3WL智能斷路器在地鐵低壓配電中的應用

當在一Modbus網絡上通信時,此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址,識別按地址發來的消息,決定要產生何種行動。如果需要回應,控制器將生成反饋信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上,包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

控制器通信使用主-從技術,主設備可單獨和從設備通信,也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信,從設備返回一消息作為回應,如果是以廣播方式查詢的,則不作任何回應。Modbus通信有2種模式:ASCII和RTU模式。一個Modbus通信系統中只能選擇一種模式,不允許2種模式混合使用。本文采用RTU模式,整個消息幀作為一連續的流傳輸,傳輸速率較ASCII模式高。

3.2地鐵工程通訊網絡

圖2為地鐵智能低壓配電系統通訊網絡結構示意圖。在此網絡中,處于低壓配電室的進線柜、聯絡柜中的3WL斷路器將采集到如電壓、電流、功率因數、斷路器狀態等各種參數,通過和它相連接的RS485送至本變電室光電接口,在光電轉換器處將電氣信號轉換為可以在光纖網絡上進行遠傳的光信號。從遠端傳輸來的光信號經過NSC100轉換為RS232電氣標準信號,再由NPort5610轉換為適用于以太網的協議語言。

在中央控制室,值班人員就可在PC機上看到所有配電室的設備運行狀況,隨時處理發生的緊急狀況,從而避免出現問題后由于信息閉塞而帶來設備損毀的可能。技術工程師可在此時對各開關進行參數設置、組態、診斷、測試、維護等。

3.3 3WL智能斷路器的遠程控制設計

地鐵智能低壓配電系統中3WL智能斷路器通訊協議模塊采用COM15,與CubicleBUS相連的BSS和測量功能單元分別采集斷路器的開關量和電氣參數,并提供給CubicleBUS內部總線,并通過COM15轉換為外部網絡可識別的Modbus協議。其電氣連接協議為RS485串行接口。3WL斷路器通過BSS、測量功能單元、通訊協議模塊的幾個關鍵組成部件來傳輸配電系統所有電氣參數。

通過COM15模塊智能斷路器可以支持工業標準Modbus協議。而進行通訊連接的是在斷路器COM15模塊前面的9針RS485接口。地鐵智能低壓配電系統的通訊連接是被安裝在配電室內的西門子8PT開關柜里,每個3WL智能斷路器作為通訊網絡的一個終端,變電室用戶可通過RS485標準的屏蔽雙絞線將其連接到上位機,組成控制網絡。COM15模塊相當于一個數據中轉站,其中以數據集的形式來組織數據。每數據集包含一組通用寄存器。COM15共有28個數據集。這樣的數據結構有利于總線的讀取和訪問,可在一條消息中包含一個數據塊。這種存取有利于整個Modbus快捷有效的工作,網絡可通過COM15模塊而實現遠程分合閘。地鐵智能低壓配電系統主電路方案如圖3所示,其根本思想即通過3個斷路器中的任意2個合閘來保證整段設備持續供電,這其中包括3個斷路器之間的連鎖控制。

智能低壓控制系統采用的是單總線結構。考慮到系統可靠性要求,對于設備較多可靠性要求較高時采用多條單總線形式[5]。如:一個車站環控電控室選用3條現場總線;區間及車站變電所選用1條現場總線。對于3號線,SCADA供貨商選用設備本身具有3個通信可掛3條現場總線。智能低壓控制系統示意圖如圖4所示。

4結語

智能低壓系統的采用不僅完善了環控設備的保護功能、提高了系統的可靠性,簡化了低壓配電系統與EMCS的接口。實現了地鐵運營管理的實時、可靠、快速的要求。設置在環控電控室的設備人機操作界面,便于就地進行各個智能模塊的參數設定和查詢。同時由于現場總線技術的應用,系統中智能化元件可不依賴計算機網絡而獨立運行,具有強抗干擾能力。新型智能低壓系統避免了廣州地鐵一、二號線采用傳統的低壓配電系統和傳統的繼電器、接觸器控制方式的不足。由于系統功能提高和控制接線的簡化,提高了系統可靠性和自動化程度,大為縮短了系統的安裝調試時間,同時提高了系統的可維護性。