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1、远动监控技术,本章主要回答以下问题:,第七章 远动监控技术的发展,1、远动监控技术的发展趋势是什么？电力系统、铁路全部采用2、远动监控技术有哪些新技术、新功能？,第七章 远动监控技术的发展,第一节 概述第二节 综合调度系统第三节 变电所自动化系统第四节 其它,第七章 远动监控技术的发展,第一节 概述第二节 综合调度系统第三节 变电所自动化系统第四节 其它,回顾:,第七章 远动监控技术的发展,什么叫远动监控系统？,发展趋势：功能加强,也称为SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition）,能够完成常规“四遥”功能的监视、控制和数据采集系统。,第五
2、遥：遥视,第七章 远动监控技术的发展,对电气化铁路：综合监控（牵引、电力、通信、信号，四电合一）智能调度（辅助决策）、信息管理（MIS）新系统纳入（6C、变电所在线监测系统）,对电力系统：智能调度（智能电网）能量管理（EMS）经济调度（EDS）、节能调度,回顾:,第七章 远动监控技术的发展,2.远动监控系统由哪几部分构成？,（1）监控中心,（2）远动通道,（3）执行端,调度端,大脑,被控站,通信系统,神经系统,监控中心,通 道,被 控 端,宏观上,综合调度,光纤、移动,四电合一,微观上,ADS、OOP、COM、OPC、IP、.net、web、JAVA、Agent、组态、专家系统等,通信协议标准
3、化、光纤进所、移动网络、点对点结构等,自动化、视频监控、现场总线、工业以太网等,远动监控系统的发展,第七章 远动监控技术的发展,对电气化铁路：容量规模巨大：50万点150万点（体系架构）可靠性、实时性更高：灾备、N+1备用（ADS）智能（数字化）变电所、智能设备、移动监控,对电力系统：智能（数字化）变电所 智能设备（光纤或电子式互感器、智能传感器）光纤、Polling通讯、移动监控,发展趋势：性能提高,第七章 远动监控技术的发展,第一节 概述第二节 综合调度系统第三节 变电所自动化系统第四节 其它,高速铁路系统构成,一、高速铁路综合调度系统,交换信息和共享数据,高速铁路综合调度系统,铁路综合调
4、度系统,综合调度系统实例,新加坡轨道交通综合调度系统,德国高速铁路综合调度系统,日本新干线综合调度系统,计划调度系统,行车调度系统,动车组调度系统,供电调度系统,旅客服务系统,综合维修系统,安全监控系统,培训系统,高速铁路综合调度系统结构,高速铁路综合调度机构示意图,分布式综合调度系统结构,供电调度系统,行车调度系统,车辆调度系统,后台数据分析系统,服务器,网桥或网关,100/1000Mb/s光纤网络,被控站,高速铁路供电综合调度系统结构,二.城市轨道交通综合监控系统,轨道交通综合监控系统ISCS（Integrated Supervisory Control System），也称为主控系统MC
5、S（Main Control System）或中控系统CCS（Central Control System）。主要包括以下各子系统：电力监控系统SCADA机电设备监控系统EMCS列车自动停车系统ATS通信系统（包括传输系统，程控交换系统，专用电话，无线通信）信号系统SIG闭路电视监控系统CCTV火灾报警系统FAS防淹门系统FG门禁系统ACS,实现综合化的主要目的：设备的共用：可提高设备的利用率，降低系统综合造价。如：线路中控室（中央控制室）中，为降低造价、集中显示和减少设备占地面积，在现有背投或模拟屏上综合显示站场信息、电力供电信息和其他重要信息（如环境监控信息）成为必然选择。同时，为节省通讯
