1、学 号： XXXXXXXXXXXXXXX毕 业 论 文 （ 设 计 ） 说 明 书轨 道 交 通 供 电 系 统 的 SCADA 系 统 应 用 论 文学 生 姓 名 专 业 名 称 电 气 工 程 及 其 自 动 化指 导 教 师 网络教育学院2011 年 6 月 10 日华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计说明书）2学 号：XXXXXXXXXXXXXXX华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计）轨 道 交 通 供 电 系 统 的 SCADA 系 统 应 用 论 文指导教师： 网络教育学院 专业名称：电气工程及其自动化 论文提交日期： 2011 年 6 月 10 日 论文答辩日期： 2011
2、 年 6 月 18日 论文评阅人： 目录3华南理工大学网络教育学院专业本科生毕业论文开题情况表指导教师姓名 XXX 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXXX论文题目 轨道交通供电系统的 SCADA 系统应用论文简介：（选题依据、研究内容、研究意义）选 择 这 个 题 目 是 因 为 进 入 21 世 纪 以 来 ， 我 国 大 力 发 展 城 市 轨 道 交 通 ， 城 市 轨 道 交通 的 供 电 系 统 ， 负 责 为 电 动 列 车 提 供 牵 引 电 源 和 各 种 运 营 设 备 提 供 动 力 照 明 电 源 ， 同时 也 是 城 市 电 网 的 重 大 用 户 。 因 而
3、， 城 市 供 电 系 统 对 城 市 轨 道 交 通 的 安 全 运 营 、 节 能降 耗 具 有 直 接 的 影 响 。 这 个 论 文 课 题 解 答 了 轨 道 供 电 系 统 （ SCADA)监 控 的 对 象 、 系统 技 术 和 系 统 建 设 模 式 等 内 容 。在 这 次 轨 道 交 通 的 供 电 系 统 设 计 中 ， 清 晰 地 整 理 出 电 系 统 的 组 成 部 分 ， 系 统 的 设计 要 求 ， 系 统 监 控 对 象 的 数 据 内 容 。 电 力 监 控 系 统 负 责 设 计 的 内 容 ： 1、 控 制 中 心电 力 监 控 系 统 的 功 能 要
4、求 ； 2、 供 电 复 示 工 作 站 电 力 监 控 系 统 功 能 要 求 ； 3、 电 力 监控 系 统 技 术 指 标 的 相 关 内 容 。 根 据 这 些 要 求 与 技 术 指 标 。 搭 建 一 个 可 靠 的 电 力 监 控 系统 ， 使 轨 道 交 通 能 够 可 靠 的 、 安 全 的 运 营 ， 为 人 民 服 务 。电 力 监 控 系 统 （ SCADA） 对 城 轨 供 电 系 统 主 变 电 所 、 牵 引 变 电 所 、 降 压变 电 所 等 不 同 类 别 变 电 所 内 的 高 压 66110KV 设 备 、 中 压 1035kv 设 备 、直 流 750
5、V 或 直 流 1500V 设 备 、 低 压 400V 设 备 、 交 直 流 电 源 屏 、 排 流 柜 、轨 道 电 位 限 制 装 置 等 对 象 进 行 监 控 ， 实 现 对 各 种 设 备 的 控 制 、 信 息 采 集 、数 据 分 析 处 理 、 远 方 维 护 、 统 计 报 表 、 事 故 报 警 、 画 面 调 阅 、 历 史 数 据 查询 等 功 能 。 实 时 对 设 备 的 进 行 监 控 、 监 测 ， 保 证 轨 道 交 通 的 正 常 运 作 。指导教师意见： 毕业论文指导委员会意见：论 文 提 纲华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计说明书）4要求：1、
6、选题合理，有研究价值与实际意义。2、 结合本人工作实际和专业知识要撰写不少于 300 字的开题报告，包括：论文选题的意义和论文主要内容及工作安排等。3、 论文题目选定后，原则上不能改题，有特殊原因者须上报毕业论文指导委员会同意。4、 学生填写此开题情况表交网络教育学院教学管理办公室存档。目录5目录目录.5摘要.7第一章 概述.91.1 国 内 城 市 轨 道 交 通 的 发 展 .91.2 轨 道 交 通 供 电 系 统 的 重 要 性 及 其 要 求 .101.2.1 系 统 的 总 体 功 能 .101.2.2 系 统 的 基 本 要 求 .111.3 供 电 系 统 的 构 成 .121
