铁道远动系统认识

铁道远动系统运行与维护认识远动系统第一章远动系统构成第二章远动系统发展第三章运动信息与信道第四章远动系统特点第五章远动系统性能指标第六章课程概况01课程概况课程概况按照新调整的中长期铁路网规划，到2022年，中国铁路营业里程将由目前的12万公里增加到15万公里，其中高速铁路客运专线建成3.9万公里。中国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。课程概况高速铁路技术虽然在日本和欧洲率先兴起，但是在中国引进并改造这一技术后，高铁成为中国产业最耀眼的一颗明星。中国高铁5年走过国际上40年的道路、从追赶者变为全球领跑者，这样神奇的速度，缔造了感人肺腑的“高铁精神”，这就是：科学求实、相容并蓄；自主创新、赶超一流；忠诚祖国、拼搏奉献。课程概况课程概况对于任何生产活动都应给以科学的管理，为此，首先必须及时掌握生产的实际情况，然后才能作出正确的判断，使生产过程尽可能维持在最佳状态。采集生产过程的实时数据进行监视和控制是科学管理生产的基础。初级阶段：人工进行。高级阶段：机器承担，按照人的意志自动完成。现代化工业生产特点：生产规模大。汽车、飞机等生产线：几十公里。铁路运输、电力、石油、天然气输送：上千公里。气象、航空、航天：上万公里。各生产部门需相互协调、配合生产过程需统一指挥、管理运筹帷幄之中，决胜千里之外”。课程概况课程概况为了保证系统的正常工作，构成系统的各部分必须在一个调度机构的统一指挥下协调工作。为此，调度机构要随时了解系统各部分在生产过程中的实际情况，并要此基础上作出对生产过程进行指挥的策略。为了使调试工作既满足实时性好，又保证可靠性高，于是便产生了远动，并要综合了自动控制理论、计算机技术和现代通信技术之后迅速发展起来。微型计算机技术通信及接口技术智能控制技术检测与转换技术多媒体技术andmore…微机远动技术课程概况课程概况本课程的研究对象•电力系统远动技术以电力系统为对象的电力生产过程（特别是电能输送）的远程监控技术•电气化铁道远动技术以电气化铁道为对象的电能输送过程的远程监控技术。即，利用远程通信技术，对电气化铁道的供电设备进行的监视和控制。课程概况铁道远动系统运行与维护第一章第二章第三章第四章第五章第六章认识远动系统远动系统构成远动系统发展运动信息与信道远动系统特点远动系统性能指标计算机远动系统监控中心的发展远动系统的发展远动系统的发展电气化铁道远动系统的发展01远动系统的发展远动系统的发展第一代---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---基于PC机和网络技术的远动系统（客户/服务器结构）——目前普遍采用。从硬件设计上划分：片级设计：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。模块级设计：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。系统级设计：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。远动系统的发展计算机远动系统监控中心的发展第一/二代SCADA系统缺点:1软件之间的耦合程度高，系统难于扩展、维护；2软件依赖于硬件平台，不能实现资源重用；3容错性差，局部故障影响整体；4系统开放性差。主机A主机B切换装置通讯设备通讯设备远动系统的发展计算机远动系统监控中心的发展2.第三代SCADA系统缺点:1、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；2、服务器是整个系统的瓶颈。服务器客户机客户机人机接口通信设备外设远动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。具体特征：1、变（配）电所采用综合自动化系统；2、控制中心采用综合调度；3、以上新技术的采用等。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。远动系统的发展电气化铁道远动系统的发展远动技术在20世纪30年代首先用于铁路运输系统40年代用于电力系统。我国在50年代末才在电力系统中采用电气化铁道(简称电铁)远动系统在我国60年代开始研制80年代微机远动的研制成功，才得到了广泛应用。目前：牵引全部采用远动系统，电力逐步采用广泛使用的电铁远动系统均为微机远动系统。铁道远动系统运行与维护第一章第二章第三章第四章第五章第六章认识远动系统远动系统构成远动系统发展运动信息与信道远动系统特点远动系统性能指标