6、通道，共用车站设备和控制中心的通信通道也是发展趋势。信息的共享：进一步提高自动化程度和改善服务。如：旅客向导信息系统PIS的信息可以从ATS系统中得到，ATS同PIS互联提供最新的列车计划后，不仅避免了工作人员输入列车到发点预告的重复劳动、提高了自动化程度，而且PIS可以随时得到最新的列车计划，大大提高了服务质量。维护管理的统一：建立统一的维护管理中心，不仅可以减少系统维护监控人员，而且可以对轨道交通所有设备运行状况实现集中统一监控管理。,例：机电设备监控系统（EMCS）作用：监控地铁沿线的众多机电设备，全面、有效的自动监控及管理，确保设备处于高效、节能、可靠的最佳运行状态，创造一个舒适的轨道
7、交通运行环境，并能在火灾等灾害或阻塞事故状态下，更好地协调车站设备运行。监控对象：行车调度指挥中心OCC（Operation Control Center）设备 全线各个车站的通风空调系统、给排水、冷水系统、自动扶梯、电梯、工作区照明、广告照明、事故照明、屏蔽门、人防密闭隔断门、FAS、ATS等,例：机电设备监控系统（EMCS）构成：主要由中央级（监控中心）、车站级和就地级设备构成。中央级EMCS系统位于行车调度指挥中心内 由双机热备的中央主机、控制台、大屏幕显示系统、EMCS服务器及一些外围设备组成，具有良好、灵活 的人机界面（MMI）可监视全线各车站的通风空调、给排水、电扶梯、照 明、屏蔽
8、门、人防隔断门、FAS系统、ATS系统、控制中心大楼设备运行状态 可监视火灾等灾害情况或阻塞事故状态，并及时控制 和处理,城市轨道交通机电设备监控系统中央控制系统,三、四电合一调度自动化系统,（1）四电合一SCADA系统调度端结构及功能四电合一：指牵引、电力、通信、信号四大专业测控系统合为一体。铁路供电包括牵引供电、电力、通信、信号及其他动力照明等设备的供电。牵引供电主要对牵引机车供电，其牵引供电监控系统主要由牵引调度监控中心和牵引变电所的综合自动化系统组成。铁路其它用电负荷主要包括：车站（段、所）负荷和区间负荷。车站（段、所）负荷主要包括：通信、信号及信息系统；动车检修设备；综合检测和维修设
9、备；车站的空调通风、电扶梯、给排水、照明等动力照明负荷。区间负荷主要有：通信信号中继站；接触网远动开关操作和控制电源；特大桥动力照明负荷和隧道动力照明负荷，其负荷分布与地形地貌有关。,铁路电力远动监控系统示意,1.主站,2.通道,3.测控 装置,3.测控 装置,3.测控 装置,牵引供电、电力SCADA系统结构示意图,牵引供电,电力供电,四电合一综合监控系统,（2）四电合一SCADA系统被控站结构及功能 四电合一SCADA系统的被控站设备按照监控的对象不同，有多种类型：牵引变电所、开闭所、分区所、AT所 牵引供电远动监控系统包括牵引供电调度管理中心和牵引变电所、开闭所、分区所、AT所、接触网开关
10、、接触网末端网压等监控系统。牵引变电所、开闭所、分区所、AT所监控采用变电所自动化系统。接触网开关监控 接触网开关(铁路枢纽、车站接触网上负荷开关)监控系统主要完成接触网开关的遥测、遥控和当地手动操作；接触网开关监控主站合并于供电调度中心。接触网开关处设置接触网开关监控单元。,接触网末端网压监测 末端网压监控装置负责采集电压信号、开关位置等状态，并将信息通过通讯组件传送给牵引调度主站，并据调度需要控制越区电动隔离开关的分合闸，实现对分相装置的远程监测和控制。铁路电力变/配电所、开闭所监控 铁路电力系统包括铁路电力变/配电所供电系统、自闭/贯通线供电系统等。铁路电力远动监控系统,自闭/贯通线线路
