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摘要：随着电气化铁路的建设，为其提供支持的电力系统体现出运行参数变化快，信息数据数量巨大等特征，因此需要利用一种异步传输的电力远程监控系统对10KV电力系统的运行进行参数化管理。
Abstract: With the construction electrification railway on the fast track, there are increasing demand on electricity. Therefore a parameter management system on the basis of asynchronous transmission should be introduced to distantly monitor the operation of 10KV electricity due to its quick changing operating and huge volume information data character.
关键词：电力监控系统构建 监控终端 主控功能
Key Words: electricity monitor, system building, monitor terminal, master function
中图分类号：U22 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2011）12-0000--00
一、铁路分布式电力监控系统的构成
铁路电气化是铁路建设的重要内容，随之而来的就是铁路的电力控制系统的智能化升级。尤其是采用自动化闭塞和联锁装置后其10KV电力系统的监控就成为了铁路安全的关键。高速铁路的运行密度以及控制的精准度都要求监控系统达到准确可靠的目标。因此分布式监控网络就被应用在10KV铁路供电网络上。其具体的构成有：主控制系统、终端检测设备、通信系统，分别负责集中调度、数据采集、信号传输。这个系统负责的是对某个区域内的配电所、电力线路、信号电源运行的情况进行实时化监控，对故障隐患及时发现、及时处理，并以正确的处理方式保证铁路车辆的安全化运行。此分布式监控系统呈现的是一种多层次结构，即一台中心控制设备对应的是多台远程终端，系统具备的基本功能包括了数据采集、远程控制、故障检测、故障切除等。
二、铁路10KV电力系统监控系统的监测终端
1、监测终端的结构
系统终端设备主要是由监测控制单元、开关、蓄电池、通信接口、电源切换装置等构成，主要的功能是利用信号电源箱实现对电源参数的测量、开关采集、控制等，其核心的元件就是测控单元。测控终端设备的测量针对的是自闭线路和贯通线的高低压侧的交流电量，即三相电压、电流，有功、无功功率，功率因数、频率、相位和开关的基本状态，单元中的采集A/D转换、光电隔离、数字信号处理器可以保证信号的采集可靠性与准确性。通过多种通信接口单元可以与外部和设备实现连接，利用通信接口实现与主调度站的实时化通信。另外，为测控单元供电的电源设备包括了开关电源、蓄电池，在交流电切断的情况下也可以保证测控系统的正常工作。最后，电源切换装置可以对两路的交流电源进行切换，这些都是为了保证测控单元的持续工作。
2、故障采集与远程通信
监控系统的主要工作就是发现并解决故障，因此在本监控系统中，一旦电力系统出现故障，短时间内就可以将故障自动报告给主控站，故障信息包括了：地点、时间、类型等，并利用发生的故障时记录的波形对其进行分析，以实时掌控供电设备的运行情况，保证故障得到快速处理，提高信号装置的高效率。此时录波功能就成为了重要的系统功能，是保证信息精确的重要基础。系统中录波主要是记录供电因短路或者操作而引起的电流、电压的暂态过程，具体的功能有正常录波、故障录波。所谓正常录波就是手动录波，而故障录波则是对过流或者过压，过流跳闸录波，需要记录的是触发时间、触发前的多个周期，以及触发后的多个周期的详细波形记录，并形成数据上传。