7、.4 SCADA 系 统 的 角 色 和 意 义 .131.5 本 设 计 的 主 要 工 作 .14第二章 轨道交通供电系统介绍.152.1 设 备 分 类 .152.2 设 备 的 功 能 和 型 式 .152.2.1 高 压 开 关 设 备 .152.2.2 中 压 开 关 设 备 .152.2.3 低 压 开 关 设 备 .172.2.4 直 流 开 关 柜 .192.2.5 微 机 保 护 装 置 .192.3 本 章 小 结 .21第三章 SCADA 系统的设计 .223.1 概 述 .223.2 一 般 要 求 .223.3 系 统 构 成 .233.4 监 控 对 象 .253
8、.4.1 66110KV 设 备 .253.4.2 主 变 压 器 .263.4.3 1035KV 设 备 .263.4.4 直 流 750V 或 直 流 1500V 设 备 .283.4.5 400V 设 备 .303.4.6 配 电 变 压 器 .313.4.7 交 直 流 电 源 屏 .313.4.8 排 流 柜 .313.4.9 轨 道 电 位 限 制 装 置 .313.5 技 术 指 标 .323.5.1 控 制 中 心 主 站 系 统 技 术 指 标 .323.5.2 变 电 所 综 合 自 动 化 系 统 技 术 指 标 .323.6 中 央 监 控 系 统 .333.6.1 中
9、 央 监 控 系 统 的 功 能 .333.6.2 中 央 监 控 系 统 网 络 配 置 方 案 .483.6.3 中 央 监 控 系 统 硬 件 配 置 方 案 .503.6.4 系 统 软 件 配 置 方 案 .51华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计说明书）63.7 供 电 复 示 系 统 .513.7.1 系 统 功 能 .513.7.2 系 统 构 成 .533.7.3 通 道 方 案 .533.8 通 道 .533.8.1 电 力 监 控 系 统 独 立 设 置 时 的 通 道 要 求 .533.8.2 电 力 监 控 系 统 集 成 于 综 合 监 控 系 统 时 的 通 道
10、 要 求 .533.9 电 力 监 控 系 统 与 综 合 监 控 系 统 的 关 系 及 接 口 .533.9.1 系 统 间 硬 件 关 系 及 接 口 分 界 .543.9.2 系 统 间 软 件 关 系 .543.9.3 电 力 监 控 系 统 与 综 合 监 控 系 统 关 系 综 述 .553.10 本 章 小 结 .55结论.56参考文献.57致谢.58摘要7摘要城 市 轨 道 交 通 供 电 系 统 ， 是 城 市 轨 道 交 通 工 程 中 重 要 机 电 设 备 系 统 之 一 ， 它担 负 着 为 电 动 列 车 和 各 种 运 营 设 备 提 供 电 能 的 重 要 任
11、 务 。 牵 引 供 电 技 术 与 车 辆 技 术的 发 展 史 与 城 市 轨 道 交 通 技 术 的 发 展 史 ， 紧 密 相 关 、 直 接 相 连 。 城 轨 供 电 系 统 的可 靠 性 与 安 全 性 ， 直 接 影 响 到 城 市 轨 道 交 通 的 安 全 运 营 与 服 务 水 平 。 城 轨 供 电 方 案的 科 学 性 及 设 备 选 型 的 合 理 性 ， 也 直 接 影 响 到 城 轨 交 通 的 节 能 效 果 。电 力 监 控 系 统 （ SCADA） 对 城 轨 供 电 系 统 主 变 电 所 、 牵 引 变 电 所 、 降 压 变 电 所等 不 同 类 别
12、 变 电 所 内 的 高 压 66110KV 设 备 、 中 压 1035kv 设 备 、 直 流 750V 或 直流 1500V 设 备 、 低 压 400V 设 备 、 交 直 流 电 源 屏 、 排 流 柜 、 轨 道 电 位 限 制 装 置 等 对象 进 行 监 控 ， 实 现 对 各 种 设 备 的 控 制 、 信 息 采 集 、 数 据 分 析 处 理 、 远 方 维 护 、 统 计报 表 、 事 故 报 警 、 画 面 调 阅 、 历 史 数 据 查 询 等 功 能 。 实 时 对 设 备 的 进 行 监 控 、 监 测 ，保 证 轨 道 交 通 的 正 常 运 作 。关键词：城
