CN110705731A - 基于s7测控单元的直流保护故障追溯实现方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法及系统，系统包括基本逻辑控制系统、保护逻辑运算系统、实时数据采集系统、事件记录文件生成系统、数据整理文件生成系统和波形及事件记录查看系统。基本逻辑控制系统与保护逻辑运算系统相连输出事件信息至事件记录文件生成系统；保护逻辑运算系统与实时数据采集系统相连输出故障数据信息至数据整理文件生成系统。事件记录文件生成系统和数据整理文件生成系统中的事件和数据信息下载为离线数据文件，由波形及事件记录查看系统导入读取并显示成波形和事件记录列表。本发明采用S7高端测控单元，具有高可靠性易维护和智能化特性，实现完善的保护故障追溯功能，较国内保护装置也更为经济。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通牵引直流供电系统领域，尤其涉及一种基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法及系统。
背景技术
随着国内城市轨道交通高速发展，直流牵引供电技术得到广泛的应用和改进，国内外针对直流设备而开发的保护装置层出不穷，保护装置因为使用了先进的技术及硬件配置，其保护性能、运行速率、设备稳定性等趋于完美，但是与此同时，其开发使用成本也普遍偏高。随着技术的不断发展以及国地铁系统设备的设计、生产、运营及维护等技术已趋于成熟，在当下直流设备市场竞争趋于白热化的情势下，如何选寻求一个安全可靠、性能完善、运行稳定的硬件替代方案成为了各大设备厂家的迫切需求。
目前，作为轨道交通直流保护的PLC控制器以及配套的显示单元虽然基本实现了控制、检测、保护、显示及上传功能，满足了应用的基本需要，但如果供电线路出现故障而触发保护动作，无法记录故障发生时的数据变化，因而无法辨识故障发生的真实性，给运营人员现场故障的及时处理及分析带来麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种完善直流牵引供电技术保护故障追溯的实现方法，记录故障发生时的数据变化，辨识故障发生的真实性。
本发明的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法，该方法通过S7测控单元实现，包括基本逻辑控制系统、保护逻辑运算系统、实时数据采集系统、事件记录文件生成系统、数据整理文件生成系统，基本逻辑控制系统、保护逻辑运算系统、实时数据采集系统、事件记录文件生成系统和数据整理文件生成系统均包含于S7测控单元中，基本逻辑控制系统与保护逻辑运算系统相连输出事件信息至事件记录文件生成系统；保护逻辑运算系统与实时数据采集系统相连输出故障数据信息至数据整理文件生成系统。
进一步的，所述实时数据采集系统在保护逻辑运算系统的保护动作后立即执行故障录波运算，完成后将故障录波数据保存在多个同样的故障录波数据块中。
进一步的，所述基本逻辑控制系统监测到所述保护逻辑运算系统信号变化时，立即将时间、事件和事件对应的编号写入专用数据块。
进一步的，所述事件记录文件生成系统和数据整理文件生成系统中的事件和数据信息通过WEB界面下载成离线数据文件。
进一步的，还包括波形及事件记录查看系统，波形及事件记录查看系统通过HTML或高级语言技术将离线数据文件的事件和数据信息导入读取并显示成波形和事件记录列表。
本发明还提供了一种基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现系统，包括S7-PLC控制器，S7-PLC控制器可实现上述任意一种直流保护故障追溯实现方法，预先配置事件记录专用数据块，并将所有事件按顺序定义事件编号。
进一步的，所述S7-PLC控制器实时监测运行数据，经内部保护算法进行计算，满足条件后即判断为保护逻辑运算系统的保护动作。
进一步的，所述S7-PLC控制器包括处理器模块、数字量输入输出模块、模拟量输入模块和显示模块，
处理器模块：负责所有控制命令信号、通信以太网集成转换、与显示模块通讯，支持多种接口通信，可插入SD卡扩展；
数字量输入输出模块：负责数字量信号的采集和发送；
模拟量输入模块：负责模拟量信号的采集，可采集电压信号及电流信号，根据需要选择采样速率；
显示模块：包括触摸屏，全面的通讯接口。
进一步的，所述显示模块使用.net Framework技术进行算法运算执行数据处理及故障录波图形生成并显示，使用.net Framework技术进行算法运算执行数据处理及编号对应事件的转换，将其以列表形式进行显示。
进一步的，所述S7-PLC控制器通过以太网与PSCADA监控系统和显示模块进行数据通讯。
本发明的有益效果如下：
1.采用S7-PLC控制器实现集合控制、保护逻辑、故障数据记录、事件记录以及通讯功能。
2.利用新型显示单元的开放平台，使用最新的Microsoft.net Framework技术兼容性，采集PLC控制器数据，实现就地控制、显示、故障数据记录查看、事件记录查看功能。
3.采用WEB技术，在线下载故障录波数据及事件记录。
4.采用高级语言或HTML，对故障录波数据及事件记录进行解析并实现离线查看。
附图说明
图1为本发明基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法的系统框图；
图2为本发明基于S7测控单元的直流保护故障追溯的实现方法网络通讯架构图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
结合图1该基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法包括基本逻辑控制系统、保护逻辑运算系统、实时数据采集系统、事件记录文件生成系统、数据整理文件生成系统和波形及事件记录查看系统。这些系统全部包含于S7高端测控单元中，S7高端测控单元包括S7-PLC控制器，S7-PLC控制器包括处理器模块、数字量输入输出模块、模拟量采集模块和显示模块。
处理器模块：负责所有控制命令信号、通信以太网集成转换、与显示单元通讯，支持多种接口通信，包括以太网、串口等；而且信息存储空间量大，可插入SD卡扩展。
数字量输入输出模块：负责数字量信号的采集和发送。
模拟量输入模块：负责模拟量信号的采集，可采集电压信号及电流信号，根据需要选择采样速率。
显示模块：采用超低功耗的7寸彩色电容式触摸屏，全面的通讯接口。