具体实现的步骤如下：1）通过对AD采样，将电流与电压等信号瞬时值存入到环形缓冲区域内；2）利用录波甄别模块对整个条件判断，一旦发现失压、欠压、过流等情况或是遥控信号改变等，使得运行状态符合录波需求时即对此刻波形进行记录；3）从录波开始的时刻，延时N个周期，即对前后N个周期的数据进行调取与处理。
因为故障录波的数据较多，因此其也成为了分布式监控系统的重要技术环节之一。在录波文件的基础上，先对录波信息进行归纳，按照目录与文件的形式进行归类，其中文件按照字节、字段进行分类，并将组织后的内容进行打包，分为多个组进行传输，其中录波文件的格式应按照录波数据段、时间、传输理由等进行系统设定。
三、异步传输10KV电力监控系统的主控站系统
1、主控站功能与特点
所谓的主控站就是具备处理与人机交互功能的计算机系统，以方便与调度人员实施监控。如：对铁路信号电压的电压、电流、功率、频率等进行实时化的测量与监视，方便查阅以往的数据记录、故障波形、输出故障波形曲线、定制表格等，直接查看车站的接线图、车站的地理信息、遥测遥控开关等功能。另外主控站会利用系统设置对运行故障进行分类，如：对越限故障和报警信号进行处理，为遥测越限分类，电流故障包括：一级过流、二级过流、三级过流；电压故障包括以一级过压、二级过压、欠压或者失压、电源相位错误、缺失、频率越限等等。其中一二级的过流为报警事件，需要记录报警时的波形，而三级过流则设定为过流故障，需要进行故障录波。在产生警报信息的时候，系统的测控装置会实时报告监测数据，调度人员通过声音和灯光报警配合在线的检测数据，以及实时数据所形成的波形图来同步分析与判断故障情况，方便了对警报的分析与运行状态的正确判断。
2、信息异步传输模式
在系统中利用Java消息服务功能用于二级缓存机制达到了信息异步传输的模式。从分考虑到实时数据的多点化、多变性等特征，针对实时数据制定了一个二级缓存的机制。第一级缓存中存放的是采集到的实时数据和遥测数据的列表，，远程通信模块不断的从监控终端上获得实时数据，通过实时数据处理程序加工后，根据遥信与遥测的实时数值的改变，决定是否对第一级缓存中所对应的参数值的改变，没有改变的不会进行处理，出现变化的需要覆盖原值，并将变化数据存入到二级缓存的环形队列表的队尾。环形列表设置主要是为了读取与执行的时序性。环形列队的尾部数据的变化将向主管理器进行发布，而查阅的用户按照先进先出的方式从环形的列表的队头开始逐一对数据进行处理，处理过程中从队列出读出的数据就是发生变化的数据，由调度主接线画面和实时曲线接收，达到画面实时刷新的效果。
消息服务发布与订阅的模式定义是说明如何向主题管理器发布和订阅消息，主题是消息的传输中介，发布者完成将消息发布到主题，用户完成的是从主题订阅的过程。主题管理器使用户和发布者相互独立的，以实现异步调用，避免了直接的同步调用，为的是松散耦合的实时数据传送的目标。为了将各种数据进行分类管理，系统为主题管理器定义了多种消息主题。包括：1）报警主题消息，主要是对接收的报警模块发出的模拟限量或者开关跳闸等故障报警信息；2）遥测信息变位主题，主要是从实时数据的二级缓存队列中发布遥测信号的变位信息；3）是遥测数值变化的主题，用于从实时数据二级缓存队列中出现的遥测值的变化情况；4）为遥控主题，主要用在调度监控画面向远程通信模块发布遥控选择和遥控执行信息；5）通道检测主题，主要是为了远程通信模块向调度监控画面发出通信状态的相关数据；6）拓扑分析主题，主要是为了实时化的拓扑计算模块向调度监控界面发出动态触发，信号电源供电网络拓扑着色的消息。
四、结束语
电气话铁路的建设是经济发展的必然，而铁路10KV电力系统的参数化运行也就成了其控制的主要方式，因此建立监控系统的时候应考虑到区域内海量实时数据的波动频繁、故障录波数据复杂等特点，按照发布与订阅的模式设计了系统信息处理模式，并获得了较好的效果。
参考文献：
[1]孙立功.高速铁路电力远动技术的应用和思考[J].电气化铁道,2010,(05).
[2]周嘉宁.铁路供电段电力监控设计系统方案优化[J].沿海企业与科技,2010,(02).
[3]王蒲民,孟寅生.浅谈牵引变电所综合自动化系统中远动技术的应用[J].西铁科技,2008,(04).
[4]陈建中.高速鐵路10kV电力监控系统终端抗干扰施工技术的探讨[J].科技创新导报,2010,(04).
