅面模拟屏用于对被控站状态进行同步显示，并有音响报警、闪光报警、光字牌提示、接触网带电显示、时钟及安全系数等显示功能。通过模拟屏可对整个牵引供电系统进行全线监视。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（8）打印机流水记录打印机对被控站所发生的事件按发生的时间顺序进行流水打印记录，这些记录包括事故记录、预告记录、操作记录、故测数据记录等。一般每个控制台配备一台彩色打印机用于流水记录打印，其工作状态可在操作工作站上进行命令控制。监控主站的功能及组成调度端的硬件构成（8）打印机报表打印机用于定时或随机打印报表，也可根据调度员的指令随机打印所需分类记录。整个监控主站系统可配备一台彩色报表打印机，其工作状态也可由调度员进行命令设置。监控主站的功能及组成调度端的软件构成调度端的软件系统主要以实时数据库为核心，以网络通信子系统、实时数据库系统、关系数据库管理系统为主线，包含图形子系统、画面生成与显示模块、实时柱状图模块、各类报警模块、实时数据库生成模块、曲线显示模块等。调度端的软件系统结构监控主站的功能及组成调度端的软件构成监控主站的功能及组成调度端的软件构成网络通信子系统主要与通信工作站以网络报文规约格式进行通信，通信包括两个方面：一是：通信工作站将现场报文转换成的网络报文及其他广播信息传送到调度工作站；二是：调度工作站需要遥控、遥测时，通过网络报文模块生成网络报文发出到通信工作站。（1）网络通信子系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成实时数据库为调度主机的核心，它主要记录现场各类量的属性，规定各类量的操作方式，如系统中报警、操作允许、操作警告（如两条进线不能同时拉开等）。实时数据库分为状态量、模拟量、脉冲（数字）量及对应的关系量。（2）实时数据库系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成关系数据库管理系统管理和维护SCADA数据库，完成用户对数据库提出的各种操作查询请求。调度工作站设有对数据库进行维护、整理与备份的功能，此功能在数据库服务器和维护工作站上。（3）关系数据库管理系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成调度工作站图形子系统的功能主要是显示各类图形，如被控站所主接线图画面、实时柱状图画面、电流电压功率电度量等监视图画面等。（4）图形子系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成画面生成与显示模块用于将以专用格式存放的图形文件进行显示并且实现与实时数据库的连接，动态反映系统的运行情况。（5）关系数据库管理系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成实时柱状图模块以柱状图的方式显示遥测量的值与实时变化情况。（6）图形子系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成各类报警模块能够对现场的故障进行报警，能够判断越限，记录故障标定，能够将报警的数据送往模拟屏。（7）各类报警模块监控主站的功能及组成调度端的软件构成系统运行之初，实时数据库生成模块可从SCADA数据库中生成实时数据库。（8）图形子系统监控主站的功能及组成调度端的软件构成曲线显示模块用于显示今日数据库的内容，反映今日系统运行的各遥测量的变化情况及发生故障时的系统运行状态，等等。（9）曲线显示模块02RTU的功能被控站的功能及组成RTU的硬件组成RTU的软件组成被控站的功能及组成

被控站（RTU）是城市轨道交通微机监控系统的重要组成部分，主要负责对牵引供电系统的数据采集和操作命令的执行。被控站远动设备装设于轨道交通沿线牵引变电所、分区亭或开闭所内。RTU实际上就是一个微型计算机，称为远方数据终端。被控站的功能及组成RTU的功能（1）数据采集（2）数据通信30%（3）执行命令40%（4）其他辅助功能75%20%被控站的功能及组成RTU的硬件组成

RTU远动设备从外观上看，主要包括控制柜、变送器柜和连接电缆三大部分。两柜采用自立式结构、钢柜架、双开门，具有足够的机械强度（确保设备安装后无晃动、盘架无变形），同时可装备检测用照明灯。柜内端子排的设计应确保运行、检修、调试方便，与电缆连接可靠。被控站的功能及组成RTU的硬件组成RTU柜内设备主要由如下几部分组成：优点控制处理子系统。遥控输出子系统。遥信输入子系统。模拟量输入接口。1234被控站的功能及组成RTU的硬件组成RTU柜内设备主要由如下几部分组成：优点电度量输入接口。故障点参数接口。。通信接口子系统。电源子系统。5678被控站的功能及组成RTU的软件组成其中，数据采集软件用来采集模拟量、开关量、数字量和脉冲量等数据；数据处理软件用来进行数字滤波、越限判断、BCD码转换等；控制软件用来执行收到的遥控、遥调命令；通信软件用来根据约定的通信规约，与调度中心（可能有多个）相互通信；本地人机交互软件用来处理键盘、屏显及打印等操作。被控站的功能及组成RTU的软件组成RTU软件结构主程序框图如图5-6所示。图5-5RTU的软件结构图5-6RTU软件结构主程序框图被控站的功能及组成RTU的软件组成加电开机，先使各外设接口和公用RAM初始化。对于实时性要求较高的任务，如发送、接收、开关动作等，都利用中断方式使其运行最快。（1）初始化（2）开中断被控站的功能及组成RTU的软件组成如果有中断请求，则立刻挂起巡查任务，并进入相应的中断服务程序处理。例如,“接收满”“发送空”等中断信息。值得注意的是，中断本身有优先级区别，高级别的任务可以中断低级别的任务。根据程序约定，巡查任务一般是指定时处理的一些非关键任务，如显示、自检等。（3）中断服务程序（4）执行巡查任务被控站的功能远程维护MODEM