11、监控 铁路自动闭塞电力线路（简称自闭线）和贯通电力线路（简称贯通线）是为铁路沿线信号设备等提供电源，电压等级10kV、工频50Hz。我国铁路10 kV 电力自闭/贯通线为中性点不接地系统，具有供电臂长、负荷小、供电可靠性要求高等特点。自闭/贯通线监控系统包括监控管理主站、线路监控单元（FTU）、通信网络。其监控主站并入电力调度中心。自闭/贯通线的线路监控单元，主要完成自闭/贯通线供电状态的监测、控制功能。当线路发生故障时，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复正常区段的供电。以上牵引、电力监控,信号电源监控 信号电源是铁路行车信号指示的供电电源，属于一级负荷，一般由自闭线和贯通线两路电
12、源供电。两路电源互为冗余，故障时相互切换，以提高供电可靠性。信号电源监控装置：实现调度台对沿线各站信号电源供电状态的监视及远动控制，全面整体的提高铁路电力系统自动化控制水平。在各车站的信号电源处设置信号电源监控单元（STU）。通信电源监控系统 通信电源系统主要由5 部分组成：交流配电单元、直流配电单元、整流模块、监控模块、蓄电池组。通信电源监控：对分布在不同地域的通信电源设备(包括空调设备和环境条件)设置通信电源监控点，实时监视设备运行参数，及时发现和处理故障，从而实现电源设备的少人或无人值守和集中维护。实现24 h自动巡检，发生故障自动告警。,第七章 远动监控技术的发展,第一节 概述第二节
13、综合调度系统第三节 变电所自动化系统第四节 其它,变电所自动化系统,变电所自动化：应用自动控制、计算机及网络等技术对变电所二次设备 进行功能的重新组合和优化设计，用计算机系统代替人 工对变电所实行监控、保护、测量、运行、操作、信息 远传及协调的一种自动化系统。（1）必要性 高速铁路需要变电所提高自动化水平 需要提高系统的可靠性 实现“无人值守”或“有人值守、无人值班”的要求 降低成本、减少变电所占地面积 减少维护、便于升级、便于扩充（2）实现变电所自动化的2种模式：继电保护+RTU的模式 变电所自动化系统模式,1、继电保护+RTU的模式：由传统RTU、继电保护子系统、当地监控子系统、远动通信装
14、置等组成，形成实际应用中的RTU屏、继电保护屏、控制屏、中央信号屏、测量屏、计量屏等。每个一次设备，如变压器、并联补偿电容器、馈线断路器等都与这些屏有关。每个设备的电流互感器的二次侧都需要引到这些屏上；同样，断路器的跳、合闸操作回路，也需要连到保护屏、控制屏以及RTU屏上；一次设备的位置信号、故障信号等需要连到中央信号屏、RTU屏上；对于同一个一次设备，与之相应的二次设备（屏）之间，保护与RTU设备之间都有许多连线，变电所内电缆错综复杂。2、变电所自动化系统模式：提高牵引变电所的安全、可靠运行水平。连线简洁、可靠，可在线监视各保护、测控装置的运行参数及其工作状况，可远方对保护参数进行整定。微机
15、保护除了能迅速发现被保护对象的故障并将其切除外，还具有故障自诊断功能，使得变电所一次设备和二次设备的工作可靠性大大提高。,提高牵引供电系统的运行管理水平。实现综合自动化后，监视、测量、记录等工作都由计算机自动进行，提高了测量的精度和效率。自动化系统对采集的数据和信号进行分析、计算，及时将结果送往调度中心，各种实时数据与历史数据均可在计算机上随时查阅，各种操作都有事件顺序记录，调度员不仅能及时掌握各变电所的运行情况，还可对它进行必要的远距离调节和控制，大大提高了运行管理水平。降低造价，减少总投资。由于采用微机及通信技术，可以实现资源共享和信息共享，大大减轻电压传感器、电流互感器的负担，并节省大量
