摘要:本文詳細(xì)介紹了XDZJ—Ⅱ信號(hào)電源智能監(jiān)控裝置的主要功能、技術(shù)特點(diǎn)、裝置結(jié)構(gòu)，及在哈鐵供電段的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞:智能監(jiān)控;越限報(bào)警;故障錄波;故障信息

1、引言

近年來，中國鐵路為了與世界接軌，提高鐵路運(yùn)輸能力，前后進(jìn)行了六次大提速。每一次提速，都是對鐵路管理手段和設(shè)備性能的一次極大挑戰(zhàn)。隨著鐵路生產(chǎn)布局調(diào)整的深入，鐵道部明確提出了新的設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并加大力度，推進(jìn)建設(shè)與規(guī)劃鐵路行車設(shè)備現(xiàn)代化進(jìn)程。“信號(hào)電源監(jiān)控系統(tǒng)”作為鐵路行車供電設(shè)備的重要組成部分，在保障鐵路行車運(yùn)輸安全方面起著極其重要的作用，其自動(dòng)化和現(xiàn)代化建設(shè)顯得更加重要。

2、電力遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的概述

電力遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備—“XDZJ-Ⅱ鐵路信號(hào)供電電源監(jiān)控裝置”是在多年成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，經(jīng)多方調(diào)研，應(yīng)用新技術(shù)、新平臺(tái)，研制開發(fā)的鐵路信號(hào)電源智能監(jiān)控裝置。該裝置具有數(shù)據(jù)采集和控制、電流電壓越限報(bào)警、故障錄波、故障信息上報(bào)等功能，實(shí)現(xiàn)了鐵路電力部門對信號(hào)供電電源(自閉線與貫通線)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使生產(chǎn)管理人員隨時(shí)掌握信號(hào)供電電源的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行搶修，并能夠?qū)收显蜻M(jìn)行準(zhǔn)確地分析和判斷，提高了電力自動(dòng)化管理水平。

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

“XDZJ-Ⅱ信號(hào)電源智能監(jiān)控裝置”的結(jié)構(gòu)如圖1。

“XDZJ-Ⅱ信號(hào)電源智能監(jiān)控裝置”克服了原“信號(hào)電源監(jiān)控裝置”出現(xiàn)故障時(shí)需要兩路電源同時(shí)停電進(jìn)行維護(hù)的弱點(diǎn)，改變控制和采集部分的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了只需停一路電即可對設(shè)備進(jìn)行逐步維修。

“XDZJ-Ⅱ信號(hào)電源智能監(jiān)控裝置” 測控核心單元封裝在鋁合金箱體內(nèi)，插板結(jié)構(gòu)。門上裝有液晶屏。內(nèi)分為電源板、IO板、CPU板、AI采樣板、母板和顯示接口板。功能齊全，人機(jī)接口簡單。便于用戶操作和工作人員維修。

2.1.1測控核心單主要模塊組成

電源模塊:為整個(gè)裝置提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的電源。

控制模塊:提供8路控制輸出和18路狀態(tài)輸入，擴(kuò)大了控制范圍，可實(shí)現(xiàn)一對八的控制。

模擬量采集模塊:可實(shí)現(xiàn)對16路模擬量進(jìn)行精確采集，從而使裝置的使用范圍更加廣泛。

中央處理模塊:是整個(gè)裝置的中樞，采用嵌入式ARM處理器，對所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，傳輸和顯示，將大幅度提高裝置的運(yùn)算速度和處理能力及精度。

顯示模塊:提供液晶顯示和按鍵接口，可實(shí)現(xiàn)就地查看裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對裝置實(shí)施就地控制操作。

通訊模塊:裝置設(shè)置了多種通訊接口，以適應(yīng)不同通訊方式。可實(shí)現(xiàn)就地錄波數(shù)據(jù)的提取和裝置內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置。可與上位機(jī)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.2主要功能

