地鐵牽引供電框架保護(hù)及功能性改造

陳忠

摘 要：文章主要結(jié)合西門子專用的S5系列中的PLC技術(shù)以及牽引供電技術(shù)、SNAUT技術(shù)來對其框架保護(hù)以及相應(yīng)的功能改造進(jìn)行詳細(xì)論述，有效的縮短和控制了處理框架保護(hù)故障的時間。此外，改造技術(shù)方案則是結(jié)合數(shù)據(jù)傳遞方式以及控制邏輯關(guān)系還有協(xié)議轉(zhuǎn)換、對組態(tài)軟件進(jìn)行修改來實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地鐵；PLC；牽引供電；框架保護(hù)；負(fù)極柜

框架保護(hù)已經(jīng)成為當(dāng)前地鐵供電牽引系統(tǒng)中最具影響、最為直接以及最為重要的一種保護(hù)。一旦框架保護(hù)作出動作，將會導(dǎo)致上行、下行四個供電分區(qū)停電，整個列車運(yùn)行將陷入癱瘓。在發(fā)生框架保護(hù)故障之后，其恢復(fù)供電的實(shí)際速度將決定列車中斷運(yùn)行的具體時間，所以對框架保護(hù)故障進(jìn)行及時、有效處理，對于整個供電牽引系統(tǒng)以及整個地鐵運(yùn)營都有著非常重要的作用。因此這也就要求我們要切實(shí)做好地鐵牽引供電框架保護(hù)及功能性改造工作。

1 框架保護(hù)原理及其范圍

地鐵站內(nèi)部每個牽引變電所的相應(yīng)直流進(jìn)線柜以及所有負(fù)極柜與直流饋線柜、還有整流器內(nèi)部框架全部有效連接起來，再通過分流電阻實(shí)施單點(diǎn)接地。將框架與負(fù)極之間的電壓值大小視作電壓型框架保護(hù)的判斷依據(jù)。通過分別輸入負(fù)極柜S5-95U中的指定PLC設(shè)備進(jìn)行有效的程序判斷，并由該S5-95U型負(fù)極柜來判斷是否作出框架跳閘保護(hù)指令。不論是電壓型保護(hù)動作，還是電流型的框架保護(hù)動作，再與本所直流系統(tǒng)所有相關(guān)的斷路器設(shè)備均跳閘，包括系統(tǒng)內(nèi)部的全部直流饋線柜以及直流進(jìn)線柜、變壓器交流側(cè)AC 33KV斷路器，此外還會致使兩個牽引所出現(xiàn)聯(lián)跳相鄰以及發(fā)生故障的四個供電分區(qū)中相關(guān)的直流饋線斷路器，進(jìn)而導(dǎo)致上行、下行的全部供電分區(qū)出現(xiàn)停電，從而造成列車運(yùn)營中斷。

2 框架保護(hù)故障處理辦法

當(dāng)前框架保護(hù)主要分為兩個類型，即電流型、電壓型這兩種，其中電流型主要是依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將框架對地所產(chǎn)生的泄漏電流進(jìn)行有效反應(yīng)，它的側(cè)重點(diǎn)也在此；而電壓型則主要是通過負(fù)極，將其對框架電壓的反映呈現(xiàn)出來，它的側(cè)重點(diǎn)主要集中在外線線路上。應(yīng)該說，面臨這種截然不同的框架保護(hù)，其相應(yīng)的檢查以及處理重點(diǎn)也不盡相同。如果發(fā)生了電壓型框架保護(hù)故障，則需要將檢查重點(diǎn)集中到隧道內(nèi)部的接觸網(wǎng)、鋼軌以及車輛等等，并主要對設(shè)備有無存在短路、有無出現(xiàn)抬高軌電位等情況進(jìn)行認(rèn)真檢查。如果作出電流型框架保護(hù)，應(yīng)重點(diǎn)對每個變電所內(nèi)部的變配電設(shè)備有無存在泄漏情況進(jìn)行重點(diǎn)、定期檢查與巡視。所以從某種程度上，要做好上述兩種類型的框架保護(hù)動作，就需要對上述兩種類型進(jìn)行認(rèn)真、嚴(yán)格區(qū)分。

系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)框架作出保護(hù)動作且出口時，相應(yīng)的保護(hù)出口則立即被閉鎖。與此同時，與四個供電分區(qū)惜惜相關(guān)直流斷路器則全部出現(xiàn)跳閘，此外故障所內(nèi)部的兩個33KV AC斷路器斷電。當(dāng)故障解除之后，需要恢復(fù)供電時，則需對負(fù)極柜進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)位操作，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)對跳閘成功后的直流斷路器進(jìn)行重新供電。

