前语
地铁的供电电源要求安全牢靠，一般由城市电网供应。现在，国内各城市对地铁及城市轨道交通的供电一般有三种办法，即涣散供电办法、会集供电办法、涣散与会集相结合的混合供电办法。涣散供电办法是指沿地铁线路的城市电网（一般是10KV电压等级）分别向各沿线的地铁牵引变电所和降压变电所供电。其前提条件是城市电网在地铁沿线有满意的变电站和备用容量，并能满意地铁牵引供电的牢靠性要求。如前期的北京地铁采纳的便是这种供电办法。会集供电办法是指城市电网（一般是110KV或66KV电压等级）向地铁的专用主变电所供电，主变电所再向地铁的牵引变电所和降压变电所供电，地铁本身组成完好的供电网络体系。近几年新建的地铁体系多选用会集供电办法，如上海、广州、深圳地铁等。
地铁供电体系监控单元，即电力监控体系监控着整个地铁变电所35kV开关柜归纳测控单元、150V直流开关柜归纳维护测控单元、400V开关柜测控单元、排流柜测控单元、交直流盘监控单元、上网阻隔开关操作组织、钢轨电位约束设备、轨回流单项导通设备正常运转。因而电力监控调试关系到整个地铁供电质量的好坏和地铁运转的安全牢靠。地铁线供电监控PSCADA(PowerSupervisoryControlAndDataAcquisition)体系规划选用的是会集办理、涣散安置的形式及分层分布式体系结构。现场I／O设备涣散安置必定要求运用现场总线技能或网络技能完结监控体系与I／O设备沟通讯息。因而．在地铁PSCADA体系中的站级办理层与1.5kV直流开关柜运用.DP现场总线完结两者之间的信息交互。
现场总线技能是完结现场级设备数字化通讯的一种工业现场网络通讯技能。因其具有数字化、开放性、涣散性以及对现场环境的适应性等特色而取得了广泛的运用。现在。已逐步老练并对工业自动化进程构成影响的现场总线首要有Profibus(Processfieldbus)、HART、LonWorks、FF等。其间，ProfibusDP总线是最为盛行的现场总线技能之一。总线的实时性是点评现场总线体系功用的重要规范，即总线对外部事情的反应速度越快，实时性就越好。PROFIBUS-DP广泛运用于工业现场层，高总线传输速率的特色使其十分适合在小规模网络中完结对实时性要求高的报文传输使命。以单主站PROFIBUS．DP系本文统为例，剖析了与总线实时性相关的各个时间参数，推导总线循环周期的数学表达式，并给出令牌方针循环时间的确认规范。
1 体系构成特色
现在国内地铁电力监控大部分选用中心级、车站级、单元级三级监控办法，通讯通道选用环形网络传输通道，有用下降了电力监控毛病率。杂散电流检测部分选用独立通道，可是排流单元一起受杂散检测体系和电力监控体系操控，详细构成见西安地铁二号线一期工程供电体系工程电力监控示意图。各级监控体系特色如下：
（1）中心级监控体系，中心级监控体系首要完结对悉数车站变电所信号操控盘检测操控，一起能够完结报表和事情打印，调度员能够依据要求灵敏调整供电办法。中心级操控体系和车站级操控体系选用环形网络传输通道，假如一端通道毛病可选用另一端通道，有用下降通道毛病率为通道修理供给保证。
（2）车站级监控体系，首要完结对本站的监控单元检测操控，或中心级监控体系毛病，监控将下放至车站级。车站级监控体系设备起承上启下的效果，既能够完结对本站各测控单元的监控也能够承受来自中心级的指令，一起也将各测控单元状况上传至中心监控体系。
（3）测控单元，是电力监控体系中最根本的测控单元，首要完结检测信号上传以及上级操控单元的指令履行
2 PROFIBUS-DP总线结构
PROFIBUS—DP的MAC层运用依据Token—Passing办法的主从轮询协议。不同于一般以太网中各个站点有相等的权力接入总线，PROFIBUS-DP—Token-Passing网络上的各点都连接在总线上，它们具有相等的物理位置和一致的逻辑地址，可是依照其在网络上的功用和本身智能化程度的不同分为主站(MasterStation)和从站(SlaveStation)两种类型。前者的效果是一致办理各个从站接入总线的时序，数据的搜集、处理、加工和反应首要由Pc和PLC担任；后者的效果是将收集到的现场数据上传到主站并履行主站下达的使命，一般为前端的传感器和履行器。