电调开闭所变电 所1变电 所2变电 所3公用电网认识远动系统远动系统的概念与功能电气化铁道远动技术牵引供电系统构成：（1）牵引变电所（2）开闭所（3）分区所（4）AT所（5）站场和区间接触网认识远动系统远动系统的概念与功能2X25kV牵引供电系统由2座牵引变电站和4个供电臂构成，每座变电站设置2台变压器，每个变电站的一台变压器向2个供电臂供电，第二台变压器保持固定备用。容量90MVA。•变电站1在29.9公里处。•变电站2在89.9公里处。认识远动系统远动系统的概念与功能7座自耦变压器站设置在2X25KV系统的4个供电臂上。容量15MVA。ATS12.000kmATS215.000kmATS345.000kmATS460.000kmATS575.000kmATS6105.000kmATS7115.900km认识远动系统远动系统的概念与功能牵引变电所认识远动系统远动系统的概念与功能高速铁路沿线设置电力变配电所从地方供电引入电源，通过两回10kV电力贯通线连接，并给区间各用电点设置的10kV箱式变电站供电,由变配电所、贯通线和箱式变电站构成高速铁路电力供电网络。通讯网络SCADA地方电源地方电源地方电源综合贯通综合贯通箱变一级贯通箱变箱变箱变变配电所变配电所变配电所一级贯通认识远动系统远动系统的概念与功能远程监控对象•各断路器、隔离开关的状态，信号、事故继电器的状态；•进线三相电压、电流、功率、电能，馈线电压、电流、功率、电能，接触网故标；•对断路器、电动隔离开关的切换控制；•对电压、无功的调节。认识远动系统01远程监控系统的应用基本概念监控系统的基本功能监控系统的社会和经济效益远动主要任务认识远动系统基本概念1.监控系统凡是基于计算机的生产过程的监视、监测、控制、管理的系统都可称之为监控系统。2.远动技术监控系统调度端（控制中心）与执行（被控）端之间实现遥控、遥信、遥测、遥调、遥视技术的总称。3.遥控YK：（Romote-Control,Telecontrol）从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开关的“分”、“合”、故障信号的复归等。4.遥信YX：(Telesignal)将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。如开关位置信号、报警信号等。5.遥测YC：(Telemetering)将被控站的某些运行和环境参数传送给调度端。如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气认识远动系统基本概念参数，温/湿度、接触网故障点的距离等非电参数。6.遥调YT：(Teleadjusting)调度端直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整。如变压器电压等。7.遥视YS：（Teleseeing，RemoteVideoMonitoring）现场重要设备的运行状态、重要场所的环境状态等通过视频图像传送到调度端，安全监视。8.SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisitionSystem)能够完成常规“四遥”功能的监视控制和数据采集系统。简称远动系统（TelecontrolSystem，或Remote-ControlSystem。9.调度自动化系统(DispatchingAutomationSystem)SCADA＋数据处理和管理功能＋与其它系统联网＋在线培训、辅助决策等功能。有时也常简称为远动系统。认识远动系统远程监控系统的应用重要设备和关键过程的监控发电厂、化工厂、生产线管理、机械人、机件臂系统、各种工业锅炉监控保护系统、其它各种需要远程实时监控的设备。地理分布或无人值守的监控系统：无线通讯基站网、电力系统变电站和配电网、铁路系统电力系统调度网、铁路系统道口，信号管理系统、坝体、隧道、桥梁、机场和码头等安全监控网、石油和天然气等管道监控管理系统、地铁、轻轨电力调度系统、交通安全监侧、城市供热、供水系统监控和调度、环境、天文等无人检测网络的管理。认识远动系统监控系统的基本功能数据传输网络功能测量功能控制功能报警功能指示功能累加功能事件顺序功能认识远动系统监控系统的社会和经济效益提高了生产和运行管理的安全性能和可靠程度；生产配方管理自动化大大提高产品的质量和生产效率；减低了生产人员面临恶劣工作环境的可能性，保证工作过程中第一线的人员的安全性；减少不必要的人工浪费；通过生产过程集中控制和管理，提高企业的竞争能力；通过对设备生产趋势的保留和处理，提高预测突发事件的能力，紧急情况下的快速反应和处理能力,减少生命和财产的损失，带来潜在的社会和经济效益。认识远动系统远动主要任务1.集中监视，提高安全经济运行水平；2.集中控制，提高劳动生产率。铁道远动系统运行与维护第一章第二章第三章第四章第五章第六章认识远动系统远动系统构成远动系统发展运动信息与信道远动系统特点远动系统性能指标远动信息的传输模式远动信息远动信息与远动信道常用的远动信道01远动信息与远动信道远动信息遥测信息：各种运行参数，分为电量和非电量两类。遥信信息：断路器、隔离开关等的状态信号。遥调信息：改变运行设备状态的命令。必须进行返送校核。无误才能发送执行命令。遥控信息：传送改变运行设备参数的命令。—遥视上行信息：遥测和遥信信息。事件顺序记录，返送时钟报文和遥控返送校核信息等。下行信息：遥调信息遥控信息。对时功能中设置时钟召唤时钟命令，装置复归，广播命令等。远动信息与远动信道远动信息的传输模式循环传输模式CDT（CyclicDataTransmission）方式：以被控端为主，被控站的远动信息按规约规定组成帧，再编排帧的顺序，周期性地以循环方式向调度端传送。信息传送是周期性的，发端不顾及收端的需要，也不需收端给以回答。问答传输模式Polling（查询）方式：调度端与被控端采用一问一答的方式进行通讯。调度端需要主动向被控端发送查询报文，被控端按调度端的查询要求发送回答报文。