3 改造技術(shù)方案

3.1論述

所謂改造技術(shù)方案則主要是利用研究數(shù)據(jù)的特定傳輸方式以及協(xié)議轉(zhuǎn)換還有控制邏輯關(guān)系，通過對監(jiān)控程序、組態(tài)軟件以及接口程序還有PLC程序進(jìn)行修改來實(shí)現(xiàn)。如圖2所示得出，負(fù)極柜以及各支直流進(jìn)線柜還有直流饋線柜、AC 33 KV柜等，都擁有各自的一套S5-P5U以作系統(tǒng)邏輯控制與相應(yīng)的通信設(shè)備。而每個S5-P5U則要與S5-115u，結(jié)合Profibus DP的相應(yīng)總線協(xié)議以實(shí)現(xiàn)通信，同時采取一種主從式方式，也就說在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，將每個S5-P5U都會和相應(yīng)的S5-115U進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換，從而全面接受S5-15u的有效控制與管理；而S5-115u同RTU之間則通過相應(yīng)的報文格式轉(zhuǎn)換，且將RTU中的全部報文格式中設(shè)計成為SINAUT 8FW形式。數(shù)據(jù)通過將SNAUT 8FW報文格式有效、及時的傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)組態(tài)、動態(tài)監(jiān)控。

3.2 框架保護(hù)遠(yuǎn)程復(fù)歸改造方法

3.2.1 對S5-95U的負(fù)極柜中的PLC程序進(jìn)行修改

從圖2中可以得出，在其負(fù)極柜中擁有一個PLC框架，其主要作用即確?，F(xiàn)場復(fù)歸信號能夠接入到指定模塊中，且該復(fù)歸信號是現(xiàn)階段變電所解決現(xiàn)場復(fù)歸框架保護(hù)故障的唯一輸入點(diǎn)，所以可以對該輸入點(diǎn)密切相關(guān)的負(fù)極柜PLC程序進(jìn)行重點(diǎn)分析，同時也可在I320的復(fù)歸邏輯關(guān)系中并一個能夠接受遠(yuǎn)方正處監(jiān)控的邏輯輸入點(diǎn)。應(yīng)該說在本組項(xiàng)目改造過程中，通過F22 O只需遠(yuǎn)方下達(dá)一個F22 O指令，就可以實(shí)現(xiàn)框架保護(hù)裝置復(fù)歸。不過需要注意的一點(diǎn)是，由于F22 0是一個標(biāo)志位，所以最好同其他相應(yīng)的控制命令共用同一個字節(jié)或者是相同字中的不同位。

I320以及F22 0在負(fù)極柜中的PLC程序中多次用到。待將程序修改完成后，利用專用西門子STEP5編程軟件以及其它專用寫入工具，將該程序刻入到EPROM中，從而代替以往傳統(tǒng)的EPROM程序來對負(fù)極柜進(jìn)行實(shí)時、有效的監(jiān)控。

3.2.2 對RTU接口程序進(jìn)行修改

應(yīng)該說，F(xiàn)22 0這一遠(yuǎn)程復(fù)歸命令標(biāo)志位，通過S5-95U負(fù)極柜中的PLC程序邏輯運(yùn)算、功能塊、程序模塊以及數(shù)據(jù)模塊之間的相互數(shù)據(jù)交換之后，再利用Profibus DP總線，將其有效的傳輸至S5-115U中的PLC中，而在S5-115U的相應(yīng)程序中，通過特定程序模塊以及數(shù)據(jù)模塊還有功能模塊之間的有效數(shù)據(jù)交換，轉(zhuǎn)變成為Profibus DP總線上的第6通信子段第25字節(jié)的第0位。在RTU中，利用西門子專用的SINBIT軟件將Profibus 報文格式轉(zhuǎn)變成為SINAUA形式的報文格式。同時也將S5-115U中的 Teleg ram 6 25 0轉(zhuǎn)換成為專業(yè)的SINAUA45.0形式的報文格式。然后再利用西門子專業(yè)的SNBIT軟件將已經(jīng)修改的程序接口生成相應(yīng)的L2HEX程序文件，然后再利用SINPDC專業(yè)化參數(shù)軟件，將其所生成的相應(yīng)L2HEX程序文件依序?qū)懭氲絉TU中指定的FSP程序處理模塊。通過輔助于RUT通信模塊以及OTN光纖網(wǎng)，還有其他相關(guān)的軟硬件設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程計算機(jī)的相關(guān)聯(lián)。

3.2.3 對組態(tài)軟件進(jìn)行修改

（1）在相應(yīng)的VICOS P500監(jiān)控程序組態(tài)畫面主接線圖中，增設(shè)一個相應(yīng)的遠(yuǎn)程復(fù)歸按鈕。例如，在2011負(fù)極刀閘旁增添一個復(fù)歸按鈕。

（2）對新增設(shè)的按鈕進(jìn)行全新的屬性定義。將RTU中的ANAUT格式的報文45.0重新定義到VICOS P500的相應(yīng)監(jiān)控程序中。

（3）對報警、記錄以及變電所名稱、設(shè)備、元素類型、注釋等等進(jìn)行重新屬性定義。

4結(jié)束語

文章主要結(jié)合框架保護(hù)的原理及其范圍對其在地鐵牽引系統(tǒng)中的框架保護(hù)及其相應(yīng)的功能改造進(jìn)行詳細(xì)論述與探討。為日后進(jìn)一步研究地鐵牽引系統(tǒng)中的框架保護(hù)提供了一定理論支持，

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