PROFIBUS—DP总线上一切的主站能够界说成一个逻辑环，如图1所示为Profibus—DP总线逻辑结构图，令牌作为一个特定的帧能够在此逻辑环中循环。一个体系中只要一个令牌，在恣意时间只要一个主站能够取得这个令牌，持有令牌的主站具有总线的操控权，能够将归于它的从站接入总线并逐个与它们进行数据沟通。这种作业机制保证了任何时间PROFIBUS-DP总线上只要一个主站运用总线，避免了数据传输抵触。
图1Profibus—DP总线逻辑结构图
3 PSCADA体系结构
地铁供电体系选用2级会集供电办法，设6个供电分区，环网电压为AC33kV。电力监控变电所自动化体系在车站主控设备室经过车站级的以太网沟通机接入主控体系。电力监控变电所自动化体系选用会集办理、涣散安置的形式。分层、分布式体系结构：体系由站级办理层、网络通讯层、距离设备层组成。体系以供电设备为目标。经过网络将所内的110kV／33kV／0.4kV沟通维护测控单元、1.5kV直流维护测控单元、交直流电源体系监控单元等距离层设备连接起来。电力监控变电所PSCADA体系结构如图2所示。
图2电力监控变电所PSCADA体系结构图
站级办理层设备由通讯处理机(总控单元)、液晶显示器组成．在牵引变电主所还包括当地监控计算机。通讯处理机选用牢靠性高、处理才能强、实时呼应速度快的工业级监控计算机。通讯处理机的远程网、所内网传输都选用光纤以太网接口。
网络通讯层供给了RS一422、RS一485和CAN、PROFIBUS-DP等现场总线接口．及以太网、光纤以太网接口．可满意自动化体系对变电所供电设备进行监控的要求．一起供给了通讯接口的可扩展才能，以满意体系扩容和添加通讯手法的需求。
距离层设备包括：1.5kV直流开关柜(包括馈线柜、进线柜和负极柜3种类型)，33kVGIS(GasInsu1anceSwitchcabinet)REF542+归纳测控维护单元。0.4kV开关柜智能信息收集单元。110kV线路维护，110kVGIS测控单元。110kV分段维护、主变维护，智能监控单元和时钟体系。每个变电所因其功用的不同可只包括部分距离层设备．如1.5kV直流开关柜只存在于牵引所。在实践体系中1.5kV直流开关柜与站级办理层中的总控单元l直接构成DP总线网．下面详细剖析该总线网的规划及完结计划。
4 电力体系信号检测
依据实践电网中的谐波状况和仿真剖析的需求，本文构建出以下两种信号模型。实践电网中因为既存在线性负荷也存在非线性的负荷，所以实践状况下电网中的谐波既包括安稳的基波的各次谐波重量也包括一些非安稳的瞬态改变的谐波，各种电网噪声搅扰等。为了仿真剖析的便利起见，本文选取有代表性的仅含一种谐波状况的谐波信号进行剖析。
4.1信号模型一
图3正弦信号建立的谐波电源的仿真模型
图4正弦信号建立的谐波电源的信号波形图
4.2信号模型二
含有白噪声的正弦信号，即基波加白噪声。在电网中电压和电流的基波频率均为50Hz，本文考虑基波中含有正态分布的随机噪声的状况。设信号的数学表达式如下：
此信号中第一项是频率为50Hz的基波，第二项是正态分布的随机噪声重量，其起伏为基波起伏的0.2倍，在MATLAB中运用
函数来表明
阶的正态分布的随机矩阵。在实践的电网电压或许电流中或许还含有其它成分的单一频率的谐波，此处为了简化剖析，仅考虑基波加噪声的状况，假如有其它谐波成分的话，将其叠加归纳考虑即可。相应的仿真图如图5所示，信号波形图如图6所示。
图5含有白噪声的正弦信号仿真模型
图6含有白噪声的正弦信号的信号波形图
5 定论
本文剖析了PROFIBUS—DP总线的通讯协议和介质层的使命处理流程，在对单主站PROFIBUS-DP总线体系中的主／从数据沟通进程进行剖析的基础上，给出了了谐波电流检测算法办法。光纤环网选用总线结构。经过通讯链路的冗余．使得添加新的距离层设备而不影响其他设备的正常作业。经过DP现场总线在PSCADA体系中的运用。极大增强了距离层设备的信息集成才能．一起下降了体系的工程本钱．提高了整个体系的牢靠性和可维护性及扩展才能。
