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電氣化下鐵路電力調(diào)度技術(shù)論文
與傳統(tǒng)的鐵路電力調(diào)度相比，電氣化下的鐵路電力運(yùn)行控制，更為集中統(tǒng)一，也更為復(fù)雜。各種發(fā)電、變電、輸電配電和用電設(shè)備，在同一瞬間，按著同一節(jié)奏，遵循著統(tǒng)一的規(guī)律，有條不紊地運(yùn)行著。鐵路電力調(diào)度的控制目標(biāo)就是始終保持鐵路電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，安全可靠地向鐵路部門提供合乎質(zhì)量的電能；在電力系統(tǒng)發(fā)生偶然事故的時(shí)候，迅速切除故障，盡早恢復(fù)鐵路電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
1鐵路電力調(diào)度SCADA／EMS系統(tǒng)及其子系統(tǒng)
1．1支撐平臺(tái)子系統(tǒng)支撐平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的最重要基礎(chǔ)．有一個(gè)好的支撐平臺(tái)，才能真正地實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)，數(shù)據(jù)共享。支撐平臺(tái)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、圖形管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)運(yùn)行管理等。
1．2SCADA子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸及處理，計(jì)算機(jī)與控制，人機(jī)界面及告警處理等。
1．3PAS子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、狀態(tài)估計(jì)、在線潮流、靜態(tài)安全分析、無(wú)功優(yōu)化、故障分析及短期負(fù)荷預(yù)報(bào)等一系列高級(jí)應(yīng)用軟件。
1．4調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)（DTS）包括電網(wǎng)仿真、SCADA／EM系統(tǒng)仿真和教員控制機(jī)三部分。調(diào)皮員仿真培訓(xùn)（DTS）與實(shí)時(shí)SCADA／EMS系統(tǒng)共處于一個(gè)局域網(wǎng)上，DTS本身由兩臺(tái)工作站組成，一臺(tái)充當(dāng)電網(wǎng)仿真和教員機(jī)，另一臺(tái)用來(lái)仿真SCADA／EMS和兼做學(xué)員機(jī)。
1．5AGC／EDC子系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制和在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度（AGC／EDC）是對(duì)發(fā)電機(jī)出力的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅能夠保證系統(tǒng)頻率合格，還能保證系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的功率符合合同規(guī)定范圍，同時(shí)，還能使全系統(tǒng)發(fā)電成本最低。
1．6調(diào)度管理信息子系統(tǒng)（DMIS）調(diào)度管理信息系統(tǒng)屬于辦公自動(dòng)化的一種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，一般并不同于SCADA／EMS系統(tǒng)的范圍。它與具體電力公司的生產(chǎn)過(guò)程、工作方式、管理模式有非常密切的聯(lián)系、因此總是與某一特定的電力公司合作開(kāi)發(fā)，為其服務(wù)。當(dāng)然，其中的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)手段應(yīng)當(dāng)是共同的。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用三網(wǎng)機(jī)制。主網(wǎng)為l00M平衡負(fù)荷雙網(wǎng)，由智能化100M堆棧式交換機(jī)來(lái)連接系統(tǒng)服務(wù)器和主網(wǎng)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)。雙主網(wǎng)均可提供多口的100M交換能力并可進(jìn)行擴(kuò)展。兩臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器選用RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）64位機(jī)，并配有磁盤陣列，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的熱備用以及信息的熱備份。各工作站也優(yōu)先選用64位機(jī)，都能從硬件上支持100M雙網(wǎng)或多網(wǎng)運(yùn)行并支持標(biāo)準(zhǔn)商用數(shù)據(jù)庫(kù)，又能集成其它符合國(guó)際標(biāo)形的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。工作站系列產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)，易于擴(kuò)充升級(jí)。主網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)，依其重要性和應(yīng)用的需要，可選用雙節(jié)點(diǎn)備用、多節(jié)點(diǎn)備用或共享方式運(yùn)行。主網(wǎng)雙網(wǎng)配置可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷熱平衡及熱備用雙重使命。在雙網(wǎng)均正常情況下，雙網(wǎng)自動(dòng)保持負(fù)荷平衡。當(dāng)其中一網(wǎng)故障．另外一網(wǎng)就完全接管全部的通信負(fù)荷，在單網(wǎng)方式下亦可保證系統(tǒng)100％可靠性。系統(tǒng)通過(guò)MIS服務(wù)器或網(wǎng)橋與電力公司管理信息系統(tǒng)MIS連接，通過(guò)插入第三網(wǎng)來(lái)隔離連接MIS系統(tǒng)。還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)相連。
2．1系統(tǒng)服務(wù)器系統(tǒng)服務(wù)器運(yùn)行Sybase商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)保存所有歷史數(shù)據(jù)、登錄各類信息：各種電網(wǎng)管理信息、地理信息系統(tǒng)（GIS）所需的多種信息、各類設(shè)備信息和用戶信息等。其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能可方便用戶查詢和統(tǒng)計(jì)各種數(shù)據(jù)。
2．2SCADA工作站SCADA工作站為雙機(jī)熱備用，主要運(yùn)行SCADA軟件及AGC／EDC軟件，完成基本的SCADA功能和AGC／EDC控制與顯示功能。SCADA工作站通過(guò)2組終端服務(wù)器接收各廠站RTU信息。兩組終端服務(wù)器直接掛在網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、雙通道的自動(dòng)／手動(dòng)切換，承擔(dān)前置系統(tǒng)信息處理以及網(wǎng)絡(luò)信息流優(yōu)化功能。
