一种城市轨道交通低压配电系统管控终端技术方案

本实用新型专利技术涉及一种城市轨道交通低压配电系统管控终端。现有轨道交通低压配电系统自动化水平不高。本实用新型专利技术包含主机及其接口环节A、向前测控通道环节B和向后测控通道环节C；A中，DSP系统和单片机系统、CPLD逻辑与组合系统相连；单片机系统经磁耦合器与以太网口和串行通信模块相连；B中，回路三相电压、电流检测模块和回路剩余电流检测模块经信号调理接入DSP系统，回路温湿度检测模块经磁耦合器接入DSP系统；遥信量检测模块经磁耦合器接至CPLD逻辑与组合系统；C中，四个开出回路接入CPLD逻辑与组合系统。本实用新型专利技术实时采集轨道交通低压配电系统电力工况参数，实现对配电回路的保护、监控、测量、计量和负荷预估。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种城市轨道交通低压配电系统管控终端。现有轨道交通低压配电系统自动化水平不高。本技术包含主机及其接口环节A、向前测控通道环节B和向后测控通道环节C；A中，DSP系统和单片机系统、CPLD逻辑与组合系统相连；单片机系统经磁耦合器与以太网口和串行通信模块相连；B中，回路三相电压、电流检测模块和回路剩余电流检测模块经信号调理接入DSP系统，回路温湿度检测模块经磁耦合器接入DSP系统；遥信量检测模块经磁耦合器接至CPLD逻辑与组合系统；C中，四个开出回路接入CPLD逻辑与组合系统。本技术实时采集轨道交通低压配电系统电力工况参数，实现对配电回路的保护、监控、测量、计量和负荷预估。【专利说明】—种城市轨道交通低压配电系统管控终端
本技术属于城市轨道交通配电管控
，具体涉及一种城市轨道交通低压配电系统管控终端。
技术介绍
建立具有“自愈、集成、预测、优化”智能化特征的城市轨道交通低压配电系统，是提升轨道交通正常运营、科学管控水平的重要保障。目前本领域公知的利用多功能数字仪表、智能断路器、以太网网关、PLC控制器等元件堆积组合方法搭建的“准”智能化系统，虽能实现轨道交通降压变电所低压进线断路器、母联断路器、三级负荷总开关、重要馈线回路的遥测、遥控、遥信功能，但因断路器自带的智能脱扣器和数字仪表的测量信息各自独立，不能有效统一整合和共享、不能共建内在的状态评判和信息预测模型，故距离上述真智能化特征的要求尚有一定差距。此外，上述方法及系统还存在对断路器附件(如脱扣器)性能要求过高导致的成本较高、各组成元件通讯规约不一致时组网困难、各元件类别不同时功能差异性大、自动化水平不均衡、结构模式不简洁和统一、维护不方便等缺陷，在实际工程应用难以有效发挥作用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种城市轨道交通低压配电系统管控终端，克服上述现有技术存在的技术缺陷。 本技术所采用的技术方案是: 一种城市轨道交通低压配电系统管控终端，其特征在于: 包含有主机及其接口环节、向前测控通道环节和向后测控通道环节； 所述主机及其接口环节包含有DSP系统模块、CPLD逻辑与组合系统模块、单片机系统模块、3号磁耦合器、4号磁耦合器、以太网口模块、和串行通信口模块；DSP系统模块通过标准SPI总线和单片机系统模块相连、通过通用并行输入/输出口与CPLD逻辑与组合系统模块相连；单片机系统模块经3号磁耦合器和4号磁耦合器隔离后，分别与以太网口模块和串行通信模块相连； 所述向前测控通道环节包含有回路三相电压检测模块、回路三相电流检测模块、回路剩余电流检测模块、信号调理模块、回路温湿度检测模块、遥信量检测模块、I号磁耦合器和2号磁耦合器；回路三相电压检测模块、回路三相电流检测模块和回路剩余电流检测模块的输出端经信号调理模块后，与主机及其接口环节中DSP系统模块的A/D输入端相连；回路温湿度检测模块的输出端经I号磁耦合器隔离后，接至主机及其接口环节中DSP系统模块的I2C端口 ；遥信量检测模块的输出端经2号磁耦合器隔离后，接至主机及其接口环节中CPLD逻辑与组合系统模块的通用输入/输出端口 ； 所述向后测控通道环节包含有I号功率光电稱合器、2号功率光电稱合器、3号功率光电耦合器、4号功率光电耦合器、断路器合闸开出回路、断路器分/跳闸开出回路、故障报警开出回路和备用开出回路；断路器合闸开出回路、断路器分/跳闸开出回路、故障报警开出回路和备用开出回路分别经I号功率光电耦合器、2号功率光电耦合器、3号功率光电耦合器、4号功率光电耦合器隔离驱动后，接入主机及其接口环节中CPLD逻辑与组合系统模块。 所述向前测控通道环节中的回路三相电压检测模块包括三只并列设置的交流电压传感器，回路三相电流检测模块包括三只并列设置的交流电流传感器，回路剩余电流检测模块设置一只剩余电流探测器，回路温湿度检测模块设置一只数字式温湿度传感器。 所述主机及其接口环节中还包含有键盘模块和液晶显示模块； 键盘模块直接与单片机系统模块的通用输入/输出端口相连； 液晶显示模块通过自身总线与单片机系统模块相连。 本技术具有以下优点: 一、从物理形态上能使低压开关柜输出回路实现“一次+ 二次”的二元化结构，即开关本体+智能终端装置。开关本体完成回路的开断功能，其余保护、控制、状态监测、测量、计量等功能均由智能终端装置集成实现。这样使得配电设备高度集成，占地小、免维护及操作界面友好，满足轨道交通车站面积寸土寸金之特点。 