北京四号线电力监控施工设计细则

'北京地铁四号线工程供电系统施工设计细则电力监控中铁电气化勘测设计研究院工程设计证书：甲级编号：0200051号2004年4月天津 北京四号线工程电力监控监控施工设计细则目录1.概述12.主要设计原则13.系统构成23.1.指挥中心主站23.2.被控站33.3.复示系统34.通信通道45.系统功能45.1.电力监控主站主要功能45.2.复示系统76.指挥中心主站及被控站控制、监视、测量范围及系统容量86.1.遥控范围86.2.监视范围86.3.测量范围87.与其它系统接口9 北京四号线工程电力监控施工设计细则1.概述北京地铁四号线起自南四环路北侧马家楼，向北沿马家堡西路、菜市口大街、宣武门外大街、宣武门内大街、西单北大街、西四南大街、西四北大街、新街口南大街至新街口，由新街口向西，沿西直门内大街、西直门外大街、至首都体育馆后转向北，沿中关村大街至清华西门，之后向西进入颐和园路，经圆明园、颐和园、终至龙背村，线路全长28.14公里。四号线预留将来向南延伸至黄村的条件。北京地铁四号线工程共设24座车站，其中地下站23座，地面站一座，另设车辆段一处，停车场一处，分别设在马家楼和龙背村；四号线控制中心与在建的五号线及十号线合设在小营。全线设置一套电力监控系统，该系统在指挥中心内设置电力监控主站系统，在沿线各变电所内设置电力监控被控站（全线共设26个变电所综合自动化系统作为电力监控的被控站），在供电检修车间内设置供电复示系统。电力监控系统完成对上述各变电所的供电设备(含0.4KV进线开关、母联开关、三级负荷总开关)及牵引网电动开关设备运行状态的监视控制，负责全线牵引及电力供电系统的运行管理、正常检修及事故抢修的调度指挥，以确保整个供电系统及设备安全、可靠地运行。供电复示系统实现运营维修人员对全线供电系统设备的监视，提高维护及维修的质量和效率。2.主要设计原则2.1.全线在指挥中心设置一套电力调度系统，在牵引降压混合所及降压所内设置变电所综合自动化系统，两者通过地铁专用数据通道实现对供电系统设备及其运行状况进行实时监控和控制，及时掌握和处理供电系统的各种事故、警报事件，保证供电的可靠性、安全性。2.2.在车辆段供电车间设置供电复示系统，监视全线供电设备的运行情况以及集中监视全线杂散电流的情况。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则1.1.电力监控系统具有与其它监控系统的计算机网络接口，实现监控系统之间信息共享。1.2.电力调度中心房屋要求按北京市轨道交通发展规划统筹考虑，四号线辅助电源及电力监控调度系统容量在满足本期工程要求的基础上适度考虑远期扩展的裕量。1.3.电力监控系统采用计算机型监控装置，系统结构形式为1：N集中监控方式。1.4.电力监控调度系统采用高可靠性的双以太网结构，客户机/服务器模式，系统采用高容错能力的“1+N”冗余工作模式。重要设备冗余配置，系统适度预留远期扩展裕度。1.5.电力监控系统采用地铁内部通信系统提供的数据传输通道，指挥中心到各被控站和车辆段供电车间的供电复示系统之间的通信通道采用点对点冗余结构形式，通道具有自动或手动切换功能；传输通道采用2Mbps带宽的专用数据通道，通信通道具有透明性。1.6.指挥中心电力监控设备接地利用大楼的综合接地网的弱电端子。1.7.电力监控系统在控制中心与信号系统的GPS母钟进行同步对时。系统与各被控站之间通过软件定点对时保持系统时钟的同步2.系统构成电力监控系统由电力监控主站、变电所综合自动化系统及联系二者之间的通道三部分组成。在车辆段供电车间内设置一套供电复示系统。电力监控系统通道结构为点对点冗余结构形式。电力监控系统主站设备设置在与通信、信号、FAS、BAS等系统公用的指挥中心内，供电复示系统设置在车辆段供电车间内，变电所综合自动化系统设置在全线26个变电所内。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则1.1.指挥中心主站1.1.1.电力监控系统主站电力监控系统主站由局域网络、中央服务器、操作员工作站、维护工作站机、数据转发工作站、设备管理工作站、通信前置处理机、电力监控软件、打印机、大屏幕、交换机等构成。四台打印机分别用于事件记录打印、统计报表、画面拷贝和程序打印。大屏幕用于动态显示全线高中压供电、牵引供电、中低压供电以及牵引网开关设备的运行状态。1.1.2.指挥中心的UPS装置指挥中心的UPS装置为电力监控系统设备提供不间断电源。1.2.被控站1.2.1.电力监控被控站变电所综合自动化系统作为电力监控的被控站，它采用分散分布式、集中管理的模式。