自上世紀(jì)90年代，山東科匯電力自動(dòng)化股份有限公司（科匯股份，證券代碼：688681）進(jìn)入鐵路電力自動(dòng)化監(jiān)控領(lǐng)域，先后自主研發(fā)出了鐵路微機(jī)保護(hù)裝置及其當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)、鐵路遠(yuǎn)動(dòng)智能終端（RTU）、貫通/自閉線故障定位測(cè)距裝置和鐵路電力調(diào)度系統(tǒng)主站、視頻監(jiān)控系統(tǒng)主站，產(chǎn)品遍布全國(guó)18個(gè)鐵路局。科匯股份研發(fā)和工程技術(shù)人員實(shí)力雄厚、經(jīng)驗(yàn)豐富，憑借先進(jìn)的技術(shù)、過(guò)硬的產(chǎn)品和完善的服務(wù)，成為鐵路電力用戶(hù)信得過(guò)的方案與產(chǎn)品供應(yīng)商，是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的“鐵路電力一體化綜合監(jiān)控方案專(zhuān)家”。
本著“不斷創(chuàng)新、持續(xù)改進(jìn)”的理念，科匯股份不斷探索鐵路電力用戶(hù)的生產(chǎn)與管理新需求。結(jié)合二十余年鐵路電力監(jiān)控終端和系統(tǒng)軟件的研發(fā)、工程經(jīng)驗(yàn)，推出了功能更加完善的“鐵路電力一體化綜合監(jiān)控平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控與綜合輔助監(jiān)控、管理的完美結(jié)合。
一、背景回顧
鐵路系統(tǒng)10kV電力線路（貫通/自閉線）沿鐵路沿線兩側(cè)敷設(shè)，擔(dān)負(fù)著向沿線行車(chē)信號(hào)設(shè)備以及運(yùn)輸生產(chǎn)和職工生活供電的使命，其可靠運(yùn)行是保證鐵路系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)的必要條件。
鐵路電力的可靠運(yùn)行除了電力設(shè)備本身的狀態(tài)外，還與周?chē)h(huán)境、系統(tǒng)安全等因素息息相關(guān)，外部施工破壞、樹(shù)木侵限、冬季覆冰、夏季雷擊、絕緣子擊穿等時(shí)有發(fā)生，故障多發(fā)，一旦發(fā)生電力故障，極有可能造成運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)癱瘓，打亂運(yùn)輸秩序和周邊生活生產(chǎn)秩序，危及行車(chē)安全，產(chǎn)生難以挽回的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。
由于鐵路線路狹長(zhǎng)，沿線地形地貌復(fù)雜，故障查找困難，實(shí)施其電力監(jiān)控是保證電力可靠性的必要技術(shù)手段。隨著鐵路里程的不斷發(fā)展，其電網(wǎng)容量、用電負(fù)荷不斷增加，對(duì)鐵路電力監(jiān)控提出了更高的要求。從監(jiān)控內(nèi)容和系統(tǒng)融合的技術(shù)角度來(lái)看，鐵路電力監(jiān)控先后經(jīng)歷了單一系統(tǒng)、分布系統(tǒng)、集中系統(tǒng)三個(gè)階段。
目前運(yùn)行的第三個(gè)階段，除電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)外，盡管還在物理空間上實(shí)現(xiàn)了視頻、安防、環(huán)境等綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)，但由于缺少一體化綜合監(jiān)控平臺(tái)，系統(tǒng)間獨(dú)立運(yùn)行，存在信息孤島，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合分析，難以互通互聯(lián)與報(bào)警聯(lián)動(dòng)，制約了生產(chǎn)、管理效率的進(jìn)一步提高。
二、鐵路電力一體化綜合監(jiān)控平臺(tái)方案
為解決電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)與視頻、安防、環(huán)境、消防等綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)的信息孤島問(wèn)題，科匯股份提出了“鐵路電力一體化綜合監(jiān)控平臺(tái)”方案，為用戶(hù)提供高品質(zhì)、高可靠性、高效率的鐵路電力一體化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。
該平臺(tái)集合了鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控和綜合輔助監(jiān)控與管理功能，實(shí)現(xiàn)了各傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息共享、互聯(lián)互通，對(duì)保證鐵路電力安全穩(wěn)定運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)“減員、增效”的管理具有十分重要的意義。
01設(shè)計(jì)原則
鐵路電力一體化綜合監(jiān)控平臺(tái)遵循一體化、模塊化、可靠性、先進(jìn)性、開(kāi)放性的原則，方便后期維護(hù)、升級(jí)。
q 一體化原則
采用統(tǒng)一的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)電力遠(yuǎn)動(dòng)、視頻、安防、環(huán)監(jiān)、消防以及電力線路故障定位測(cè)距等應(yīng)用，方便數(shù)據(jù)共享，易于告警聯(lián)動(dòng)，節(jié)省用戶(hù)投資，方便操作、維護(hù)和管理。
