引言
　　地鐵的供電系統(tǒng)為地鐵運營提供電能七咧。無論地鐵列車還是地鐵中的輔助設施都依賴電能燥及。地鐵供電電源一般取自城市電網(wǎng)萤榔，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送或變換攘活，然后以適當?shù)碾妷旱燃壒┙o地鐵各類設備蠢涝。
　　地鐵全面采用變電站自動化設計，由于變電站數(shù)量多阅懦、設備多和二，在加上其完善的綜合功能，信息交換量大耳胎，而且要求信息傳輸速度快和準確無誤惯吕。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)至關重要怕午，是確保整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵废登。
　　變電站自動化系統(tǒng)，經(jīng)過幾代的發(fā)展郁惜，已經(jīng)進入了分散式控制系統(tǒng)時代骑科。遙測洲猿、遙信披腻、遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成寸潦，并將這些信息通過通訊系統(tǒng)送至后臺計算機系統(tǒng)抚言。變電站自動化的綜合功能均由后臺計算機系統(tǒng)承擔臭杰。
　　將變電站中的微機保護拷拥、微機監(jiān)控等裝置通過計算機網(wǎng)絡和現(xiàn)代通信技術集成為一體化的自動化系統(tǒng)牵深。它取消了傳統(tǒng)的控制屏臺、表計等常規(guī)設備仲寇，因而節(jié)省了控制電纜制沦，縮小了控制室面積。
　　地鐵變電站自動化系統(tǒng)組成
　　在本地鐵變電站自動化系統(tǒng)設計中购具，采用分層分布式功能分割方案榛青。系統(tǒng)縱向分三層，即變電站管理層惯醇、網(wǎng)絡通訊層和間隔設備層曙惋。分層式設計有利于系統(tǒng)功能的劃分，結(jié)構清晰明了款野。系統(tǒng)采用集中管理妙声、分散布置的模式，各下位監(jiān)控單元安裝于各開關柜內(nèi)侮增，上位監(jiān)控單元通過所內(nèi)通信網(wǎng)絡對其進行監(jiān)視控制年铝。變電站自動化系統(tǒng)需要對35kV交流微機保護測控裝置、直流1500kV牽引系統(tǒng)微機保護測控裝置月腋、380/220V監(jiān)測裝置蟀架、變壓器及整流器的溫控裝置、直流/交流電源屏等設備進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集榆骚。
　　由于可編程序控制器技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展片拍，已經(jīng)相當成熟。其品種齊全寨躁，功能繁多穆碎，己被廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。用PLC來實現(xiàn)地鐵變電站自動化的RTU功能职恳，能夠很好地滿足“三遙”的要求所禀。本系統(tǒng)采用了Modicon Quantum系列PLC，來實現(xiàn)變電站自動化的RTU功能放钦。Quantum具有模塊化色徘，可擴展的體系結(jié)構，用于工業(yè)和制造過程實時控制操禀。對應于變電站的電壓等級和點數(shù)的多少褂策，可以選用大、中颓屑、小型不同容盈的PLC產(chǎn)品般六。
　　隨著當?shù)乇Ｗo裝置功能的日益強大，可以通過與保護裝置的通訊來實現(xiàn)遙控和遙信功能饵卸。一些特殊要求的情況下铲苹，采用DI, DO, AI模塊來實現(xiàn)遙控和遙信彰饭。使用PLC的DI模塊來實現(xiàn)遙信、用PLC的DO模塊來實現(xiàn)遙控镐刽、用PLC的AI模塊來實現(xiàn)遙測肤贮、用PLC的通信功來完成與微機保護單元的通訊。利用PLC的各種模塊可以很方便的實現(xiàn)“三遙”基本功能汪阱。
　　地鐵變電站自動化系統(tǒng)設計
　　1搭艺、系統(tǒng)結(jié)構
　　變電站管理單元內(nèi)的主監(jiān)控部分采用可編程控制器PLC。CPU模塊采用80586處理器瘟甩，主頻66MHz啤兆，內(nèi)存2M，并配有存放數(shù)據(jù)嘲谚、可調(diào)參數(shù)和軟件的RAM和FLASH MEMORY狼楔。能對CPU及I/O進行自診斷。
