3WL智能斷路器在地鐵低壓配電中的應(yīng)用

當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí),此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址,識(shí)別按地址發(fā)來的消息,決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng),控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上,包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。

控制器通信使用主-從技術(shù),主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信,也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信,從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng),如果是以廣播方式查詢的,則不作任何回應(yīng)。Modbus通信有2種模式:ASCII和RTU模式。一個(gè)Modbus通信系統(tǒng)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(gè)消息幀作為一連續(xù)的流傳輸,傳輸速率較ASCII模式高。

3.2地鐵工程通訊網(wǎng)絡(luò)

圖2為地鐵智能低壓配電系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。在此網(wǎng)絡(luò)中,處于低壓配電室的進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜中的3WL斷路器將采集到如電壓、電流、功率因數(shù)、斷路器狀態(tài)等各種參數(shù),通過和它相連接的RS485送至本變電室光電接口,在光電轉(zhuǎn)換器處將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以在光纖網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行遠(yuǎn)傳的光信號(hào)。從遠(yuǎn)端傳輸來的光信號(hào)經(jīng)過NSC100轉(zhuǎn)換為RS232電氣標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),再由NPort5610轉(zhuǎn)換為適用于以太網(wǎng)的協(xié)議語言。

在中央控制室,值班人員就可在PC機(jī)上看到所有配電室的設(shè)備運(yùn)行狀況,隨時(shí)處理發(fā)生的緊急狀況,從而避免出現(xiàn)問題后由于信息閉塞而帶來設(shè)備損毀的可能。技術(shù)工程師可在此時(shí)對(duì)各開關(guān)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、組態(tài)、診斷、測(cè)試、維護(hù)等。

3.3 3WL智能斷路器的遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)

地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中3WL智能斷路器通訊協(xié)議模塊采用COM15,與CubicleBUS相連的BSS和測(cè)量功能單元分別采集斷路器的開關(guān)量和電氣參數(shù),并提供給CubicleBUS內(nèi)部總線,并通過COM15轉(zhuǎn)換為外部網(wǎng)絡(luò)可識(shí)別的Modbus協(xié)議。其電氣連接協(xié)議為RS485串行接口。3WL斷路器通過BSS、測(cè)量功能單元、通訊協(xié)議模塊的幾個(gè)關(guān)鍵組成部件來傳輸配電系統(tǒng)所有電氣參數(shù)。

通過COM15模塊智能斷路器可以支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議。而進(jìn)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(tǒng)的通訊連接是被安裝在配電室內(nèi)的西門子8PT開關(guān)柜里,每個(gè)3WL智能斷路器作為通訊網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)終端,變電室用戶可通過RS485標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽雙絞線將其連接到上位機(jī),組成控制網(wǎng)絡(luò)。COM15模塊相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站,其中以數(shù)據(jù)集的形式來組織數(shù)據(jù)。每數(shù)據(jù)集包含一組通用寄存器。COM15共有28個(gè)數(shù)據(jù)集。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有利于總線的讀取和訪問,可在一條消息中包含一個(gè)數(shù)據(jù)塊。這種存取有利于整個(gè)Modbus快捷有效的工作,網(wǎng)絡(luò)可通過COM15模塊而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘。地鐵智能低壓配電系統(tǒng)主電路方案如圖3所示,其根本思想即通過3個(gè)斷路器中的任意2個(gè)合閘來保證整段設(shè)備持續(xù)供電,這其中包括3個(gè)斷路器之間的連鎖控制。

智能低壓控制系統(tǒng)采用的是單總線結(jié)構(gòu)?？紤]到系統(tǒng)可靠性要求,對(duì)于設(shè)備較多可靠性要求較高時(shí)采用多條單總線形式[5]。如:一個(gè)車站環(huán)控電控室選用3條現(xiàn)場(chǎng)總線;區(qū)間及車站變電所選用1條現(xiàn)場(chǎng)總線。對(duì)于3號(hào)線,SCADA供貨商選用設(shè)備本身具有3個(gè)通信可掛3條現(xiàn)場(chǎng)總線。智能低壓控制系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

4結(jié)語

智能低壓系統(tǒng)的采用不僅完善了環(huán)控設(shè)備的保護(hù)功能、提高了系統(tǒng)的可靠性,簡(jiǎn)化了低壓配電系統(tǒng)與EMCS的接口。實(shí)現(xiàn)了地鐵運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)時(shí)、可靠、快速的要求。設(shè)置在環(huán)控電控室的設(shè)備人機(jī)操作界面,便于就地進(jìn)行各個(gè)智能模塊的參數(shù)設(shè)定和查詢。同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用,系統(tǒng)中智能化元件可不依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而獨(dú)立運(yùn)行,具有強(qiáng)抗干擾能力。新型智能低壓系統(tǒng)避免了廣州地鐵一、二號(hào)線采用傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)和傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制方式的不足。由于系統(tǒng)功能提高和控制接線的簡(jiǎn)化,提高了系統(tǒng)可靠性和自動(dòng)化程度,大為縮短了系統(tǒng)的安裝調(diào)試時(shí)間,同時(shí)提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。