[5]罗建涛牵引供电远动系统应用中有关安全问题的探讨[J].科技创新导报,2009,(07).
Abstract: With the construction electrification railway on the fast track, there are increasing demand on electricity. Therefore a parameter management system on the basis of asynchronous transmission should be introduced to distantly monitor the operation of 10KV electricity due to its quick changing operating and huge volume information data character.
关键词：电力监控系统构建 监控终端 主控功能
Key Words: electricity monitor, system building, monitor terminal, master function
中图分类号：U22 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2011）12-0000--00
一、铁路分布式电力监控系统的构成
铁路电气化是铁路建设的重要内容，随之而来的就是铁路的电力控制系统的智能化升级。尤其是采用自动化闭塞和联锁装置后其10KV电力系统的监控就成为了铁路安全的关键。高速铁路的运行密度以及控制的精准度都要求监控系统达到准确可靠的目标。因此分布式监控网络就被应用在10KV铁路供电网络上。其具体的构成有：主控制系统、终端检测设备、通信系统，分别负责集中调度、数据采集、信号传输。这个系统负责的是对某个区域内的配电所、电力线路、信号电源运行的情况进行实时化监控，对故障隐患及时发现、及时处理，并以正确的处理方式保证铁路车辆的安全化运行。此分布式监控系统呈现的是一种多层次结构，即一台中心控制设备对应的是多台远程终端，系统具备的基本功能包括了数据采集、远程控制、故障检测、故障切除等。
二、铁路10KV电力系统监控系统的监测终端
1、监测终端的结构
系统终端设备主要是由监测控制单元、开关、蓄电池、通信接口、电源切换装置等构成，主要的功能是利用信号电源箱实现对电源参数的测量、开关采集、控制等，其核心的元件就是测控单元。测控终端设备的测量针对的是自闭线路和贯通线的高低压侧的交流电量，即三相电压、电流，有功、无功功率，功率因数、频率、相位和开关的基本状态，单元中的采集A/D转换、光电隔离、数字信号处理器可以保证信号的采集可靠性与准确性。通过多种通信接口单元可以与外部和设备实现连接，利用通信接口实现与主调度站的实时化通信。另外，为测控单元供电的电源设备包括了开关电源、蓄电池，在交流电切断的情况下也可以保证测控系统的正常工作。最后，电源切换装置可以对两路的交流电源进行切换，这些都是为了保证测控单元的持续工作。
2、故障采集与远程通信
监控系统的主要工作就是发现并解决故障，因此在本监控系统中，一旦电力系统出现故障，短时间内就可以将故障自动报告给主控站，故障信息包括了：地点、时间、类型等，并利用发生的故障时记录的波形对其进行分析，以实时掌控供电设备的运行情况，保证故障得到快速处理，提高信号装置的高效率。此时录波功能就成为了重要的系统功能，是保证信息精确的重要基础。系统中录波主要是记录供电因短路或者操作而引起的电流、电压的暂态过程，具体的功能有正常录波、故障录波。所谓正常录波就是手动录波，而故障录波则是对过流或者过压，过流跳闸录波，需要记录的是触发时间、触发前的多个周期，以及触发后的多个周期的详细波形记录，并形成数据上传。
具体实现的步骤如下：1）通过对AD采样，将电流与电压等信号瞬时值存入到环形缓冲区域内；2）利用录波甄别模块对整个条件判断，一旦发现失压、欠压、过流等情况或是遥控信号改变等，使得运行状态符合录波需求时即对此刻波形进行记录；3）从录波开始的时刻，延时N个周期，即对前后N个周期的数据进行调取与处理。