q 模塊化原則
在統(tǒng)一的平臺(tái)上采用獨(dú)立的功能模塊設(shè)計(jì)，各功能模塊根據(jù)實(shí)際需求搭建，既可獨(dú)立運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和數(shù)據(jù)共享，方便聯(lián)防聯(lián)動(dòng)。
q 可靠性原則
F 軟件系統(tǒng)健壯。主站系統(tǒng)軟件、智能監(jiān)控設(shè)備軟件迭代了以往設(shè)計(jì)與運(yùn)行的成功經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛的模擬測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，穩(wěn)定、可靠、高效、多能。
F 關(guān)鍵設(shè)備冗余配置。 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，如各類(lèi)服務(wù)器、工作站等采用冗余熱備配置，主設(shè)備因故障或檢修退出時(shí)，備用設(shè)備自動(dòng)投入運(yùn)行。
F 高可用性設(shè)計(jì)。主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與群集措施，避免單點(diǎn)故障隱患，確保數(shù)據(jù)訪問(wèn)的可靠性、唯一性和快速性；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份同時(shí)進(jìn)行，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)崩潰后，不影響系統(tǒng)的正常使用，不影響近1年內(nèi)的各項(xiàng)歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)。
F 安全的網(wǎng)絡(luò)劃分。上位機(jī)系統(tǒng)采用雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，站所終端設(shè)備采用不同的通信組通過(guò)劃分VLAN接入，保證網(wǎng)絡(luò)通信安全；軟硬件防火墻技術(shù)，防止非法侵入對(duì)系統(tǒng)造成的傷害。
q 技術(shù)先進(jìn)性原則
先進(jìn)的軟件研發(fā)平臺(tái)，系統(tǒng)功能模塊化；完善的故障處理功能，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)分段與定位測(cè)距、區(qū)間管理、數(shù)據(jù)分析管理等功能；突破傳統(tǒng)鐵路電力監(jiān)控模式和范圍，實(shí)現(xiàn)一體化綜合監(jiān)控。
q 開(kāi)放性原則
F 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)沿用客戶(hù)/服務(wù)器（C/S）、瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)選用Oracle或SQL Server。
F 系統(tǒng)軟件具有良好的接入能力，通信接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化；遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約以鐵總104為基準(zhǔn)，可以根據(jù)需要開(kāi)發(fā)新的規(guī)約。
F 系統(tǒng)架構(gòu)具有良好的擴(kuò)展能力，方便擴(kuò)展監(jiān)控容量，增加新的監(jiān)控功能模塊。
02系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
鐵路電力一體化綜合監(jiān)控系統(tǒng)遵循分模塊、分層、數(shù)據(jù)共享的設(shè)計(jì)理念，方便設(shè)備管理和功能劃分，符合鐵路電力自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展方向。
系統(tǒng)由電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)和綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)兩大子系統(tǒng)構(gòu)成，既突出電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控的重要性，又可以兼顧實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、自動(dòng)巡視、自動(dòng)判斷故障位置等監(jiān)控需求;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由下至上包括監(jiān)控設(shè)備層、通訊層、前置處理層、數(shù)據(jù)庫(kù)層、調(diào)度/監(jiān)控層等。
q 監(jiān)控設(shè)備層
包括鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控設(shè)備和綜合輔助監(jiān)控設(shè)備。遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控設(shè)備包括配電所綜自系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)RTU（集中式、分散式、智能斷路器等）；綜合輔助監(jiān)控設(shè)備包括故障定位監(jiān)測(cè)設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、安防監(jiān)測(cè)設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、消防監(jiān)測(cè)設(shè)備，以及接地選線設(shè)備、局放監(jiān)測(cè)設(shè)備等。