16、的控制电缆。与常规二次设备相比占用空间减少数倍，可大大缩小变电所的占地面积。为无人值班变电所管理模式提供了条件。自动化装置均有故障自诊断能力，系统内部有故障时能自捡出故障部位；微机保护和自动装置的整定值可在线读出检查，并可实现远方整定；监控系统的抄表、记录等工作也自动进行。因此，综合自动化减少了大量维护工作量和维修时间，为实现无人值班提供了可靠的技术条件。牵引变电所采用自动化系统已成为必然趋势。,变电所自动化系统,变电所自动化系统的典型结构,目前主要采用分层分布式变电所自动化系统：变电所设备分为三层：变电所层（站级管理层）：包括监控主机、远动通信机等。采用现场总线或局域网，供各二次设备之 间交
17、换信息。间隔层（或称单元层）：一般按断路器间隔划分，包括测量、控制 部件和继电保护装置过程层（或称设备层）：主要指变电所内的变压器和断路器、隔离 开关及其辅助触点，电流、电压互感器等 一次设备 自动化系统本身分为：站级管理层、间隔层和网络层。,分布式变电所自动化系统,变电所自动化系统中各层的主要功能：（1）站级管理层 由当地监控单元和远动通信单元组成。正常情况下，调度端控制命令不通过当地监控单元即可执行；通过当地监控的显示器监视变电所运行情况，查看各种报表及曲线；当远方控制失效时，当地监控单元作为远方控制失效的后备手段可在当地进行控制操作。（2）网络层 负责间隔层与站级管理层间的通信，普遍采用
18、适合恶劣工业环境的现场总线，如CAN、LonWorks、工业以太网等；网络层的通常采用光纤，以提高变电所内数据传输网络的抗干扰能力。（3）间隔层 主要由各种保护、测量和控制设备组成，实现对牵引主变压器、馈线、电容器的保护、测控和控制。,变电所自动化系统的发展趋势：（1）采用IEC61850国际标准 原：间隔层通信规约：“IEC 60870-5-103 继电保护设备信息接口配套标准”缺点：定义的信息少，不能满足微机保护装置上送丰富信息的需要 厂家对协议进行扩展，造成互连和互操作性差 系统扩展和升级困难，用户维护不便 不能适应过程层的发展要求 IEC61850：提供了变电站自动化系统功能建模、数据
19、建模、通信协 议、通信系统的项目管理和一致性检测等一系列标准。是为建设数字化变电站提供了条件。,变电所自动化系统的发展趋势：（2）数字化（智能化）一次设备 如智能化的断路器：用电力电子、数字化控制设备代替原机械结构的辅助开关、辅助 继电器，可精确控制开关时间，减少开关过电压 自带测控装置，可自主控制（不依赖于变电所级控制系统），具 有自检功能，可自动报警 具有数字化接口，便于联网 数字式互感器：目前：电磁式的互感器。缺点：结构复杂，体大、笨重 存在磁饱和：易导致保护误动or拒动 无数字接口,变电所自动化系统的发展趋势：（2）数字化（智能化）一次设备 数字式互感器：,1,3,4,光学数字式互感器
20、,电子式互感器,第七章 远动监控技术的发展,第一节 概述第二节 综合调度系统第三节 变电所自动化系统第四节 其它,1、变电所视频监控系统,变电站（远程）视频（安全）监控系统：由监控中心、被控站（前端设备）以及通信信道组成。各被控站将采集的视频信号通过信道传送到监控中心。在常规“四遥”监控的基础上，为牵引变电所实现“第五遥”功能“遥视”监控中心：可选配硬盘录象机，对上传的视频进行实时录像。监测信号：摄像机输出的视频信号、各种烟感、温感、门禁、光电传感器的报警信号；控制信号：对摄像机的控制、自动消防系统的控制等。通信信道：通信速度或带宽，通道结构。应能满足星型、总线型及 环状引入等多种通道形式的要