要保证调度端发问后收到正确的回答，必须保证有上下行信道。远动信息与远动信道常用的远动信道信道（通道）：信号传输时经过的通道。远动通道：传输远动信号的通道。专用有线信道：由远动装置产生的远动信号，以直流电的幅值、极性或交流电的频率在架空明线或专用电缆中传送。常作近距离传输。电力线载波信道：载波电话，远动信号占用一个话路（音频段）：0.3-3.4kHz。直接利用电力线作信道，无需额外投资，结构坚固。无线电信道：由发射机、发射天线、自由空间、接收天线和接收机组成。利用自由空间传输，不需架设通信线路，可节约大量金属材料并减少维护工作量。微波信道：频率300MHz－300GHz的无线电传播信号。直线传播，远距离时设中继站。频带宽，传输稳定，方向性强，保密性好。光纤信道：电光转换、光信号传播，光电转换过程。信道容量大，衰减小，不受外界电磁场干扰，误码率低。铁道远动系统运行与维护第一章第二章第三章第四章第五章第六章认识远动系统远动系统构成远动系统发展运动信息与信道远动系统特点远动系统性能指标远动系统的构成01

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）远动系统的构成远动系统的构成远动系统：对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统。包括：厂站端远动装置，调度端远动装置和远动通道。远动系统的构成远动系统的构成系统主要由三大部分组成，即装设于铁路分局（局）调度所（中心）的监控主站（调度端），装设于铁路沿线牵引变电所（分区亭、开闭所等）的远方终端装置（RTU，亦称被控站或执行端）及从铁路通信系统中分离出来的远动通道。监控主站通信设备通信设备被控站远动通道通信线路远动系统的构成远动系统的构成远程维护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远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成远动系统的构成铁道远动系统运行与维护第一章第二章第三章第四章第五章第六章认识远动系统远动系统构成远动系统发展运动信息与信道远动系统特点远动系统性能指标运动系统容量可靠性远动系统的性能指标实施性抗干扰能力01运动系统性能指标可靠性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。2.可靠性包括两个方面装置本身的可靠性，信息传输的可靠性。3.每个设备可靠性平均故障间隔时间(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。运动系统性能指标可靠性可靠性指标•平均故障间隔时间MTBF(MeanTimeBetweenFaailure)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=设备状态时间t正常故障正常正常故障平均MTBFMTTR•远动系统要求：R1≥2000A1≥99.00%MTBF:可用率A: R2≥4000R3≥8760 A2A3 ≥99.75%≥99.95%运动系统性能指标可靠性系统可靠性：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。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。运动系统性能指标运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路运动系统性能指标实时性“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%运动系统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。抗干扰措施（1）硬件抗干扰（2）软件抗干扰铁道远动系统运行与维护本章小结第一章本章小结小结1、基本内容：明确监控（远动）概念、基本功能、主要任务；了解监控系统的基本结构、分类、性能指标和发展；了解电铁监控系统与电力监控系统的区别。2.本章重点：监控系统基本概念、结构、性能指标、电铁远动系统的特点。本章小结思考题1.监控（远动）系统的主要由哪几部分组成？系统的主要作用和功能是什么?2.监控（远动）系统的性能指标有哪些？3.电铁远动系统的特点有哪些？铁道远动系统运行与维护第一章第二章第三章第四章第五章第六章认识远动系统远动系统构成远动系统发展运动信息与信道远动系统特点远动系统性能指标通讯结构干扰电气化铁道远动系统的特点系统功能及容量可靠性通讯媒介01电气化铁道远动系统的特点干扰与电力系统远动监控系统相比，铁路远动系统：电气化铁道供电系统，也称为牵引供电系统(TractionPowerSupplySystem)，是电力系统的一个特殊用户，它的特殊性决定了电气化铁道的远动系统(电铁远动系统、铁路电力远动系统)与电力系统中的远动系统(电力远动系统)有共性，也有区别。它们的基本功能和作用是一样的，但系统结构、网络拓扑以及一些具体技术和要求又不尽相同。主要表现在：1、干扰：牵引供电系统的负荷——电力机车，目前大多采用整流型的交—直流传动。由于采用晶闸管整流，因而