q 通訊層
由通訊運(yùn)營(yíng)單位所提供的傳輸通道、設(shè)備到主站所用的通訊接入設(shè)備組成。該層實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備與主站之間數(shù)據(jù)的透明傳輸，為保障電力遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中相對(duì)獨(dú)立，電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)與綜合輔助監(jiān)控類(lèi)系統(tǒng)可以分別采用獨(dú)立的通道。
q 前置處理層
由前置機(jī)與數(shù)采子網(wǎng)交換機(jī)、主站通訊協(xié)轉(zhuǎn)接口設(shè)備、主備數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等組成，即通信處理子系統(tǒng)。該層主要實(shí)現(xiàn)與通訊層的接口轉(zhuǎn)換、通訊和規(guī)約處理。前置機(jī)可以采用主備熱備或N+1配置，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，相互之間可以在故障和檢修時(shí)熱備切換。電力遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)與綜合輔助監(jiān)控類(lèi)數(shù)據(jù)分采別用獨(dú)立的數(shù)采子網(wǎng)接入前置機(jī)。采用獨(dú)立數(shù)采子網(wǎng)，與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行隔離，既可提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，又能提高系統(tǒng)的可靠性。
q 數(shù)據(jù)庫(kù)層
包括電力遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)的主備數(shù)據(jù)服務(wù)器、綜合輔助監(jiān)控系統(tǒng)的主備數(shù)據(jù)服務(wù)器，以及光纖磁盤(pán)陣列與光纖網(wǎng)絡(luò)附件組成存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）。該層主要完成遠(yuǎn)動(dòng)主站參數(shù)保存、數(shù)據(jù)庫(kù)處理、數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)維護(hù)、提供查詢(xún)接口等數(shù)據(jù)處理、保存、查詢(xún)工作。
q 調(diào)度/監(jiān)控層
分為電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度臺(tái)和綜合輔助監(jiān)控臺(tái)兩大類(lèi)。
電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度臺(tái)可根據(jù)需要按照線路區(qū)段進(jìn)行分組，方便調(diào)度操作。每組調(diào)度臺(tái)設(shè)置3臺(tái)工作站，可配置雙顯示器，以有效顯示狹長(zhǎng)的鐵路電力區(qū)間線路，分別管理區(qū)間線路的主供配電所、備供配電所以及區(qū)間線路供電情況；工作站相互配合工作方便倒閘操作與監(jiān)控，無(wú)需在倒閘作業(yè)的時(shí)來(lái)回切換或拖拉畫(huà)面。此外，可配置數(shù)據(jù)分析和打印工作站。同組工作站之間可以互為熱備，用更節(jié)省的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)度層的負(fù)載平衡和冗余配置。
綜合輔助監(jiān)控臺(tái)根據(jù)監(jiān)控內(nèi)容可以分為視頻聯(lián)動(dòng)臺(tái)、安防環(huán)境監(jiān)測(cè)臺(tái)以及故障定位分析臺(tái)。
03系統(tǒng)功能模塊
系統(tǒng)功能模塊包括電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控、綜合自動(dòng)化、隔離開(kāi)關(guān)監(jiān)控、故障定位測(cè)距、視頻監(jiān)控、安防監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、接地故障保護(hù)、局放監(jiān)測(cè)、模擬教學(xué)等功能模塊，全方位滿(mǎn)足鐵路電力領(lǐng)域監(jiān)控需求。
三、調(diào)度/監(jiān)控層部分界面展示
q 電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)主目錄界面
q 輔助監(jiān)控子系統(tǒng)界面
q 故障分段與測(cè)距結(jié)果界面
q 區(qū)間潮流界面
q 安防監(jiān)控模塊界面
q 消防監(jiān)控模塊界面
q 動(dòng)環(huán)監(jiān)控模塊界面
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- 智慧供電與儲(chǔ)能——美國(guó)哥倫比亞大學(xué)徐博倫博士 Introduction to Wholesale Electricity Markets in North America
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