21、求。传输介质一般为光纤 变（配）电所远程视频安全监控系统：既可作为变（配）电所综合自动化系统的一个组成单元，也可作为一套完整的独立安全监控系统。,远程视频监控系统,2、软件开发新技术,（1）COM/DCOM组件技术 COM（Component Object Model，组件对象模型）是微软的组件软件方案，它是为组件的互操作而定义的二进制组件模型。DCOM（分布式组件对象模型）是COM的一个分布式扩充。COM和DCOM最大的不同在于COM组件是运行在单机上，而DCOM组件则是分布在网络上。COM/DCOM的优点之一：有很多工具可以用来创建COM/DCOM 构件，如Visual C+，Visual
22、 Basic，Delphi等，此外，还有大量的已被建立的、商品化的ActiveX构件可供使用。,（2）TCP/IP、UDP/IP网络通讯技术 以太网作为监控系统最方便、最廉价的一种实现方式在监控系统中得到广泛的应用。,（3）OPC规范与技术 OPC（OLE for Process Control）是一种专门为现场控制设计的标准。它把开发访问接口的任务放在设备厂家或第三方厂家，以服务器的形式提供给用户，并且规定了服务器的标准接口。,（4）自律分布系统技术ADS ADS通讯系统协议是一种高层协议，其底层应用TCP，UDP/IP协议，该协议定义了各种数据的传输规范。并对控制系统中系统信息做了明确的定
23、义，利用该技术可以构造非常复杂的控制系统。ADS：具有自下向上的设计、良好的容错能力、高可靠性、高可扩展性、在线升级、在线扩展、在线维护等优点。,（5）Web技术 Web技术引入监控系统，实现远程监视、查询及网络办公自动化，将调度自动化系统的信息纳入到一个信息综合管理系统中，实现与MIS系统的集成和与其它系统的信息共享。,（6）Agent技术（7）实时数据库管理技术（8）面向对象（OOP）技术（9）Jawa技术（10）.net（11）组态技术（12）专家系统,3、变电所电气设备在线监测系统 2012年：国家科技进步二等奖 趋势：纳入远动监控系统,4、高速铁路供电安全检测监测系统（6C 系统）2
24、012年铁道部重大项目 趋势：部分监测数据有可能纳入远动监控系统,6C系统总体架构图,6C系统总体构架图,6C系统,高速弓网综合检测系统(CPCM),接触网及供电设备地面监测系统(CCGM),接触网安全巡检系统(CCVM),接触网与受电弓滑板监测系统(CPVM),接触网悬挂状态检测系统(CCHM),1,2,3,6,5,4,车载接触网运行状态监控系统(CCLM),6C系统组成:,1、高速弓网综合检测系统(CPCM),CPCM基本组成,1、高速弓网综合检测系统(CPCM),CPCM界面演示,1、高速弓网综合检测系统(CPCM),CPCM技术指标,1、高速弓网综合检测系统(CPCM),CCVM特性,
25、1.采用便携式视频采集装置，完成指定区段的接触网状态 检测,2.临时安装于运行动车组的司机 台上，对接触网的状态进行视 频采集,3.事后统计分析接触悬挂部件技 术状态,CCVM功能,有效判断接触网设备有无脱、断等异常情况，有无可能危及接触网 供电的周边环境因素（如塌方、落石、山洪水害、爆破作业及鸟窝等），有无侵入限界、妨碍机车车辆运行的障碍。2.准确定位沿线经过的支柱、隧道内吊柱，通过车载成像设备准确抓拍关键的定位器区域，保存清晰图片。3.定位器区域高清成像，达到能够分辨定位器变形、定位线夹松动、紧固螺钉脱落等故障现象。,2、接触网安全巡检系统(CCVM),CCVM主要技术要求,2、接触网安全