2．3PAS工作站PAS是各種電力系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件的簡(jiǎn)稱。PAS工作站用于各項(xiàng)PAS計(jì)算以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)PAS功能，如潮流計(jì)算、短路計(jì)算等，并保存PAS的計(jì)算結(jié)果，如某些結(jié)果需歷史保存、則同時(shí)保存到商用數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。
2．4調(diào)度員工作站調(diào)度員工作站承擔(dān)對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作的功能，實(shí)時(shí)顯示各種圖形和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)功能調(diào)用。其實(shí)，在主網(wǎng)的每個(gè)工作站上都可以顯示SMA數(shù)據(jù)、PAS數(shù)據(jù)、DTS數(shù)據(jù)、DMS數(shù)據(jù)及GIS數(shù)據(jù)，但其它工作站沒(méi)有對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行操作控制的權(quán)限。
2．5配電自動(dòng)化工作站配電自動(dòng)化工作站完成配電自動(dòng)化管理功能，其地理信息系統(tǒng)（GIS）功能極強(qiáng)。
2．6DTS工作站DTS是調(diào)度員仿真培訓(xùn)的簡(jiǎn)寫。最好用兩臺(tái)機(jī)，一臺(tái)為教員機(jī)，另一臺(tái)為學(xué)員機(jī)，可通過(guò)圖形界面進(jìn)行直觀操作。也有用一臺(tái)機(jī)進(jìn)行仿真培訓(xùn)的。
2．7調(diào)度管理工作站調(diào)度管理工作站負(fù)責(zé)與調(diào)度生產(chǎn)有關(guān)的計(jì)劃和運(yùn)行設(shè)備的管理。
2．8電量管理工作站電量管理工作站實(shí)現(xiàn)電量的自動(dòng)查詢、記錄、獎(jiǎng)罰電量的計(jì)算等功能。
2．9網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，系統(tǒng)采用高速雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證信息能高速可靠傳輸，集中器（hub）可靈活配置，既可以采用高速以太網(wǎng)交換機(jī)，也可以來(lái)用堆棧式高速hub等。網(wǎng)絡(luò)還配有路由器實(shí)現(xiàn)x．25通信協(xié)議，能方便地與廣域網(wǎng)互連或與其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，也可與上級(jí)或下級(jí)調(diào)度交換信息。
3軟件環(huán)境
3．1操作系統(tǒng)采用UNIX操作系統(tǒng)，它是一種多用戶，多任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，其先進(jìn)的進(jìn)程調(diào)度策略和占先內(nèi)核技術(shù)，保證了實(shí)時(shí)性要求，井有很強(qiáng)的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。任何一個(gè)進(jìn)程決不能訪問(wèn)到非法地址。UNIX是安全性最高的操作系統(tǒng)，可以不受病毒侵害�，F(xiàn)有微機(jī)上所有病毒都不會(huì)感染到UNIX操作系統(tǒng)的機(jī)器上，不會(huì)因感染病毒導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰。網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP／IP協(xié)議，它是目前使用最多，也是最安全的協(xié)議之一。
3．2系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)采用目前效率最高、采用客戶／服務(wù)器（Client／Server）模式的Sybase商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；圖形采用Motif界面；核心程序全部采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言C＋＋編寫；集成Excel作為制表工具，可方便地生成圖文并茂的圖形報(bào)表；提供x．25通信協(xié)議，可方便地與廣域網(wǎng)通信，或與上／下級(jí)調(diào)度交換信息；提供多媒體功能，具有語(yǔ)音編輯和圖像顯示功能。
4系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
對(duì)鐵路電力調(diào)度這種大型的開(kāi)放式的分布式系統(tǒng)，軟件結(jié)構(gòu)要求開(kāi)放、通用、模塊化。系統(tǒng)采用的軟件均為國(guó)標(biāo)通用軟件，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，便于與其它系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)軟件分為三層：數(shù)據(jù)層、程序?qū)雍屯ㄐ殴芾硐到y(tǒng)層。
（1）數(shù)據(jù)層主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)以及它們的存儲(chǔ)歷程。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)分布于各臺(tái)計(jì)算機(jī)中，支持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)圖形顯示；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存干兩臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器中，互為熱備用，用于保存歷史數(shù)據(jù)、各種登錄數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)各種參數(shù)。
�。�2）上層應(yīng)用程序主要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，如SCADA、PAS、DTS等，并提供良好的人機(jī)接口和管理工具，方便用戶使用。
�。�3）通信管理系統(tǒng)用于網(wǎng)絡(luò)的管理及通信任務(wù)的管理，它對(duì)上層應(yīng)用程序屏蔽具體的網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，保證通信進(jìn)程之間實(shí)現(xiàn)高速、可靠和標(biāo)準(zhǔn)的通信。這些通信進(jìn)程可能在同一臺(tái)機(jī)器上，也可能分布于多臺(tái)計(jì)算機(jī)中。
5結(jié)語(yǔ)
電氣化下的鐵路調(diào)度系統(tǒng)采用自動(dòng)化設(shè)備和以及智能系統(tǒng)，符合鐵路行車向著高速、大密度方向發(fā)展的客觀需要，也是鐵路電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，廣大鐵路電力工作人員任重道遠(yuǎn)，建設(shè)性能更穩(wěn)定、功能更強(qiáng)大、更開(kāi)放、更容易擴(kuò)展的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管控一體化。
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