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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)生偶然事故的時候，迅速切除故障，盡早恢復(fù)鐵路電力系統(tǒng)的正常運行。
1鐵路電力調(diào)度SCADA／EMS系統(tǒng)及其子系統(tǒng)
1．1支撐平臺子系統(tǒng)支撐平臺是整個系統(tǒng)的最重要基礎(chǔ)．有一個好的支撐平臺，才能真正地實現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一平臺，數(shù)據(jù)共享。支撐平臺子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)管理、圖形管理、報表管理、系統(tǒng)運行管理等。
1．2SCADA子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸及處理，計算機與控制，人機界面及告警處理等。
1．3PAS子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計、在線潮流、靜態(tài)安全分析、無功優(yōu)化、故障分析及短期負(fù)荷預(yù)報等一系列高級應(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)仿真和教員控制機三部分。調(diào)皮員仿真培訓(xùn)（DTS）與實時SCADA／EMS系統(tǒng)共處于一個局域網(wǎng)上，DTS本身由兩臺工作站組成，一臺充當(dāng)電網(wǎng)仿真和教員機，另一臺用來仿真SCADA／EMS和兼做學(xué)員機。
1．5AGC／EDC子系統(tǒng)自動發(fā)電控制和在線經(jīng)濟調(diào)度（AGC／EDC）是對發(fā)電機出力的閉環(huán)自動控制系統(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，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發(fā)，為其服務(wù)。當(dāng)然，其中的設(shè)計思路和實現(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堆棧式交換機來連接系統(tǒng)服務(wù)器和主網(wǎng)計算機節(jié)點。雙主網(wǎng)均可提供多口的100M交換能力并可進行擴展。兩臺系統(tǒng)服務(wù)器選用RISC（精簡指令集計算機）64位機，并配有磁盤陣列，以實現(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，都能從硬件上支持100M雙網(wǎng)或多網(wǎng)運行并支持標(biāo)準(zhǔn)商用數(shù)據(jù)庫，又能集成其它符合國際標(biāo)形的實時數(shù)據(jù)庫。工作站系列產(chǎn)品使用壽命長，易于擴充升級。主網(wǎng)各節(jié)點，依其重要性和應(yīng)用的需要，可選用雙節(jié)點備用、多節(jié)點備用或共享方式運行。主網(wǎng)雙網(wǎng)配置可實現(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，通過插入第三網(wǎng)來隔離連接MIS系統(tǒng)。還可以通過網(wǎng)絡(luò)交換機與配電調(diào)度自動化系統(tǒng)相連。
2．1系統(tǒng)服務(wù)器系統(tǒng)服務(wù)器運行Sybase商用數(shù)據(jù)庫管理系統(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。其強大的數(shù)據(jù)庫管理功能可方便用戶查詢和統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)。
2．2SCADA工作站SCADA工作站為雙機熱備用，主要運行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，實現(xiàn)雙機、雙通道的自動／手動切換，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)高級應(yīng)用軟件的簡稱。PAS工作站用于各項PAS計算以實現(xiàn)各項PAS功能，如潮流計算、短路計算等，并保存PAS的計算結(jié)果，如某些結(jié)果需歷史保存、則同時保存到商用數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)庫中。
2．4調(diào)度員工作站調(diào)度員工作站承擔(dān)對電網(wǎng)實時監(jiān)控和操作的功能，實時顯示各種圖形和數(shù)據(jù)，并進行人機交互，實現(xiàn)功能調(diào)用。其實，在主網(wǎng)的每個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)，但其它工作站沒有對電網(wǎng)進行操作控制的權(quán)限。
2．5配電自動化工作站配電自動化工作站完成配電自動化管理功能，其地理信息系統(tǒng)（GIS）功能極強。
2．6DTS工作站DTS是調(diào)度員仿真培訓(xùn)的簡寫。最好用兩臺機，一臺為教員機，另一臺為學(xué)員機，可通過圖形界面進行直觀操作。也有用一臺機進行仿真培訓(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)的計劃和運行設(shè)備的管理。
2．8電量管理工作站電量管理工作站實現(xiàn)電量的自動查詢、記錄、獎罰電量的計算等功能。
2．9網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是分布式計算機系統(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，也可以來用堆棧式高速hub等。網(wǎng)絡(luò)還配有路由器實現(xiàn)x．25通信協(xié)議，能方便地與廣域網(wǎng)互連或與其它計算機網(wǎng)絡(luò)進行通信，也可與上級或下級調(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)，其先進的進程調(diào)度策略和占先內(nèi)核技術(shù)，保證了實時性要求，井有很強的內(nèi)存保護機制。任何一個進程決不能訪問到非法地址。UNIX是安全性最高的操作系統(tǒng)，可以不受病毒侵害。現(xiàn)有微機上所有病毒都不會感染到UNIX操作系統(tǒng)的機器上，不會因感染病毒導(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)計語言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／下級調(diào)度交換信息；提供多媒體功能，具有語音編輯和圖像顯示功能。
4系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
對鐵路電力調(diào)度這種大型的開放式的分布式系統(tǒng)，軟件結(jié)構(gòu)要求開放、通用、模塊化。系統(tǒng)采用的軟件均為國標(biāo)通用軟件，符合國際標(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)層主要包括實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫以及它們的存儲歷程。實時數(shù)據(jù)庫分布于各臺計算機中，支持?jǐn)?shù)據(jù)的實時圖形顯示；歷史數(shù)據(jù)庫存干兩臺系統(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)用程序主要實現(xiàn)電力系統(tǒng)的各項功能，如SCADA、PAS、DTS等，并提供良好的人機接口和管理工具，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)，保證通信進程之間實現(xiàn)高速、可靠和標(biāo)準(zhǔn)的通信。這些通信進程可能在同一臺機器上，也可能分布于多臺計算機中。
5結(jié)語
電氣化下的鐵路調(diào)度系統(tǒng)采用自動化設(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。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、功能更強大、更開放、更容易擴展的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)管控一體化。
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