实时打印机报表打印机GPS系统调度员工作站维护工作站拷贝机通道双切网络服务器WEB工作站大屏系统通信系统UPS变电所的监控变电所的监控变电所的监控变电所的监控远程维护被控站的功能被控站的功能

被控站（RTU）是城市轨道交通微机监控系统的重要组成部分，主要负责对牵引供电系统的数据采集和操作命令的执行。被控站远动设备装设于轨道交通沿线牵引变电所、分区亭或开闭所内。RTU实际上就是一个微型计算机，称为远方数据终端。01牵引供电被控站控制对象被控站的功能被控站的功能分配远动执行端（RTU）的发展历史远动执行端(RTU)的功能远动执行端(RTU)的分类被控站的功能被控站的功能被控站的功能牵引供电被控站控制对象变电所、分区所、开闭所、AT所、“V停”控制站、网开关等。保护、测量、控制、计量、远动功能。其他自动设备（重合闸、备自投、故障测距、上网开关、安全自动控制功能、低频/低压自动减载功能、变电站电压无功综合控制功能及负荷控制）。被控站的功能被控站的功能分配继电保护功能都由单独的设备完成。1、继电器保护＋RTU（1）（2）继电器完成保护功能，保护动作后给出节点信息。RTU完成测量、控制功能等传统四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）。被控站的功能被控站的功能分配继电保护功能都由单独的设备完成。2、微机保护＋RTU微机保护装置完成保护功能RTU完成测量、控制功能等传统四遥功能RTU采集保护动作节点信息或与保护装置通信获取保护动作报告被控站的功能被控站的功能分配继电保护功能都由单独的设备完成。2、微机保护＋RTU原来RTU采集继电器的信号节点，变成了采集由微机保护装置给出的节点。被控站的功能被控站的功能分配继电保护装置简单介绍：（1）继电保护装置定义：指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。被控站的功能被控站的功能分配继电保护装置简单介绍：（1）继电保护装置基本任务：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。反应电气元件的不正常运行状态，并发出信号。被控站的功能被控站的功能分配继电保护装置简单介绍：（2）继电保护装置的结构框图电流互感器：一次绕组串联在电力回路中，二次侧额定电流为5A（或1A）电压互感器：一次侧并联在电力回路中，二次侧额定电压为100V(100/V)被控站的功能被控站的功能分配互感器的作用：高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。将一次设备与二次设备隔离，保证设备和人身安全。12被控站的功能远动执行端（RTU）的发展历史第一代---布线逻辑式（继电器式、晶体管式、集成电路的远动装置）特点：所有功能由硬件电路完成。按预定的要求进行设计、使构成装置的各部分电路按固定的时间顺序工作来完成预定的功能。第二代---软件化的远动装置：功能由计算机硬件和完成指定功能的软件（加工程序）来实现，对程序进行修订，就能够改变系统的功能。第三代---网络化的远动装置：“四遥功能”具体实现由其他智能设备完成，远动装置完成调度中心和智能设备的通信中转。

——目前普遍采用被控站的功能远动执行端(RTU)的功能微机RTU（第二代）主要实现常规的“四遥”功能+“遥视”功能一般所说的RTU不包括视频监控前端。1、四遥功能遥信遥测遥控遥调被控站的功能远动执行端(RTU)的功能微机RTU（第二代）主要实现常规的“四遥”功能+“遥视”功能一般所说的RTU不包括视频监控前端。2、事件顺序记录（SOE）监控人员需要及时掌握供电线路事故发生时各断路器和继电保护动作状况及动作时间，以区分事件顺序，做出运行对策和进行事故分析。事件顺序记录SOE的一项重要指标是事件分辨率。分辨率可分为RTU内（即站内）与RTU之间（即站间）两种。被控站的功能远动执行端(RTU)的功能3、系统对时RTU站间SOE分辨率是一项系统指标，它要求各RTU的时钟与调度中心的时钟严格同步。被控站的功能远动执行端(RTU)的功能4、电能采集（PA）采集变电所各条进线和出线以及主变两侧的电度值，传统作法是通过记录脉冲电度表的脉冲来实现，较先进的作法是通过和智能电度表通信获取电度值。被控站的功能远动执行端(RTU)的功能5、自恢复和自检测功能6、与监控中心通讯要求RTU能将采集的现场信息上报控制中心，并能控制中心下达的命令。被控站的功能远动执行端(RTU)的功能7、其它功能以上6项基本功能，一般RTU具有下列功能：当地显示与参数整定输入；一发多收；CRT显示、打印制表等。被控站的功能远动执行端(RTU)的分类从体系结构上：集中式RTU和分布RTU两大类。在采样方式上：直流采样RTU和交流采样RTU两类。从组屏方式上：集中组屏和分散布置两类。从结构上：机柜式RTU、机箱式RTU、壁挂式RTU和单元模块化RTU等几类。1234被控站的功能远动执行端(RTU)的分类1、集中式RTU所有功能由一个设备完成（单CPU结构）。惟一的智能模块，它负责管理其他非智能子模块，并通过两个RS-232C串行口，经调制器Modem分别和两个调度主机通信.AI为模拟量采集模块，它可由若干