地鐵牽引供電框架保護及功能性改造

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)來對其框架保護以及相應(yīng)的功能改造進行詳細論述，有效的縮短和控制了處理框架保護故障的時間。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)軟件進行修改來實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地鐵；PLC；牽引供電；框架保護；負(fù)極柜

框架保護已經(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。一旦框架保護作出動作，將會導(dǎo)致上行、下行四個供電分區(qū)停電，整個列車運行將陷入癱瘓。在發(fā)生框架保護故障之后，其恢復(fù)供電的實際速度將決定列車中斷運行的具體時間，所以對框架保護故障進行及時、有效處理，對于整個供電牽引系統(tǒng)以及整個地鐵運營都有著非常重要的作用。因此這也就要求我們要切實做好地鐵牽引供電框架保護及功能性改造工作。

1 框架保護原理及其范圍

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，再通過分流電阻實施單點接地。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指令。不論是電壓型保護動作，還是電流型的框架保護動作，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，從而造成列車運營中斷。

2 框架保護故障處理辦法

當(dāng)前框架保護主要分為兩個類型，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)生的泄漏電流進行有效反應(yīng)，它的側(cè)重點也在此；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，其相應(yīng)的檢查以及處理重點也不盡相同。如果發(fā)生了電壓型框架保護故障，則需要將檢查重點集中到隧道內(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行認(rèn)真檢查。如果作出電流型框架保護，應(yīng)重點對每個變電所內(nèi)部的變配電設(shè)備有無存在泄漏情況進行重點、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動作，就需要對上述兩種類型進行認(rèn)真、嚴(yán)格區(qū)分。

系統(tǒng)運行中，當(dāng)框架作出保護動作且出口時，相應(yīng)的保護出口則立即被閉鎖。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)極柜進行相應(yīng)的復(fù)位操作，這樣才能真正實現(xiàn)對跳閘成功后的直流斷路器進行重新供電。

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程序進行修改來實現(xiàn)。如圖2所示得出，負(fù)極柜以及各支直流進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)議以實現(xiàn)通信，同時采取一種主從式方式，也就說在系統(tǒng)運行過程中，將每個S5-P5U都會和相應(yīng)的S5-115U進行相應(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程監(jiān)控計算機內(nèi)，以實現(xiàn)組態(tài)、動態(tài)監(jiān)控。

3.2 框架保護遠程復(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，其主要作用即確保現(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)歸框架保護故障的唯一輸入點，所以可以對該輸入點密切相關(guān)的負(fù)極柜PLC程序進行重點分析，同時也可在I320的復(fù)歸邏輯關(guān)系中并一個能夠接受遠方正處監(jiān)控的邏輯輸入點。應(yīng)該說在本組項目改造過程中，通過F22 O只需遠方下達一個F22 O指令，就可以實現(xiàn)框架保護裝置復(fù)歸。不過需要注意的一點是，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)極柜進行實時、有效的監(jiān)控。

3.2.2 對RTU接口程序進行修改

應(yīng)該說，F(xiàn)22 0這一遠程復(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)備以實現(xiàn)對遠程計算機的相關(guān)聯(lián)。

3.2.3 對組態(tài)軟件進行修改

（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、注釋等等進行重新屬性定義。

4結(jié)束語

文章主要結(jié)合框架保護的原理及其范圍對其在地鐵牽引系統(tǒng)中的框架保護及其相應(yīng)的功能改造進行詳細論述與探討。為日后進一步研究地鐵牽引系統(tǒng)中的框架保護提供了一定理論支持，

參考文獻

[1]黃志明.框架保護在牽引供電系統(tǒng)中的合理運用[J].城市軌道交通研究，2013（8）.

[2]李靜芹.大準(zhǔn)鐵路供電遠動系統(tǒng)通道故障判斷及處理[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2012（13）.

[3]鐘化蘭，齊延生.郴韶段新型遠動系統(tǒng)RTU的設(shè)計[J].電氣化鐵道，2012（3）.

[4]曲尚開.接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓監(jiān)控裝置的研究[J].甘肅科技縱橫，2011（3）.endprint