因为故障录波的数据较多，因此其也成为了分布式监控系统的重要技术环节之一。在录波文件的基础上，先对录波信息进行归纳，按照目录与文件的形式进行归类，其中文件按照字节、字段进行分类，并将组织后的内容进行打包，分为多个组进行传输，其中录波文件的格式应按照录波数据段、时间、传输理由等进行系统设定。
三、异步传输10KV电力监控系统的主控站系统
1、主控站功能与特点
所谓的主控站就是具备处理与人机交互功能的计算机系统，以方便与调度人员实施监控。如：对铁路信号电压的电压、电流、功率、频率等进行实时化的测量与监视，方便查阅以往的数据记录、故障波形、输出故障波形曲线、定制表格等，直接查看车站的接线图、车站的地理信息、遥测遥控开关等功能。另外主控站会利用系统设置对运行故障进行分类，如：对越限故障和报警信号进行处理，为遥测越限分类，电流故障包括：一级过流、二级过流、三级过流；电压故障包括以一级过压、二级过压、欠压或者失压、电源相位错误、缺失、频率越限等等。其中一二级的过流为报警事件，需要记录报警时的波形，而三级过流则设定为过流故障，需要进行故障录波。在产生警报信息的时候，系统的测控装置会实时报告监测数据，调度人员通过声音和灯光报警配合在线的检测数据，以及实时数据所形成的波形图来同步分析与判断故障情况，方便了对警报的分析与运行状态的正确判断。
2、信息异步传输模式
在系统中利用Java消息服务功能用于二级缓存机制达到了信息异步传输的模式。从分考虑到实时数据的多点化、多变性等特征，针对实时数据制定了一个二级缓存的机制。第一级缓存中存放的是采集到的实时数据和遥测数据的列表，，远程通信模块不断的从监控终端上获得实时数据，通过实时数据处理程序加工后，根据遥信与遥测的实时数值的改变，决定是否对第一级缓存中所对应的参数值的改变，没有改变的不会进行处理，出现变化的需要覆盖原值，并将变化数据存入到二级缓存的环形队列表的队尾。环形列表设置主要是为了读取与执行的时序性。环形列队的尾部数据的变化将向主管理器进行发布，而查阅的用户按照先进先出的方式从环形的列表的队头开始逐一对数据进行处理，处理过程中从队列出读出的数据就是发生变化的数据，由调度主接线画面和实时曲线接收，达到画面实时刷新的效果。
消息服务发布与订阅的模式定义是说明如何向主题管理器发布和订阅消息，主题是消息的传输中介，发布者完成将消息发布到主题，用户完成的是从主题订阅的过程。主题管理器使用户和发布者相互独立的，以实现异步调用，避免了直接的同步调用，为的是松散耦合的实时数据传送的目标。为了将各种数据进行分类管理，系统为主题管理器定义了多种消息主题。包括：1）报警主题消息，主要是对接收的报警模块发出的模拟限量或者开关跳闸等故障报警信息；2）遥测信息变位主题，主要是从实时数据的二级缓存队列中发布遥测信号的变位信息；3）是遥测数值变化的主题，用于从实时数据二级缓存队列中出现的遥测值的变化情况；4）为遥控主题，主要用在调度监控画面向远程通信模块发布遥控选择和遥控执行信息；5）通道检测主题，主要是为了远程通信模块向调度监控画面发出通信状态的相关数据；6）拓扑分析主题，主要是为了实时化的拓扑计算模块向调度监控界面发出动态触发，信号电源供电网络拓扑着色的消息。
四、结束语
电气话铁路的建设是经济发展的必然，而铁路10KV电力系统的参数化运行也就成了其控制的主要方式，因此建立监控系统的时候应考虑到区域内海量实时数据的波动频繁、故障录波数据复杂等特点，按照发布与订阅的模式设计了系统信息处理模式，并获得了较好的效果。
参考文献：
[1]孙立功.高速铁路电力远动技术的应用和思考[J].电气化铁道,2010,(05).
[2]周嘉宁.铁路供电段电力监控设计系统方案优化[J].沿海企业与科技,2010,(02).
[3]王蒲民,孟寅生.浅谈牵引变电所综合自动化系统中远动技术的应用[J].西铁科技,2008,(04).
[4]陈建中.高速鐵路10kV电力监控系统终端抗干扰施工技术的探讨[J].科技创新导报,2010,(04).
[5]罗建涛牵引供电远动系统应用中有关安全问题的探讨[J].科技创新导报,2009,(07).