13、 市 轨 道 交 通 供 电 系 统 ； 电 力 监 控 系 统 ； 监 控 ； 监 测 。华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计说明书）8AbstractCity power supply system, construction of urban rail transit system in one of the important mechanical and electrical equipment, which undertakes the operation of electric trains and a variety of important tasks to provide
14、 power equipment. Traction power supply technology and vehicle technology, history and urban history of rail transport technology, closely related, directly connected. Urban rail power supply system reliability and security, directly affects the safety of urban rail transit operations and service le
15、vels. Urban rail power supply scheme and selection of equipment and scientific rationality, but also directly affect the energy saving effect of urban rail transit.Power Monitoring System (SCADA) system for urban rail power supply the main substations, traction substations, such as different types o
16、f step-down substation high voltage substation equipment 66 110KV, 10 35kv medium voltage equipment, or 750V DC DC 1500V devices, low voltage 400V equipment, AC and DC power supply panel, exhaust flow cabinets, and other objects orbit potential limitation device to monitor and achieve a variety of e
17、quipment, control, information collection, data analysis and processing, remote maintenance, statistical reports, accident alarm, screen access to historical data query. Real-time monitoring of equipment, monitoring, to ensure the normal operation of rail traffic.Key words: urban power supply system
18、; power monitoring system; monitoring; monitoring.第一章 概述9第一章 概述1.1 国 内 城 市 轨 道 交 通 的 发 展我 国 城 市 轨 道 交 通 开 始 于 20 世 纪 50 年 代 的 北 京 地 铁 建 设 。 北 京 地 铁 一 期 工程 1965 年 开 工 ， 1969 年 建 成 通 车 。 直 到 20 世 纪 80 年 代 ， 中 国 城 市 仅 有 北 京 地 铁40KM， 天 津 地 铁 7.6KM。随 着 我 国 国 民 经 济 的 持 续 发 展 ， 城 市 化 进 程 的 逐 步 加 快 ， 城 市 人
19、口 与 机 动 车 数量 急 剧 增 长 ， 截 止 到 2007 年 底 ， 全 国 （ 不 包 括 台 湾 地 区 和 香 港 、 澳 门 特 别 行 政 区 ）已 开 通 城 市 轨 道 交 通 的 城 市 有 ： 北 京 、 天 津 、 上 海 、 广 州 、 长 春 、 大 连 、 重 庆 、 武汉 、 深 圳 、 南 京 共 10 个 城 市 近 30 条 线 ， 线 路 总 长 度 已 超 过 700km。进 入 21 世 纪 以 来 ， 随 着 大 城 市 交 通 问 题 的 日 益 突 出 ， 大 力 发 展 城 市 轨 道 交 通已 成 共 识 。 城 市 轨 道 交 通
20、的 建 设 也 进 入 了 新 的 高 潮 期 ， 发 展 态 势 更 为 迅 猛 ， 全 国48 个 百 万 人 口 以 上 的 大 城 市 中 已 有 30 多 个 城 市 开 展 了 城 市 轨 道 交 通 的 建 设 或 筹 建工 作 ， 据 有 关 课 题 组 初 步 统 计 ， 近 期 规 划 建 设 55 条 线 路 ， 长 约 1700km， 总 投 资 大道 6000 多 亿 元 ； 我 过 远 期 线 网 总 长 将 超 过 3000km.在 我 国 城 市 轨 道 交 通 队 未 来 发 展 中 ， 其 趋 势 与 前 景 主 要 集 中 在 以 下 几 个 方 面 ：（
21、 1） 城 市 轨 道 交 通 的 网 络 化北 京 、 上 海 、 广 州 等 特 大 城 市 已 建 成 多 条 线 路 ， 在 未 来 的 510 年 内 ， 将 逐 步形 成 城 市 轨 道 交 通 网 络 ， 以 构 建 尘 世 轨 道 交 通 为 骨 干 的 公 共 交 通 系 统 。 例 如 ， 根 据 北 京 市 城 市 快 速 轨 道 交 通 建 设 规 划 （ 2015 年 ） 调 整 方 案 ， 北 京 2015 年 之 前 ，将 建 成 城 市 轨 道 交 通 线 路 18 条 ， 线 路 总 长 度 约 468km。 同 样 ， 上 海 2010 年 之 前 ，将 建
22、 成 城 市 轨 道 交 通 线 路 11 条 ， 线 路 总 长 度 约 416km。 这 些 城 市 面 对 网 络 化 发 展 ，开 展 了 一 系 列 的 网 络 化 专 题 研 究 ， 如 车 辆 段 与 综 合 基 地 、 主 变 电 站 、 控 制 中 心 、 无线 通 信 、 AFC 等 资 源 共 享 研 究 。（ 2） 交 通 制 式 的 多 元 化目 前 10 个 城 市 投 入 运 行 的 近 30 条 线 路 ， 虽 大 多 数 为 传 统 地 铁 制 式 ， 但 也 出 现了 多 样 化 的 趋 势 。 如 长 春 建 设 了 现 代 化 轻 轨 交 通 ； 重 庆
23、 轨 道 交 通 2 号 线 为 跨 座 式单 轨 交 通 ； 广 州 轨 道 交 通 4 号 线 、 北 京 机 场 线 为 直 线 电 机 系 统 ； 上 海 市 区 通 往 浦 东机 场 则 建 成 了 高 速 磁 悬 浮 线 路 。 此 外 ， 还 有 100km/h， 120km/h 不 同 等 级 的 市 域 快线 等 。（ 3） 车 辆 与 几 点 设 备 的 国 产 化在 国 家 城 市 轨 道 交 通 设 备 国 产 化 政 策 推 动 下 ， 通 过 建 立 合 资 企 业 ， 引 进 消 化 吸收 新 技 ， 开 展 多 种 形 式 的 技 术 合 作 ， 我 国 将 不