PLC控制器采集数字量信号，经基本逻辑控制系统进行快速信号处理及逻辑运算，对相关设备进行控制。PLC控制器的模拟量输入口高速采集电压、电流信号并经过内部运算后将真实值显示出来，PLC控制器内部执行保护逻辑运算系统的保护逻辑运算功能，如过流保护、逆流保护、低电压保护等，从而判断实现保护功能并发送保护动作出口信号，这些信息都可以上传到触控显示模块和后台进行显示。
PLC控制器的模拟量信号模块高速采集测量放大器信号，在上电启动时即预留故障录波数据块，实时数据采集系统在程序算法中采用高速定时中断方式获取实时采样值，并将实时采样值与相应ms级的时间记录至数据块中。
PLC控制器中预先配置多个与预留数据块相同的故障录波数据块，以便快速保存故障录波数据。程序算法中采用高速定时中断，实时监测保护运算结果，保护逻辑运算系统预先设定数据量条件，经保护算法进行计算，满足条件后即判断为保护动作，保护动作后，PLC控制器立即执行故障后录波运算，待完成后，通过算法执行录波数据处理并将其保存至预先配置的数据块中。
每次故障录波后，将其数值通过算法及调用功能块，将数据写入PLC控制器的装载存储器或存储卡中(如有配置)，每次故障录波保存的数据为EXCEL文件格式，作为数据整理文件生成系统中生成的数据整理文件。
故障录波的所有数据均为整型数据，PLC控制器中预先配置符合显示模块采集的格式及数量，由显示模块发送读取命令，PLC控制器执行相关算法，将数据提供给显示模块。显示模块通过连接以太网使用.net Framework技术进行算法运算执行数据处理及故障录波波形图形生成并显示。
PLC控制器预先配置事件记录专用数据块，将所有事件按顺序定义事件编号，在运行过程中基本逻辑控制系统实时监测保护逻辑运算系统信号的变化。当信号变化时，立即将实时时间及相应事件对应的预先定义的事件编号写入事件记录专用数据块中，作为事件记录文件生成系统中生成的事件记录文件。
显示模块连接以太网通过使用.net Framework技术进行算法运算执行数据处理及编号对应事件的转换，将事件记录文件以列表形式进行显示。
结合图2，用户笔记本电脑通过网线可登陆PLC配置的WEB界面，连接以太网下载故障录波数据及事件记录，作为离线数据文件，格式均为EXCEL格式进行保存。采用高级语言或HTML技术可将下载的文件进行导入读取至波形及事件查看系统并显示成波形和事件记录列表。
PSCADA监控系统作为后台供操作人员查看PLC检测的数据，以及通过连接以太网将PLC报警信息上传用。
Claims (10)
1.基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法，其特征在于：包括基本逻辑控制系统、保护逻辑运算系统、实时数据采集系统、事件记录文件生成系统和数据整理文件生成系统，基本逻辑控制系统、保护逻辑运算系统、实时数据采集系统、事件记录文件生成系统和数据整理文件生成系统均包含于S 7测控单元中，基本逻辑控制系统与保护逻辑运算系统相连输出事件信息至事件记录文件生成系统；保护逻辑运算系统与实时数据采集系统相连输出故障数据信息至数据整理文件生成系统。
2.根据权利要求1所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法，其特征在于：所述实时数据采集系统在保护逻辑运算系统的保护动作后立即执行故障录波运算，完成后将故障录波数据保存在多个同样的故障录波数据块中，在数据整理文件生成系统中生成数据整理文件。
3.根据权利要求1所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法，其特征在于：所述基本逻辑控制系统监测到所述保护逻辑运算系统信号变化时，立即将时间、事件和事件对应的编号写入事件记录专用数据块，在事件记录文件生成系统中生成事件记录文件。
4.根据权利要求1所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法，其特征在于：所述事件记录文件生成系统和数据整理文件生成系统中的事件和数据信息通过WEB界面下载成离线数据文件。
5.根据权利要求1所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现方法，其特征在于：还包括波形及事件记录查看系统，波形及事件记录查看系统通过HTML或高级语言技术将离线数据文件的事件和数据信息导入读取并显示成波形和事件记录列表。
6.基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现系统，其特征在于：包括S7-PLC控制器，S7-PLC控制器可实现权利要求1至5任一所述的一种轨道交通直流保护故障追溯方法，预先配置专用数据块，并将所有事件按顺序定义事件编号。
7.根据权利要求6所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现系统，其特征在于：所述S7-PLC控制器实时监测运行数据，经内部保护算法进行计算，满足条件后即判断为保护逻辑运算系统的保护动作。
8.根据权利要求6所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现系统，其特征在于：所述S7-PLC控制器包括处理器模块、数字量输入输出模块、模拟量输入模块和显示模块，
处理器模块：负责所有控制命令信号、通信以太网集成转换、与显示模块通讯，支持多种接口通信，可插入SD卡扩展；
数字量输入输出模块：负责数字量信号的采集和发送；
模拟量输入模块：负责模拟量信号的采集，可采集电压信号及电流信号，根据需要选择采样速率；
显示模块：包括触摸屏和全面的通讯接口。
9.根据权利要求8所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现系统，其特征在于：所述显示模块使用.net Framework技术进行算法运算执行数据处理及故障录波图形生成并显示，使用.net Framework技术进行算法运算执行数据处理及编号对应事件的转换，将其以列表形式进行显示。
10.根据权利要求6所述的基于S7测控单元的直流保护故障追溯实现系统，其特征在于：所述S7-PLC控制器通过以太网与PSCADA监控系统和显示模块进行数据通讯。
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