基于上、下位機(jī)的無軌電車整流站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

　　本監(jiān)控系統(tǒng)具備出進(jìn)的自動(dòng)短路判別功能。8個(gè)整流站負(fù)責(zé)饋出供電網(wǎng)絡(luò)100多條。由于車車輛多、道路窄、線路老化、行駛不當(dāng)?shù)纫蛩兀?jīng)常發(fā)生集電桿脫落現(xiàn)象，造成觸線打連、絞接等短路故障，導(dǎo)致無軌電車停運(yùn)、線網(wǎng)損壞、交通堵塞等嚴(yán)重問題。國(guó)內(nèi)電車系統(tǒng)整流站自動(dòng)監(jiān)控領(lǐng)域?qū)Χ搪饭收系呐袛嗉夹g(shù)尚不成熟，經(jīng)常出現(xiàn)誤判。怎樣自動(dòng)識(shí)別過方案、瞬時(shí)短路或永久短路，并采取相應(yīng)措施，保證安全供電及經(jīng)濟(jì)不受損失，成為電車行業(yè)供電系統(tǒng)的一個(gè)主機(jī)問題。我們根據(jù)用戶提出的功能要求，設(shè)計(jì)制作了饋線遠(yuǎn)區(qū)跳閘原因自動(dòng)識(shí)別及報(bào)警系統(tǒng)。與利用人為重合閘進(jìn)行判斷的方法相比，該系統(tǒng)的可靠性及安全性等方面都有了很大的提高。

　　其基本原理是：將一定幅值和頻率的正弦信號(hào)送入需要檢測(cè)的饋線回路，測(cè)量反饋回來的正弦電壓U和電流I，根據(jù)U和I的相位差判斷是否短路。

　　該系統(tǒng)主要由自動(dòng)投切裝置、信號(hào)發(fā)生裝置、采樣比較控制電路、軟件識(shí)別系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等五部分組成。其基本原理結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　當(dāng)供電系統(tǒng)某一饋出回路故障時(shí)，發(fā)生高速開關(guān)跳閘?？赡艿脑蛴腥N：過載、瞬時(shí)短路或永久短路。在自動(dòng)操作狀態(tài)時(shí)，該系統(tǒng)可以通過以下方法來判斷識(shí)別跳閘原因。

　　(1)過載的識(shí)別：可取跳閘瞬間前8點(diǎn)(每點(diǎn)間隔10ms)的電流值，與預(yù)先設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行比較。若采樣值小于等于預(yù)置參數(shù)，則判為過載;若采樣值大于預(yù)置參數(shù)，則判為短路。

　　(2)瞬時(shí)短路和永久短路的判別：當(dāng)高速開關(guān)發(fā)生跳閘時(shí)，其信號(hào)回饋到PLC系統(tǒng)。經(jīng)CPU確認(rèn)后，根據(jù)其內(nèi)部判斷邏輯輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，將短路判別系統(tǒng)的信號(hào)源投入跳閘饋線回路，進(jìn)行第一次判斷。采樣電路進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)故障回路短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近及在線車輛的多少，由傳感器檢測(cè)出電壓和電流的變化分量，經(jīng)采樣比較控制電路轉(zhuǎn)換，與預(yù)先設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行分析比較，則可以判定是否短路。如果為“真”短路，經(jīng)60s延時(shí)后再進(jìn)行第二次判斷，若仍與第一次結(jié)果相同，則認(rèn)為是永久短路;若與第一次結(jié)果相反，則認(rèn)為是瞬時(shí)短路。判別結(jié)果送入PLC，經(jīng)CPU內(nèi)部邏輯判斷發(fā)出相應(yīng)的指令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，若瞬時(shí)短路則可令高速開關(guān)重新合閘;永久短路則將高速開關(guān)封鎖，同時(shí)通過上位機(jī)發(fā)生報(bào)警，并自動(dòng)彈出故障回路相應(yīng)畫面，使監(jiān)護(hù)人員快速、準(zhǔn)確地分析、確認(rèn)跳閘原因，以便及時(shí)處理事故意，盡快恢復(fù)供電?？紤]到實(shí)際路中各種因素的影響，該系統(tǒng)判別的準(zhǔn)確率為95%以上。

　　本文設(shè)計(jì)的無軌電車整流站自動(dòng)化集中監(jiān)控系統(tǒng)具有下列功能：

　　(1)早間3時(shí)50分、晚間23時(shí)的送電、停電定時(shí)鬧鐘提示;

　　(2)可記錄、存儲(chǔ)各類隨機(jī)信息和事件內(nèi)容，方便查閱和打印輸出;

　　(3)可進(jìn)行運(yùn)行日?qǐng)?bào)表、電量日?qǐng)?bào)表、供電日?qǐng)?bào)表的自動(dòng)填寫及定時(shí)打印;

　　(4)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各模擬量24小時(shí)變化曲線趨勢(shì)圖的存儲(chǔ)及隨時(shí)調(diào)閱和打印;

　　(5)人機(jī)對(duì)話靈活方便，操作簡(jiǎn)單，鍵盤和鼠標(biāo)器在線控制和操作，既能屏蔽受控開關(guān)，又能刷新更改，便于檢修;

　　(6)在線式UPS不間斷電源配置，可以防止系統(tǒng)突然掉電及瞬時(shí)失壓造成的數(shù)據(jù)丟失或上、下位機(jī)通訊狀態(tài)的改變;

　　(7)具有自診斷系統(tǒng)，可檢查工控機(jī)硬件及上、下位機(jī)通訊是否正常;

　　(8)系統(tǒng)還增設(shè)了必要的防雷措施，如：監(jiān)控系統(tǒng)供電電源的隔離靜化;模擬量變換的隔離。系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后還將增設(shè)通訊線路的浪涌吸收裝置等。

　　一段時(shí)間的試運(yùn)行表明，基于上、下位機(jī)的無軌電車整流站自動(dòng)化集中監(jiān)控系統(tǒng)的投入代替了人工監(jiān)控操作，實(shí)現(xiàn)了整流站無人監(jiān)控的自動(dòng)化過程，提高了供電系統(tǒng)的可靠性，降低了人為事故率。該系統(tǒng)效果良好，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期效果，滿足了用戶的要求。