24、 断 提 高 尘 世 轨 道 交 通 的 车 辆 、 设 备 制造 的 技 术 水 平 和 国 产 化 率 ， 逐 步 形 成 城 市 轨 道 交 通 车 辆 与 机 电 设 备 的 产 业 化 。华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计说明书）101.2 轨 道 交 通 供 电 系 统 的 重 要 性 及 其 要 求城 轨 供 电 系 统 是 城 市 轨 道 交 通 运 营 的 动 力 源 泉 ， 负 责 电 能 的 供 应 与 传 输 ， 为 电动 列 车 牵 引 供 电 和 提 供 车 站 、 区 间 、 车 辆 段 、 控 制 中 心 等 其 他 建 筑 物 所 需 要 的 动 力照 明
25、 用 电 。 供 电 系 统 应 具 有 安 全 性 和 可 靠 性 ， 以 保 障 供 电 。1.2.1 系 统 的 总 体 功 能城 轨 供 电 系 统 应 具 备 安 全 可 靠 、 经 济 适 用 、 调 度 方 便 的 特 点 ， 其 总 体 功 能 如 下 ：（ 1） 供 电 服 务 功 能供 电 系 统 是 为 城 市 轨 道 交 通 安 全 运 营 服 务 的 ， 其 职 责 是 保 证 所 有 电 气 用 户 安 全 、可 靠 地 用 电 。 在 城 市 轨 道 交 通 庞 大 的 用 电 群 体 中 ， 用 电 设 备 有 不 同 的 电 压 等 级 ， 不同 的 电 压
26、制 式 ， 既 有 固 定 的 风 机 、 水 泵 ， 也 有 时 刻 在 运 动 着 的 列 车 ， 供 电 系 统 就 是要 满 足 这 些 不 同 用 电 设 备 对 电 源 的 不 同 要 求 ， 使 各 用 电 设 备 都 能 发 挥 各 自 的 功 能 和作 用 ， 保 证 城 市 轨 道 交 通 安 全 运 营 。（ 2） 故 障 自 救 功 能系 统 的 安 全 性 、 可 靠 性 是 供 电 系 统 的 首 要 因 素 ， 无 论 供 电 系 统 如 何 构 成 ， 采 用什 么 样 的 设 备 ， 安 全 、 可 靠 的 供 电 是 第 一 位 。 在 系 统 中 ， 发
27、生 任 何 一 种 故 障 ， 系 统本 身 都 应 有 备 用 措 施 （ 接 触 网 除 外 ） ， 以 保 证 城 市 轨 道 交 通 的 正 常 运 行 不 受 影 响 。双 电 源 是 构 成 供 电 系 统 的 主 要 原 则 ， 当 一 路 电 源 故 障 时 ， 另 一 路 电 源 应 能 保 证 正 常供 电 。 主 变 电 所 、 牵 引 变 电 所 和 降 压 变 电 所 为 双 电 源 、 双 机 组 ； 动 力 、 照 明 的 一 级负 荷 采 用 双 电 源 、 双 回 路 供 电 ； 牵 引 网 同 一 馈 电 区 采 用 双 边 供 电 形 式 。 这 些 都
28、是 系统 故 障 自 救 功 能 的 体 现 。（ 3） 自 我 保 护 功 能系 统 应 有 完 整 、 协 调 的 保 护 措 施 ， 供 电 系 统 的 各 级 继 电 保 护 应 相 互 配 合 和 协 调 ，当 系 统 发 生 故 障 时 ， 应 当 只 切 除 故 障 设 备 ， 从 而 使 故 障 范 围 缩 小 。 系 统 的 各 级 保 护应 当 满 足 可 靠 性 、 选 择 性 、 灵 敏 性 、 速 度 性 的 要 求 。 分 散 式 供 电 系 统 的 中 压 交 流 侧保 护 ， 应 和 城 市 电 网 的 保 护 相 配 合 和 协 调 ， 因 此 其 保 护 选
29、 择 性 会 受 到 一 定 制 约 。（ 4） 防 误 操 作 功 能系 统 中 任 何 一 个 环 节 的 操 作 都 应 具 有 相 应 的 联 锁 条 件 ， 不 允 许 因 误 操 作 而 发 生故 障 。 防 止 误 操 作 的 联 锁 条 件 可 以 是 机 械 的 ， 也 可 以 是 电 气 的 ， 还 可 以 是 电 气 设 备本 身 所 具 备 的 或 在 操 作 规 程 上 所 规 定 。 防 止 误 操 作 ， 是 保 证 系 统 安 全 、 可 靠 地 运 行所 不 可 缺 少 的 环 节 。（ 5） 便 于 调 度 功 能供 电 系 统 应 能 在 控 制 中 心 进 行 远 程 控 制 、 监 视 和 测 量 ， 并 应 能 根 据 运 行 需 要 ，方 便 灵 活 地 进 行 调 度 看 ， 变 更 运 行 方 式 ， 分 配 负 荷 潮 流 ， 使 系 统 的 运 行 更 加 经 济 合
