廣佛線變電所400 V低壓開關(guān)柜I/O模塊技術(shù)改造

陳偉明

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州510030）

0 引言

I/O模塊是變電所400 V低壓開關(guān)柜中重要的元器件，其作用為檢測每個低壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)并上傳信息至后臺。廣佛線原型號的I/O模塊已于2015年停產(chǎn)，經(jīng)統(tǒng)計，每個變電所約有20個I/O模塊，首通段14個變電所共計約280個I/O模塊，而現(xiàn)存的備件少，為提高低壓系統(tǒng)的供電可靠性，對原I/O模塊進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 實施背景

廣州地鐵廣佛線變電所400 V低壓開關(guān)柜采用的是白云電器的設(shè)備，而該設(shè)備的I/O模塊已于2015年停產(chǎn)，無法進(jìn)行備件采購。I/O模塊作為400 V開關(guān)柜的重要部件之一，是一個開關(guān)量采集單元，用于采集開關(guān)量信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號經(jīng)由通信實現(xiàn)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，在該低壓系統(tǒng)中主要應(yīng)用于上傳抽屜開關(guān)故障脫扣信息給后臺，及時通知后臺抽屜開關(guān)有脫扣跳閘的情況，一旦出現(xiàn)故障，將無法保證400 V開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)控，影響設(shè)備安全。

經(jīng)過深入的市場調(diào)查，主流升級產(chǎn)品為安科瑞ARTU-K32 RTU I/O模塊，其抗干擾能力強(qiáng)，性能有較大提升，在尺寸和功能方面與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容，易于采購，新型號模塊具備原型號產(chǎn)品的各項功能，且穩(wěn)定性高，工藝符合各項電氣標(biāo)準(zhǔn)?；谝陨显?，決定進(jìn)行技術(shù)改造，用安科瑞ARTU-K32 RTU I/O模塊代替停產(chǎn)的舊版I/O模塊，解決備品備件的供應(yīng)問題，同時提高供電系統(tǒng)的安全性能。

2 改造方案

根據(jù)I/O模塊的工作原理及現(xiàn)場原有設(shè)備的接線情況，決定對400 V低壓開關(guān)柜的原I/O模塊進(jìn)行技術(shù)改造。梳理技術(shù)改造的實施流程如下：

（1）設(shè)備硬件接線：查閱產(chǎn)品說明書，熟悉新舊I/O模塊的硬件差異，根據(jù)舊型號I/O模塊的硬件接線方式及地址碼設(shè)置，對新型號I/O模塊進(jìn)行相應(yīng)操作。

（2）設(shè)備兼容性改造：用新型號I/O模塊與低壓400 V的PLC連接通信，在試驗間對新型號I/O模塊進(jìn)行設(shè)備兼容性改造，通過修改通信地址、尋址起始位、寄存器個數(shù)等，使其具備上線試運(yùn)行條件。

（3）設(shè)備離線試運(yùn)行：在試驗間利用已改造的I/O模塊與低壓400 V的PLC連接通信，模擬線上工作環(huán)境進(jìn)行試運(yùn)行測試，并觀察記錄運(yùn)行情況。

（4）設(shè)備上線試運(yùn)行：選取車輛段內(nèi)低壓室2P26柜作為試點(diǎn)，結(jié)合原設(shè)備的空間布局，對模塊的安裝位置進(jìn)行改造，將已做兼容性改造的新型號I/O模塊更換上去，使用新型號I/O模塊通信，并現(xiàn)場進(jìn)行測試，測試功能正常后，正式開始上線試運(yùn)行。

（5）設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性測試：每日對上線試運(yùn)行的I/O模塊進(jìn)行監(jiān)測，測錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行穩(wěn)定性分析及故障率統(tǒng)計，形成上線試驗報告，評估新模塊的運(yùn)行情況，并制定后續(xù)計劃。

3 關(guān)鍵技術(shù)步驟

3.1 硬件接線

（1）安科瑞I/O模塊采用無源干接方式接線，即將KCOM（37）與KG（38）短接，KV12（39）接公共點(diǎn)，K01～K32為輸入點(diǎn)，無順序要求，A1（60）、B1（61）接485通信線，電源（1、2）接電源線，如圖1所示。

圖1 安科瑞I/O模塊接線方式

（2）地址碼的設(shè)定。舊版的I/O模塊在修改模塊地址時需要采用串口調(diào)試軟件，而新版本模塊只需在模塊上手動撥碼即可設(shè)置地址碼，更加快捷直觀。如選取車輛段內(nèi)低壓室2P26柜作為試點(diǎn)，查閱圖紙找出其I/O模塊的地址，如圖2所示，根據(jù)圖紙可知2P26柜I/O模塊的地址為“RS485總線3”的“10”，即“BUS3的10地址”。將10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，即1010，安科瑞I/O模塊的前5位為地址碼，最高位補(bǔ)0，從左至右為低位至高位，即地址10（二進(jìn)制為1010）從左至右（即低位至高位）應(yīng)為01010（最高位補(bǔ)0），其余數(shù)位均設(shè)為0。

圖2 2P26柜圖紙

3.2 兼容性改造（程序修改）

（1）將低壓室400 V通信PLC柜原程序下載下來作離線修改，如圖3所示，在程序中找到對應(yīng)的總線（“BUS3的10地址”），根據(jù)新模塊的產(chǎn)品說明，查閱寄存器代表開關(guān)狀態(tài)的起始地址和個數(shù)，對程序的寄存器起始地址和個數(shù)進(jìn)行修改，將修改后的程序重新生成并回傳至PLC。

圖3 低壓室400 V通信PLC柜的程序

3.3 在線程序測試

用短接線短接KV12（39）公共點(diǎn)與K01～K32任意一個輸入點(diǎn)，模擬輸入信號測試程序，查看該I/O模塊是否報故障總信號（粗線），如圖4所示。如能正確報警，則說明程序修改正確。

4 結(jié)語

改造后低壓開關(guān)柜的I/O模塊在上線試運(yùn)行過程中未出現(xiàn)通信異常現(xiàn)象，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，有效解決了產(chǎn)品更新?lián)Q代的問題，提高了低壓設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

[1]于松偉，楊興山，韓連祥，等.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2008.