二、完成该回路的智能脱扣保护，包括三段式过电流保护(或可选反时限保护)、不平衡电流/电压保护、电压过低保护、电压过高保护、电压错序保护、电压缺相保护、晃电保护、合相过负荷保护、低频保护、绝缘保护、工艺保护等，保护曲线能够在现场灵活调整。开关本体携带的电子或热磁脱扣附件可以取消或减少配置作为回路的后备保护，降低成本。此效果可使轨道交通内数量繁多庞杂的设备系统用电安全性、可靠性提高，防止因出现较大供电故障的导致轨道交通的瘫痪。 三、能对该回路的故障进行在线诊断、控制网络进行自愈重构。在回路发生故障时，能判断回路故障类型，给出维护信息，与系统主站配合可进行系统故障识别、故障区域判定、故障区域隔离、非故障区域恢复供电方案分析计算。城市轨道交通尤其是地铁低压配电以放射式配电为主，电缆数量大，出线回路很多，分布于电缆井、电缆夹层、配电间、走廊或公共区吊顶、环控设备机房等各处，且运行环境潮湿，部分设备、管线的位置隐蔽，难以检修，故障隐患人工不易发现，在线的故障诊断系统尤为必要。 四、能对该回路的负荷进行动态预估(建立负荷信息模型)。轨道交通运营高峰与低谷时间分别有不同的运行状态，负荷变化性很大，有较大的节能和负荷优化的空间。 五、能将智能电网要求的全景数据测量融入回路的数据采集过程中，并进行计量、统计、分析。测量与分析的数据包括:Ua、Ub、Uc、3U0、Ia、Ib、Ic、310，f、cosa t，Pt、Qa、Qb、Qc、Qt、RMS或SPQS等电力潮流参数的稳态；事故前后不少于240点的电流暂态值；回路电缆接头温度Tem、湿度Pem;回路的绝缘状况及稳态剩余电Ir ;电能质量(电压偏差、电压波动和闪变、谐波、三相不平衡、频率偏差以及暂态过压和瞬态过压)，可准确测量到21次谐波。计量数据包括:双向有功和四象限无功电能，合相有功能量Ept、无功能量Eqt，RMS视在能量，合相基波(谐波)有功能量Ehpt、无功能量Ehqt。统计数据包括:开关动作次数；开关机械寿命。 六、能对开关进行遥控合/分操作，能对开关的合分状态进行监测。 七、能对该回路发生电弧性接地时存在的潜在电气火灾进行防控，给出预警信息或作用于跳闸。轨道交通(例如地铁)车站内部环境小，负荷集中，安装空间有限，大量的电缆敷设在封闭式闷顶或桥架中，散热条件差，长期运行电缆绝缘性能下降导致电弧性接地不可避免。 八、能使低压配电系统设备(低压开关柜)在功能特征上要满足国家电网公司《智能变电站技术导则》中“信息化、自动化、互动化、集成一体化”的要求。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的电路结构图。 图中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通低压配电系统管控终端，其特征在于：包含有主机及其接口环节（A）、向前测控通道环节（B）和向后测控通道环节（C）；所述主机及其接口环节（A）包含有DSP系统模块（9）、CPLD逻辑与组合系统模块（10）、单片机系统模块（12）、3号磁耦合器（13）、4号磁耦合器（14）、以太网口模块（15）、和串行通信口模块（16）；DSP系统模块（9）通过标准SPI总线和单片机系统模块（12）相连、通过通用并行输入/输出口与CPLD逻辑与组合系统模块（10）相连；单片机系统模块（12）经3号磁耦合器（13）和4号磁耦合器（14）隔离后，分别与以太网口模块（15）和串行通信模块（16）相连；所述向前测控通道环节（B）包含有回路三相电压检测模块（1）、回路三相电流检测模块（2）、回路剩余电流检测模块（3）、信号调理模块（4）、回路温湿度检测模块（5）、遥信量检测模块（7）、1号磁耦合器（6）和2号磁耦合器（8）；回路三相电压检测模块（1）、回路三相电流检测模块（2）和回路剩余电流检测模块（3）的输出端经信号调理模块（4）后，与主机及其接口环节（A）中DSP系统模块（9）的A/D输入端相连；回路温湿度检测模块（5）的输出端经1号磁耦合器（6）隔离后，接至主机及其接口环节（A）中DSP系统模块（9）的I2C端口；遥信量检测模块（7）的输出端经2号磁耦合器（8）隔离后，接至主机及其接口环节（A）中CPLD逻辑与组合系统模块（10）的通用输入/输出端口；所述向后测控通道环节（C）包含有1号功率光电耦合器（18）、2号功率光电耦合器（19）、3号功率光电耦合器（20）、4号功率光电耦合器（21）、断路器合闸开出回路（22）、断路器分/跳闸开出回路（23）、故障报警开出回路（24）和备用开出回路（25）；断路器合闸开出回路（22）、断路器分/跳闸开出回路（23）、故障报警开出回路（24）和备用开出回路（25）分别经1号功率光电耦合器（18）、2号功率光电耦合器（19）、3号功率光电耦合器（20）、4号功率光电耦合器（21）隔离驱动后，接入主机及其接口环节（A）中CPLD逻辑与组合系统模块（10）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：靳忠福，武春，张金花，赵怀军，贾俊鑫，孙建新，顾晏齐，陈西虎，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61