　　電源模塊缴渊，采用冗余配置赏壹。電源采用冗余配置，系統(tǒng)輸人兩路直流電源衔沼，保證系統(tǒng)在1路電源失電時蝌借，系統(tǒng)仍可無擾動安全運行，提高系統(tǒng)的可靠性指蚁。通訊模塊采用Modbus+通訊模塊菩佑。

　　間隔層的微機保護裝置經(jīng)過RS一485總線分成幾個組，連接到網(wǎng)橋的Modbus通訊口上凝化，通過網(wǎng)橋收集數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)通過MB+網(wǎng)絡送到主監(jiān)控單元PLC稍坯。
　　系統(tǒng)的主監(jiān)控單元可通過可編程網(wǎng)橋編制不同的規(guī)約，滿足與不同智能設備之間的接口需要搓劫。MODBUS網(wǎng)橋NW-BM85C002 MB+網(wǎng)橋/多路轉(zhuǎn)換器瞧哟，每臺網(wǎng)橋具有4個通訊口與間隔層的智能設備通訊，網(wǎng)橋?qū)ODBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)化枪向，通過 MB十網(wǎng)絡與PLC建立網(wǎng)絡通訊勤揩，同時在中央信號屏中還配有可編程網(wǎng)橋NW一BM85C485，通過MB+網(wǎng)絡與PLC連接糠牍，每個可編程網(wǎng)橋具有四個通訊協(xié)議可編程的RS一485口产掂，在本方案中對其中的兩個口進行編程，使之通過IEC一60870-7-101與中央控制中心通訊卑我。
　　系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊層向上通過可編程網(wǎng)橋的RS一422接口采用IEC60870-5-101國際標準規(guī)約實現(xiàn)與控制中心通訊;向下網(wǎng)絡通訊層通過網(wǎng)橋RS-422接口MODBUS標準規(guī)約實現(xiàn)與主變電站內(nèi)的各開關柜或保護屏內(nèi)的微機綜合保護測控單元等智能裝置通訊辅及，滿足變電所綜合自動化系統(tǒng)控制、測量、保護的技術要求朴蛔。通過網(wǎng)橋與智能設備及控制中心通訊唁谣，由網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，降低PLC的CPU模塊負荷率为毛，提高系統(tǒng)的可靠性。
　　配置液晶顯示器顺鸯，用于變電所內(nèi)監(jiān)控芦格、軟件維護，設備調(diào)試尊捞，站控層操作等人機接口俄删。帶有液晶顯示器實現(xiàn)站內(nèi)數(shù)據(jù)的顯示和控制。液晶顯示以漢字實時顯示所內(nèi)所有事故奏路、預告信號畴椰、所內(nèi)各微機綜合保護測控單元的運行狀態(tài)。事件變位的內(nèi)容鸽粉、時間等斜脂。當多個事故信號同時發(fā)生時，液晶顯示報警裝置按新舊次序触机，在所內(nèi)時間分辨率的范圍內(nèi)依次顯示各種信息帚戳，并能存儲。操作員通過按鈕對顯示進行選擇儡首，必要時操作員可通過該組操作按鈕對開關進行所內(nèi)集中控制片任。
　　“就地一遠方”控制切換裝置。為便于系統(tǒng)運行的需要蔬胯，在中央信號屏內(nèi)裝有“就地一遠方”切換開關对供，實現(xiàn)就地控制和遠方控制之間的方式切換和閉鎖。在變電站控制上氛濒，方便分層控制和管理产场。
　　系統(tǒng)的電源采用冗余配置，系統(tǒng)輸人兩路直流電源徙掠，保證系統(tǒng)在一路電源失電時恃葫，系統(tǒng)仍可無擾動安全運行，提高系統(tǒng)的可靠性乌窿。
　　2悉镜、開放式、宜擴展性設計
　　可以與滿足相應標準規(guī)約（profibus, spabus, modbus等）的其它公司相關的（IED）互聯(lián)進行信息交換庙炮。充分考慮到變電站擴建后谱、改造等因素，間隔層設備基于模塊式標準化設計，可根據(jù)要求隨意配置刷桐，變電站層設備設置靈活粥谐。
　　網(wǎng)絡通訊層設計考慮到工業(yè)以太網(wǎng)、CAN痛只、422漾群、modbus+等現(xiàn)場總線的接口設計，能充分滿足大流量實時數(shù)據(jù)傳送的實時性和可靠性漱竖。
　　3禽篱、軟件設計