2.2.1主要功能

遙測功能:可對接入的16路模擬量進(jìn)行采集，測量誤差<0.5%。

遙信功能:可測量18路開關(guān)狀態(tài)并對開關(guān)變位進(jìn)行記錄，精確到2mS。

遙控功能:在調(diào)度端可對貫通及自閉的兩路高壓開關(guān)、兩路低壓開關(guān)進(jìn)行分合操作，同時(shí)還作出了四路開關(guān)的預(yù)留，使可遙控路數(shù)達(dá)到8路，提高了裝置的可擴(kuò)展性。

故障錄波及事件計(jì)錄:可保存7個(gè)歷史故障波及1個(gè)正常錄波，故障點(diǎn)前5個(gè)波，及后10個(gè)波，同時(shí)記錄兩側(cè)電源的所有數(shù)據(jù)。故障波錄波啟動(dòng)條件如下:低壓側(cè)開關(guān)動(dòng)作;過流直接啟動(dòng);失壓直接啟動(dòng)。

當(dāng)裝置錄波結(jié)束以后通知調(diào)度端，同時(shí)做備份存儲(chǔ)，由調(diào)度端手動(dòng)提取故障波，當(dāng)通訊通道故障時(shí)亦可現(xiàn)場提取。依據(jù)設(shè)定的低壓側(cè)異常電壓及過流定值，當(dāng)電壓或電流出現(xiàn)異常時(shí)，裝置將立即報(bào)警并將采樣的數(shù)據(jù)所形成的事故曲線上報(bào)調(diào)度，記錄曲線持續(xù)128個(gè)采樣點(diǎn)，采集間隔設(shè)定為每100mS一個(gè)點(diǎn)。若異常情況依舊存在，其后將只傳送更大的峰值，且可以間隔時(shí)間定時(shí)上傳報(bào)警。保存有最多8條事故曲線，按事故出現(xiàn)的先后次序排列。

通訊:當(dāng)數(shù)據(jù)傳送過程中受到通道速率限制的情況下，大量冗余數(shù)據(jù)充斥信道時(shí)，為避免上述情況發(fā)生，設(shè)置了變化數(shù)據(jù)優(yōu)先上傳的數(shù)據(jù)格式，該數(shù)據(jù)包含了變化前后的具體數(shù)值以及變化的時(shí)間，并且變化的幅度可以通過定值設(shè)定。通過不同的通訊方式將測量數(shù)據(jù)、事件、錄波數(shù)據(jù)及報(bào)警等信息上傳。通訊方式:通過標(biāo)準(zhǔn)MODEM方式上傳;通過以太網(wǎng)按101或104標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約上傳;就地通過全功能RS232口接入計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。報(bào)警類型有:失壓報(bào)警、缺相報(bào)警、相位角異常報(bào)警、相序異常報(bào)警、開關(guān)異常分?jǐn)鄨?bào)警。

裝置自檢功能:裝置在正常運(yùn)行過程中，不斷進(jìn)行自檢。自檢包括主板的CPU、RAM、通訊、采樣模塊、交流電源的工作情況，并能將異常情況通過異常報(bào)警的方式傳到調(diào)度端。 2.3 技術(shù)特點(diǎn)

測控核心單元封裝在鋁合金箱體內(nèi)，即可組屏，又可單獨(dú)使用。外形美觀，前端開門，插板結(jié)構(gòu)。增設(shè)液晶顯示功能，便于用戶操作和工作人員維修;便于整機(jī)更換。

將原雙箱結(jié)構(gòu)改為單箱結(jié)構(gòu)，省去雙箱通訊的數(shù)據(jù)線，減少故障點(diǎn)，加強(qiáng)保護(hù)措施，進(jìn)一步提高防雷及抗干擾能力。

在I路、II路低壓均停電時(shí)，測控核心單元仍能工作500ms，記錄失電瞬間前5個(gè)，后10個(gè)周波，在設(shè)備恢復(fù)供電后可以通過上位機(jī)調(diào)取錄波數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)錄波數(shù)據(jù)的NVRAM采用高速鐵電RAM存儲(chǔ)，可靠性高。

