摘 要：本文重点介绍了城市轨道交通电力自动控制系统设计中，采用分层分布式计算机自动控制系统的先进设计理念，并通过工程中每个层次在网络结构、设备布局与配置、基本监控功能、与第三方接口等几方面的设计思路来具体讲述。根据设计理念完成的整个自动控制系统为全方位的分布式控制结构，保证了系统的可靠性和响应性。
关键词：分层分布式；冗余；Client／Server；TCP／IP协议
1．分层分布式计算机系统
本监控系统总体上采用分层分布式结构。系统分为三层：
(1)全线监控中心与监控中心以太网组成监控系统顶层；
(2)全线22个车站，1个区间变电所和车辆段的车站综控室与车站级以太网组成车站监控层；
(3)车站变电所里的交直流测控设备组成基础自动化层。
监控系统配备的网络也为三层体系结构：
(1)顶层网由SDH通信骨干网支持的高速交换冗余以太网，作为全线监控中心的网络。
(2)车站层采用10Mbps交换以太网。
(3)底层是车站变电所里的交直流测控设备的实时控制网络和现场总线。
监控系统中心监控局域网和各车站监控局域网由SDH通信骨干网连接起来，形成一个分布式SCADA系统。通信骨干网沿柳林站到刘园站沿线上分布，将22个站、1个区间变电所、1个车辆段的监控局域网连接起来，连入柳林中心监控中心的局域网，构建起整个计算机系统的基础网络。
2．与骨干网的相关设计
SDH骨干网在每个车站提供两个10M以太网口，监控中心提供了两个100M以太网口。监控中心设计了中心交换机，汇结22个车站、1个区间变电所和车辆段的信息。车站采用交换机将车站局域网接到车站的10M以太网口上。SDH网在整个网络里起传输作用，中心交换机与车站级交换机接入各车站以太网，实现局域网的联网。本设计采用阿尔卡特公司的omini6500交换机冗余配置，作为主干中心交换机。
3．监控中心网络和监控中心的设计
监控中心以太网是监控系统的核心网，即网络的顶层，通过骨干网将各车站级网络连在一起实现全系统总体监控。由冗余配置的以太网交换机构成监控中心网络。阿尔卡特公司的omini6500以太网交换机、可提供24个10／100Mbps自适应以太网口,可同时建立多个专用通道，增强了车站级监控网络的可靠性和实时性。监控中心网络设计为Client／Server结构，TCP／IP协议。
4．车站级网络和车站综控室的设计
车站级监控网络选用10Mbps以太网，以太网冗余配置，以提高网络可靠性。
车站以太网采用Client／Server结构、TCP／IP协议，10Mpbs数据传输率。
采用清华同方的通信控制器，将10kV交流保护、1500V直流保护、380V系统、直流屏等设备以及系统中的PLC及其连接总线接入车站以太网。
车站变电所控制室，设计1台车站服务器将l0kV交流保护、1500V直流保护、380V系统、直流屏等设备，以及系统中的PLC及其连接总线接入车站以太网。操作员站运行车站监控软件，作为本站电力系统的实时信息监控窗口。
5．底层网络——基础自动化层的设计
本监控系统的底层亦称基础自动化层，主要由10kV交流测控保护、1500V直流测控保护、380V交流测控保护、直流屏测量与温控器测量等智能设备组成。设计原则是选用高可靠、高响应的实时控制网络，并都具有分散控制功能，即使上层网络故障，这些智能设备仍可靠运行，实现对现场设备的有效监控。
6．系统总体功能
本监控系统，在软件体系的支持下，可以实现的总体功能分八个方面。
6．1画面监管体系
在监控中心的操作员站中，可对全系统所要求的所有监控对象的信息进行系统组织、综合管理，实时监控，并用画面显示出来。
6．2实时控制功能．
监控系统在基础自动化层，可实现完备的分散控制功能。也可实现亚毫秒级的高级逻辑控制和混合控制。主要实现牵引变电站监控对象的测量、控制保护功能。
6．3报警功能和安全体系
监控系统的各级操作员站都具备完善的报警功能，可将报警信息进行分类、筛选、重组织，建立一个强大的报警体系。
6．4历史数据功能
监控系统设计了历史数据库。系统可对历史数据纪录进行处理、裁剪、分析和统计，具有点趋势图、日志、事故追忆功能。
6．5文件处理、归档功能及报表功能
监控系统具有对各类文件的处理功能，对各类数据和文件进行归档，并可制作各类用户所需报表，具备图形、文件和报表打印功能。
6．6组态功能
监控系统具有组态功能，可以在工程师站、操作员站对全系统构成及功能设置按工程需求灵活组态，也可修改组态，完善系统运行。
6．7系统维护
各级操作员站是全系统本身的窗口，整个监控系统的各级设备，包括集成第三方的设备状态都被监管，具有自诊断功能，诊断到板级。
6．8开放性
本监控系统具有良好的开放性，提供0DBC和OPC接口，可在操作站窗口中运行外系统的应用程序及画面。
7．总结
本监控系统在监控中心和沿线各车站构建了冗余高速交换以太网，为车站级和全线的系统集成提供了可靠的、带宽很大的网络平台。车站服务器和全局服务器构成了分布式服务器，实现了分布式数据库，保证了实时数据的可靠、高速地存取。整个系统为分布式控制，保证了可靠性和响应性。
监控中心网络与各车站以太网都采用TCP／IP协议，Client／Server结构，100Mbps／10Mbps数据传输率。所有的数据传输都在IP网上进行，使系统的开放性极好。系统具有优良的集成环境，在底层控制网络可以接入第三方控制器，车站以太网可以接入多服务器或工作站，在监控中心可以接入系统服务器，为第三方接入提供丰富的接口。
参考文献：
[1]《电子计算机房设计规范》GB 50174-93
[2]《地区电网电调自动化设计技术规程》DL5002-91
[3]《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》GB/T13730-2003
