基于上、下位机的无轨电车整流站自动化监控系统

　　本监控系统具备出进的自动短路判别功能。8个整流站负责馈出供电网络100多条。由于车车辆多、道路窄、线路老化、行驶不当等因素，经常发生集电杆脱落现象，造成触线打连、绞接等短路故障，导致无轨电车停运、线网损坏、交通堵塞等严重问题。国内电车系统整流站自动监控领域对短路故障的判断技术尚不成熟，经常出现误判。怎样自动识别过方案、瞬时短路或永久短路，并采取相应措施，保证安全供电及经济不受损失，成为电车行业供电系统的一个主机问题。我们根据用户提出的功能要求，设计制作了馈线远区跳闸原因自动识别及报警系统。与利用人为重合闸进行判断的方法相比，该系统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：将一定幅值和频率的正弦信号送入需要检测的馈线回路，测量反馈回来的正弦电压U和电流I，根据U和I的相位差判断是否短路。

　　该系统主要由自动投切装置、信号发生装置、采样比较控制电路、软件识别系统和执行机构等五部分组成。其基本原理结构图如图2所示。

　　当供电系统某一馈出回路故障时，发生高速开关跳闸。可能的原因有三种：过载、瞬时短路或永久短路。在自动操作状态时，该系统可以通过以下方法来判断识别跳闸原因。

　　(1)过载的识别：可取跳闸瞬间前8点(每点间隔10ms)的电流值，与预先设置的参数进行比较。若采样值小于等于预置参数，则判为过载;若采样值大于预置参数，则判为短路。

　　(2)瞬时短路和永久短路的判别：当高速开关发生跳闸时，其信号回馈到PLC系统。经CPU确认后，根据其内部判断逻辑输出相应的控制信号，将短路判别系统的信号源投入跳闸馈线回路，进行第一次判断。采样电路进行检测，根据故障回路短路点的远近及在线车辆的多少，由传感器检测出电压和电流的变化分量，经采样比较控制电路转换，与预先设置的参数进行分析比较，则可以判定是否短路。如果为“真”短路，经60s延时后再进行第二次判断，若仍与第一次结果相同，则认为是永久短路;若与第一次结果相反，则认为是瞬时短路。判别结果送入PLC，经CPU内部逻辑判断发出相应的指令，驱动执行机构，若瞬时短路则可令高速开关重新合闸;永久短路则将高速开关封锁，同时通过上位机发生报警，并自动弹出故障回路相应画面，使监护人员快速、准确地分析、确认跳闸原因，以便及时处理事故意，尽快恢复供电。考虑到实际路中各种因素的影响，该系统判别的准确率为95%以上。

　　本文设计的无轨电车整流站自动化集中监控系统具有下列功能：

　　(1)早间3时50分、晚间23时的送电、停电定时闹钟提示;

　　(2)可记录、存储各类随机信息和事件内容，方便查阅和打印输出;

　　(3)可进行运行日报表、电量日报表、供电日报表的自动填写及定时打印;

　　(4)可实现对各模拟量24小时变化曲线趋势图的存储及随时调阅和打印;

　　(5)人机对话灵活方便，操作简单，键盘和鼠标器在线控制和操作，既能屏蔽受控开关，又能刷新更改，便于检修;

　　(6)在线式UPS不间断电源配置，可以防止系统突然掉电及瞬时失压造成的数据丢失或上、下位机通讯状态的改变;

　　(7)具有自诊断系统，可检查工控机硬件及上、下位机通讯是否正常;

　　(8)系统还增设了必要的防雷措施，如：监控系统供电电源的隔离静化;模拟量变换的隔离。系统联网后还将增设通讯线路的浪涌吸收装置等。

　　一段时间的试运行表明，基于上、下位机的无轨电车整流站自动化集中监控系统的投入代替了人工监控操作，实现了整流站无人监控的自动化过程，提高了供电系统的可靠性，降低了人为事故率。该系统效果良好，其各项指标均达到预期效果，满足了用户的要求。