变电所综合自动化系统设备由控制信号盘内主控单元、液晶显示器、下位综合保护测控单元（下位综合保护测控单元由开关柜卖方提供）及所内通信网络等部分组成。变电所综合自动化系统不属于本设计范围。1.3.复示系统1.3.1.供电复示系统设置于车辆段维修中心供电车间调度室内的供电复示系统由供电复示工作站、供电复示系统软件、打印机、交换机、网络设备等构成。1.3.2.复示系统UPS装置UPS装置向供电复示系设备提供不间断电源。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则1.通信通道1.1.电力监控主站与各变电所被控站之间采用地铁通信系统提供的专用主备冗余通信通道，主备通道能够实现自动或手动切换功能，通信传输速率不小于2Mbps；通信接口方式为标准以太网接口。1.2.通信通道采用点对点的结构方式。2.系统功能2.1.电力监控主站主要功能2.1.1.遥控功能1）单控实现对全线各种类型变电所AC10kV断路器、直流750V断路器和电动隔离开关（含牵引网开关）和低压AC0.4kV进线断路器、AC0.4k母联断路器、三级负荷总开关的单个控制。2）程控程序控制是若干单控的组合，实现所内、所间各种供电系统正常运行情况下的倒闸作业。在程控执行过程中，若供电系统发生故障或程控中某个控制失败，程控将被中止。2.1.2.遥信功能1）遥信信号a变电所开关位置信号b开关设备接地刀闸位置信号c变电所内事故信号、预告信号d变电所内交、直流信号2）遥信显示a正常运行状态的显示各主控单元将变电所各种设备的运行状态和信息实时地传递到指挥中心，实现指挥中心通过CRT装置和大屏幕对各变电所供电设备运行状态的监视。在CRT装置和大屏幕上模拟开关状态的显示颜色：合闸为红色，分闸为绿色。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则b报警信息处理当变电所供电设备或牵引网发生故障时，利用“异样报告”的原理，把故障信息迅速地传递到指挥中心显示、打印，同时启动音响报警。所有故障信息均以红色显示和打印。故障信息包含事故和预告，两者的显示和打印方式相同，但音响报警不同。1.1.1.遥测功能1）实时采集和显示变电所电流值、电压值、无功/有功率值、有功电度值和趋势图2）统计变压器过负荷情况和出现时间3）统计各种电压的最大、最小值和出现时间4）根据得到的测量数据编制日报、月报、年报等。1.1.2.主要控制闭锁功能1）断路器与电动隔离开关的操作具有安全闭锁功能。2）变电所10kV进线开关与母联开关之间具有闭锁功能，防止发生两回电源的并联情况。1.1.3.维修、事故抢修调度功能1）指挥中心根据从变电所采集得来的设备异常或故障信号，分析设备发生异常或故障的情况和位置，为调度决策提供依据，以便及时通知运营维护部门进行事故抢修。2）指挥中心接收到供电车间调度检修维护计划请求后，结合供电系统运行情况和行车组织计划，编制变电设备或牵引网设备检修维护计划，并下达到供电车间执行。1.1.4.供电系统运行情况的数据归档和统计报表功能。分类保存操作信息、事故和报警信息的历史记录，以进行查询和故障分析；实现测量数据的日报、月报的统计报表。系统可根据调度人员的要求，建立各种档案报表，采用自动或手动方式录入数据。可根据需要可进行定时和随时打印。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则1.1.1.正常工作时，由指挥中心进行调度控制、监视，变电所当地监控系统只起辅助监视功能。当指挥中心设备或通信通道发生故障时，变电所设备的控制监视由当地监控系统完成。1.1.2.用户画面主要用户画面种类:1）电力监控系统构成示意图：包括调度所设备，被控站设备，通道等在内的整个电力监控系统配置情况及各设备运行状态等信息。2）供电系统示意图：主要显示10kV供电环网及各开关柜运行状态。3）供电设施分布示意图：显示全线各种变电所的位置分布。4）各变电所主接线和牵引网线路图：显示各变电所的主接线、牵引网线路和设备的运行状态。5）程控显示画面：显示站内、站间的程控项目及细目。6）遥测曲线画面：显示各遥测量(包括电流/电压、有功功率/无功功率)的趋势曲线。7）电度量直方图：显示24小时之内的有功电度量和无功电度量。8）日报报表：各种电气测量值每日统计、归档报表。9）月报报表：各种电气测量值每月统计、归档报表。10）年报报表：各种电气测量值每年统计、归档报表。11）操作记录报表：记录操作员日常所有操作内容。12）事件记录报表：记录所有事件发生的时间、地点、事件内容和事件性质(紧急或非紧急)。1.1.3.信息打印功能所有操作、警报、报表信息均可根据需要在打印机上打印出来，当打印机处于关机状态时，各种信息自动保存在硬盘上。1.1.4.