基于上、下位機的無軌電車整流站自動化監控系統

　　本監控系統具備出進的自動短路判別功能。8個整流站負責饋出供電網絡100多條。由于車車輛多、道路窄、線路老化、行駛不當等因素，經常發生集電桿脫落現象，造成觸線打連、絞接等短路故障，導致無軌電車停運、線網損壞、交通堵塞等嚴重問題。國內電車系統整流站自動監控領域對短路故障的判斷技術尚不成熟，經常出現誤判。怎樣自動識別過方案、瞬時短路或永久短路，并采取相應措施，保證安全供電及經濟不受損失，成為電車行業供電系統的一個主機問題。我們根據用戶提出的功能要求，設計制作了饋線遠區跳閘原因自動識別及報警系統。與利用人為重合閘進行判斷的方法相比，該系統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送入需要檢測的饋線回路，測量反饋回來的正弦電壓U和電流I，根據U和I的相位差判斷是否短路。

　　該系統主要由自動投切裝置、信號發生裝置、采樣比較控制電路、軟件識別系統和執行機構等五部分組成。其基本原理結構圖如圖2所示。

　　當供電系統某一饋出回路故障時，發生高速開關跳閘。可能的原因有三種：過載、瞬時短路或永久短路。在自動操作狀態時，該系統可以通過以下方法來判斷識別跳閘原因。

　　(1)過載的識別：可取跳閘瞬間前8點(每點間隔10ms)的電流值，與預先設置的參數進行比較。若采樣值小于等于預置參數，則判為過載;若采樣值大于預置參數，則判為短路。

　　(2)瞬時短路和永久短路的判別：當高速開關發生跳閘時，其信號回饋到PLC系統。經CPU確認后，根據其內部判斷邏輯輸出相應的控制信號，將短路判別系統的信號源投入跳閘饋線回路，進行第一次判斷。采樣電路進行檢測，根據故障回路短路點的遠近及在線車輛的多少，由傳感器檢測出電壓和電流的變化分量，經采樣比較控制電路轉換，與預先設置的參數進行分析比較，則可以判定是否短路。如果為“真”短路，經60s延時后再進行第二次判斷，若仍與第一次結果相同，則認為是永久短路;若與第一次結果相反，則認為是瞬時短路。判別結果送入PLC，經CPU內部邏輯判斷發出相應的指令，驅動執行機構，若瞬時短路則可令高速開關重新合閘;永久短路則將高速開關封鎖，同時通過上位機發生報警，并自動彈出故障回路相應畫面，使監護人員快速、準確地分析、確認跳閘原因，以便及時處理事故意，盡快恢復供電。考慮到實際路中各種因素的影響，該系統判別的準確率為95%以上。

　　本文設計的無軌電車整流站自動化集中監控系統具有下列功能：

　　(1)早間3時50分、晚間23時的送電、停電定時鬧鐘提示;

　　(2)可記錄、存儲各類隨機信息和事件內容，方便查閱和打印輸出;

　　(3)可進行運行日報表、電量日報表、供電日報表的自動填寫及定時打印;

　　(4)可實現對各模擬量24小時變化曲線趨勢圖的存儲及隨時調閱和打印;

　　(5)人機對話靈活方便，操作簡單，鍵盤和鼠標器在線控制和操作，既能屏蔽受控開關，又能刷新更改，便于檢修;

　　(6)在線式UPS不間斷電源配置，可以防止系統突然掉電及瞬時失壓造成的數據丟失或上、下位機通訊狀態的改變;

　　(7)具有自診斷系統，可檢查工控機硬件及上、下位機通訊是否正常;

　　(8)系統還增設了必要的防雷措施，如：監控系統供電電源的隔離靜化;模擬量變換的隔離。系統聯網后還將增設通訊線路的浪涌吸收裝置等。

　　一段時間的試運行表明，基于上、下位機的無軌電車整流站自動化集中監控系統的投入代替了人工監控操作，實現了整流站無人監控的自動化過程，提高了供電系統的可靠性，降低了人為事故率。該系統效果良好，其各項指標均達到預期效果，滿足了用戶的要求。