采用單CPU芯片結(jié)構(gòu)，解決了原“信號(hào)供電電源監(jiān)控裝置”雙CPU芯片之間，通訊時(shí)序易受干擾的弱點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

開關(guān)輸入量擴(kuò)充為18個(gè)、跳合繼電器輸出量擴(kuò)充為8路、模擬信號(hào)采集量擴(kuò)充為16路。測量精度由原裝置的1%提高到0.5%。

與上位機(jī)通訊采用標(biāo)準(zhǔn)化通訊規(guī)約，增加了通訊的通用性及與其他設(shè)備的友好接口。

增加了相序、相位角異常報(bào)警功能。當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生相序、相位角異時(shí)及時(shí)上報(bào)監(jiān)控終端，并在液晶屏上同時(shí)顯示報(bào)警，提醒系統(tǒng)檢修人員，避免系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的情況發(fā)生。

模塊化設(shè)計(jì)，對整體結(jié)構(gòu)的全面改進(jìn):采用多板卡形，既有利于局部故障更換，縮小了裝置的體積。

3、電力遠(yuǎn)動(dòng)在哈鐵供電段的應(yīng)用

“信號(hào)電源監(jiān)控系統(tǒng)”自 2000年初研發(fā)成功并通過鐵道部質(zhì)檢中心鑒定，用以保障鐵路行車供電安全的監(jiān)控產(chǎn)品，并于2001年開始推廣應(yīng)用。多年來，“信號(hào)電源監(jiān)控系統(tǒng)”已在哈鐵供電段各條主干線上全面鋪開，它的誕生與全面推廣，對行車供電安全管理來說具有跨時(shí)代的意義。隨著鐵路大提速發(fā)展的需要和計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，鐵路對行車設(shè)備的性能也相應(yīng)提出了更高的要求，出臺(tái)了一系列新的標(biāo)準(zhǔn)對行車設(shè)備加以審評，其目的就在于提高設(shè)備的可靠性、安全性和自動(dòng)化程度，更好的保障行車安全，滿足、解決行車運(yùn)輸大提速的需要。為此，監(jiān)控、列控都已隨之更換了更高標(biāo)準(zhǔn)和性能的設(shè)備，來適應(yīng)鐵路新的發(fā)展。哈鐵供電段多年來一直致力于鐵路電力行業(yè)信息化建設(shè)的研究，尋求新的管理方法和高性能、高可靠性、免維護(hù)設(shè)備的投入。考慮到提高設(shè)備的利用率，哈鐵供電段早在2004年，就指派專人在兩年內(nèi)分別前往鄭州局、濟(jì)南局、沈陽局、北京局等兄弟單位進(jìn)行實(shí)地考查，并同時(shí)前往幾個(gè)全(下轉(zhuǎn)372頁)

(上接370頁)國知名的電力自動(dòng)化廠家進(jìn)行技術(shù)咨詢與探討，了解并掌握了電力自動(dòng)化行業(yè)最新的技術(shù)動(dòng)向，并結(jié)合管內(nèi)行車供電實(shí)際狀況，請專家進(jìn)行評估，最終決定對原有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級改造，使其性能完全達(dá)到部級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采用此種方案，可極大的節(jié)省投資，縮減建設(shè)成本。

總結(jié)

鐵路信號(hào)電源智能監(jiān)控裝置安裝時(shí)間短，減少了對運(yùn)輸?shù)母蓴_，而且后期免維修，節(jié)省大量人力物力，供電可靠性也大大提高。該裝置經(jīng)過試運(yùn)行，能夠滿足鐵路大提速的需要，能夠?qū)崿F(xiàn)免維修和少維護(hù)，可以快速切除故障和恢復(fù)供電。該裝置采用了先進(jìn)的通訊方式，通過通信管理模塊以網(wǎng)絡(luò)方式通信，保證了數(shù)據(jù)內(nèi)部傳輸?shù)逆溌窌惩ǎ瑥恼w上提高了裝置的檢測精度和可行的數(shù)據(jù)傳輸試，使其具有更廣泛的適用性、通用性和靈活性。

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