培训功能系统具有对操作人员、运行维护人员进行上岗培训功能，使其掌握电力监控系统的运行管理、操作、以及日常维护、故障排除、替换故障元件等业务。1.1.5.口令级别设置功能电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则不同等级的运行管理人员具有不同的口令级别，管理人员在岗位交接班时用口令替换形式完成。口令级可分为操作员级、应用软件级(包括数据库)、系统软件级等。操作员级：可进行遥控操作、调度管理工作。应用软件级：可对应用软件实现在线编辑。系统员级：可对系统程序进行编程和修改。1.1.1.人机操作界面采用“汉化”软件。系统配置中华人民共和国一级汉字库。GB2312-80(6763个汉字)。1.1.2.软件的维护、修改、扩展功能系统具有对应用软件维护、修改功能，当系统需修改、增扩一些对象时，维护操作人员可根据数据库及画面编辑原则，对系统进行扩容。1.1.3.系统应具有容错能力、自诊断、自恢复及在线修改功能，自检标志达到模块级。1.2.复示系统设置于车辆段维修中心供电车间调度室内的供电复示系统用于监视全线变电所设备、牵引网设备的运行情况及监视全线杂散电流的情况，使供电维护人员及时了解现场情况和事故信息，提高处理事故的工作效率，缩短停电时间。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则1.指挥中心主站及被控站控制、监视、测量范围及系统容量1.1.遥控范围1.1.1.牵引降压混合变电所：10kV断路器、750V断路器、电动隔离开关、0.4kV进线断路器、0.4kV母联断路器、三级负荷总开关。1.1.2.降压变电所：10kV断路器、0.4kV进线断路器、0.4kV母联断路器、三级负荷总开关。1.2.监视范围1.2.1.牵引降压混合变电所：0.4kV母线以上级所有变电所供电设备(含三级负荷总开关)：开关位置(含牵引网开关位置)、事故信号和预告信号。1.2.2.降压变电所：0.4kV母线以上级所有变电所供电设备(含三级负荷总开关)：开关位置、事故信号和预告信号。1.3.测量范围1.3.1.电力开闭所10kV进线电流、有功电度、无功电度1)开闭所10kV进线电流2)开闭所10kV母线电压3)开闭所10kV母联电流1.3.2.牵引降压混合所1)AC10kV进、出线：电流2)AC10kV母线：电压3)AC10kV母联：电流4)整流机组交流侧：电流、有功功率、有功电度5)整流机组直流侧：电流6)DC750V馈线：电流7)DC750V母线：电压8)钢轨电位限制装置：轨电位9)10kV/0.4kV配电变压器：电流、有功功率、有功电度电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则10)400V进线：电流、功率因数11)400V母线：电压12)400V母联：电流13)400V收费类照明馈线：电流、有功电度14)杂散电流测试：电压15)直流屏直流母线电压1.1.1.降压变电所1）10kV进线电流2）10kV母线电压3）10kV/0.4kV变压器电流、有功功率、有功电度4）直流屏直流母线电压5）0.4kV进线电流、功率因数1.1.2.监控系统容量名称单控程控遥信遥测电度量牵引降压混合所806046010418降压变电所30203007282.系统主要性能指标：主、备机切换时间≤15s控制响应时间<2s信息响应时间<2s遥测精度误差≤0.5%网络负荷率≤30%画面响应时间≤1s电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10 北京四号线工程电力监控施工设计细则指挥中心网络通信速率≥100Mbps指挥中心与被控站通信传输速率：≥2MBPS装置平均无故障工作时间(MTBF)≥10000小时系统可用率不小于99.98%1.与其它系统接口1.1.与通信系统接口通信专业与电力监控专业的接口在通信设备室的端子排上，通信端子排内侧由通信专业负责。指挥中心通信机械室通信端子排外侧到指挥中心电力监控机房的电缆路径及敷设材料由通信专业负责设计；各车站、停车、车辆段的通信机械室通信端子排外侧到相应的电力监控被控站变电所控制室的电缆路径及敷设材料由通信专业负责设计；车辆段的通信机械室通信端子排外侧到车辆段供电车间的电缆路径及敷设材料由通信专业负责设计。电缆路径若需要预埋管时，预埋2根Φ32mm的钢管。通信机械室通信端子排外侧至电力监控设备的通信电缆由电力监控专业负责。1.2.与信号系统的接口指挥中心电力监控系统预留与行车调度监控系统信息交换的标准接口，可以根据行车调度系统要求发送牵引网线路带电状态等信息。电气化工程局电气化勘测设计研究院第10页10'