26、巡检系统(CCVM),CCLM指在运营的动车组上加装接触网检测设备，以实现高铁接触网状态的动态检测。,CCLM功能,1.测量接触网动态几何参数：动态拉出值、接触线高度、线岔和锚段 关节处接触线的相互位置。2.检测接触网悬挂系统技术状态、绝缘子泄露电流、弓网离线与硬 点、支柱定位等。3.对弓网运行状态进行视频录像，录像资料中能叠加里程标数据。4.应用简单，无需人为干预，系统自动完成数据存储。,3、车载接触网运行状态监控系统(CCLM),CCLM主要技术指标,3、车载接触网运行状态监控系统(CCLM),CCHM安装在接触网作业车上，高精度成像检测接触网悬挂系统的零部件；在检测数据的自动识别与分析的
27、基础上，形成维修建议，指导接触网故障隐患的消缺,CCHM组成,a.精准定位接触网腕臂安装支柱（或吊柱）位置；b.准确拍摄腕臂组成的清晰图像；c.连续采集相邻支柱（或吊柱）间接触线及悬挂的 清晰图像；d.对接触网悬挂部件典型缺陷自动识别；e.准确记录发现的接触网缺陷并提供分类汇总报告；f.对同一套腕臂历史存档图像进行自动比对分析。,CCHM基本功能,高清晰摄像机,相阵相机,图像采集,分析处理设备,4、接触网悬挂状态检测系统(CCHM),CCHM主要技术指标,4、接触网悬挂状态检测系统(CCHM),CPVM用于接触网的特殊断面和区段的视频监视，如：高速铁路的车站、动车库进出线、车站咽喉区、重点隧道
28、口、线岔和分相环节。,1.通过受电弓滑板状态及时发现接触网 异常状态2.指导故障消缺，确保接触网状态良好,CPVM功能,5、接触网与受电弓滑板监测系统(CPVM),CPVM设置说明：,CPVM组成,（1）受电弓监视系统的配置：在高速铁路的主要车站动车组 停车位的受电弓位置附近加装高清视频检测装置；（2）在车站咽喉、隧道口、接触网线岔、分相、动车组进出 线安装视频监测设备。,5、接触网与受电弓滑板监测系统(CPVM),CPVM主要技术指标,5、接触网与受电弓滑板监测系统(CPVM),CCGM监测接触网及供电设备运行状态，在接触网的特殊断面（定位点、锚段关节、线岔、隧道内、桥梁处）及供电设备处设置
29、地面监测系统。,监测接触网的张力、振动、抬升量、线索温度、接触电阻、补偿位移及供电设备运行状态参数，指导接触网及供电设备的维修。,CCGM功能,6、接触网及供电设备地面监测系统(CCGM),1.在高速铁路的特殊断面检测接触线的振动，监测接触线的抬升 量，如隧道的出口和进口、接触网的线岔处、锚段关节处等。2.在长大隧道内检测接触网承力索和接触线的张力。3.在接触网下锚处检测承力索和接触线的张力，计算张力补偿效率。4.检测接触网特殊断面的线索温度、接触网线夹温度和接触电阻、电缆头温度等。5.在变电所、AT所、分区所内加装供电设备监测装置。变电所设备在线监测系统,CCGM说明,6、接触网及供电设备地
30、面监测系统(CCGM),CCGM主要技术指标,CCGM组成,1.测量传感器2.数据采集装置3.数据传输装置4.电源系统,6、接触网及供电设备地面监测系统(CCGM),数据中心与网络通道 系统网络构架示意图,小 结,1.基本内容：远动监控技术在监控中心、通信、被控端的发展；铁路综合调度自动化系统、城市轨道交通机电设备监控系统；四电合一调度自动化系统；变电所自动化系统的结构；视频监控系统；软件开发新技术。2.本章重点：调度综合自动化系统；四电合一调度自动化系统；分层分布式变电所自动化系统的原理；视频监控系统；软件开发新技术。,思考题：远动监控技术的发展趋势是什么？铁路综合调度自动化系统及城市轨道交通机电设备监控系统的主要构成是什么？四电合一调度自动化系统的原理及构成。变电站自动化系统的优点有哪些？变电所自动化系统的各层的作用是什么？视频监控系统的主要构成是什么？软件开发新技术主要有哪些？6 C系统的主要子系统有哪些？,