　　PLC軟件方面，由于PLC以循環(huán)掃描和中斷兩種方式來執(zhí)行程序馍惹。為了完成所有RTU功能躺率，PLC采用循環(huán)掃描方式，與各個間隔層保護單元進行通訊万矾。通過Modbus總線悼吱，讀取各個保護單元的遙測、遙信信息良狈，同時通過總線通訊對各個智能保護裝置進行設點操作后添，實現(xiàn)對開關的遙控功能。本系統(tǒng)采用了Quantum系列PLC配套的con-cept編程軟件中的FBD方式薪丁，進行了PLC的組態(tài)吕朵，實現(xiàn)了變電站自動化的三遙功能。
　　遙信的實現(xiàn)窥突，有兩種方式努溃。一種是通訊方式，當變電站設備發(fā)生變位時阻问，通過PLC與智能保護裝置的通訊檩翁，讀取變位的信息到PLC中，并將其上送給控制中心族逻。另一種為D工模塊方式景絮，通過連接設備的位置繼電器，PLC的DI模塊能夠感知設備的變位信息崎络。
　　遙測的實現(xiàn)也包含兩種方式说悄。一種是通訊方式，PLC通過與智能保護裝置的通訊颗酷，實時獲取保護裝置采集的遙測量信息合圃，相當于由保護裝置完成現(xiàn)場級的采集功能。另一種為AI模塊方式戏丽，由PLC自己來完成現(xiàn)場的遙測量采集砂猿，并將采集到的數(shù)據(jù)存放在R A M中谷庐。網(wǎng)橋?qū)AM中的遙測量信息，作為二級數(shù)據(jù)铲醉，實時的與控制中心進行通訊拘绳。
　　網(wǎng)橋中的報文接收分析程序分析控制中心傳來的報文，如果分析認為其是遙控報文脆丁，對其進行報文解析世舰，將獲取的遙控對象信息寫入PLC，由PLC程序與智能保護裝置通訊槽卫，來完成遙控功能冯乘。
　　4、系統(tǒng)功能及特點
　　變電站自動化實施對變電站各種設備進行實時控制和數(shù)據(jù)采集晒夹，實現(xiàn)對各種設備的微機控制、監(jiān)視姊氓、邏輯閉鎖丐怯、微機測量以及實現(xiàn)所間開關聯(lián)跳功能。
　　變電站自動化系統(tǒng)的特點:
　∠韬帷（1）完善的自檢功能读跷，除通過通信對各單元進行監(jiān)控外，各單元中保護和監(jiān)控模塊都具有極強的自檢功能禾唁，同時二者相互監(jiān)視效览，一旦發(fā)生異常，及時報警穗狞，提高系統(tǒng)運行可靠性踱封。
　　（2）開關凭衩、刀閘狀態(tài)信息采用常開及常閉雙位置接點脏诈，通過軟件判斷其合法性。
　』盼弧（3）監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RTU锯政，各智能模塊采集的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線上傳到通訊控制器。
　∽酉（4）取消了常規(guī)光字牌尚档，采用計算機模擬光字牌，并按不同電壓等級的分層模式來顯示彪性。
　〔拭贰（5）簡化防誤閉鎖設計，重要設備之間用硬接線實現(xiàn)閉鎖功能稍记，綜合自動化軟件具備軟件邏輯判別功能固啡，但考慮到已有運行和檢修經(jīng)驗切油，一般不在后臺軟件中進行閉鎖。
　∶汀（6）對暫態(tài)變位信號澎胡，經(jīng)軟件處理，采用自保持方式娩鹉，未經(jīng)人工確認信號不會消失攻谁。
　　結(jié)束語
　　在實際運行中，網(wǎng)橋與控制中心的雙通道設計弯予，給運營和檢修帶來了很大的便利戚宦。因為是軟件自動切換，克服了進口系統(tǒng)手動切換通道的缺點锈嫩，通道的狀態(tài)由軟件來判斷受楼，大大提高了發(fā)現(xiàn)問題的及時性。雙通道同時出現(xiàn)故障的概率并不是很高呼寸，實際運營中有在備用通道長時間運行的情況艳汽，這樣就給檢修人員預留了充足的時間來檢查問題。
　　PLC硬件由于應用工業(yè)級可靠性設計对雪，因此實際運行中非澈雍可靠，絕少出現(xiàn)死機的情況树颖，可靠性遠高于采用windows操作系統(tǒng)的通用計算機若战，很好的滿足了供電監(jiān)控的要求。從交付使用到現(xiàn)在PLC還沒有出現(xiàn)過硬件故障效聂，凸顯了PLC對地鐵的潮濕瞪澈、高溫環(huán)境的適應性。模塊化的設計也使的系統(tǒng)的檢修和更換更為便捷枷澜。
　　需要更改進的方面汽心，就是對通信的改進。由于設計中沒有采用光纖通訊模塊拓嗽，各設備對由絕緣檢修和線纜破損竄進來的高壓電熏疾，不能非常有效的隔離，會造成設備的高壓擊穿尖初，造成不必要的損失葵昂，計劃在今后的設計中對于高電壓的隔離方面加以改進，就可以很好的避免這種問題纯末。

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