CN202424311U

CN202424311U - 一种远动交直流电源控制系统

Info

Publication number: CN202424311U
Application number: CN2011205076899U
Authority: CN
Inventors: 景冬; 李国政; 张玉东
Original assignee: Beijing Dinghan Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Dinghan Technology Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-08

Abstract

本实用新型公开了一种远动交直流电源控制系统，该系统包括综合自动化后台系统和控制执行装置，控制执行装置包括中央处理模块和执行部件模块，综合自动化后台系统对控制执行装置的各项功能进行管理和操作，执行部件模块包括中间继电器，电动操作机构和执行元件，其中，中央处理模块的输出通过中间继电器提供无源接点，进而控制电动操作机构来控制执行元件的合闸和分闸，从而实现对交直流电源的全远动及半远动控制。该系统操作简单，结构设计合理，可扩展性强，使整个系统的安全可靠性更高、更稳定，适用于工业自动控制领域。

Description

一种远动交直流电源控制系统

技术领域

本实用新型涉及电气控制领域，主要涉及电气化铁路控制领域，尤其涉及一种远动交直流电源控制系统。

背景技术

随着铁路电气化技术的迅速发展和铁路运行速度的不断提高，铁路远动控制得到了广泛的应用，加上计算机技术、工业监控技术、网络及通讯技术等在铁路远动控制中的深入，使得电气化铁路供电系统的可靠性和现代化程度有了飞速的发展。

铁路远动控制系统主要包括车站监控系统、变配电所监控系统、通讯通道和指挥中心四个部分。调度中心是铁路远动控制系统的核心，大量的数据从车站及变、配电所通过通讯通道被送往调度中心，调度中心对数据进行分析、处理、保存等。调度人员通过调度中心可直接远程控制车站及变、配电所的现场设备。

目前在铁路系统中，新建客运专线以及偏远地区的站点，对车站及变、配电所的现场设备(如交直流电源屏)均要求所有的回路或者部分回路能够实现在控制中心或调度所控制辖区现场设备(如交直流电源屏)的输出。同时，为保障电气化铁路系统能够安全、平稳运行，对处于比较偏远的变电站，电力系统要求对交直流电源屏输入和馈出回路实现远程操作，这样可以解决无人站点的远程操作问题，大大减少由变电站输电导致的故障的恢复时间，缩小故障的影响范围。

铁路电源控制系统中，通常采用交直流电源屏对现场设备供电，控制中心通过控制电源屏就可实现对铁路电网的控制。现有技术中一种实施方案采用在接触器线圈控制回路里增加按钮来控制接触器的闭合与断开，实现对某一回路的通电和断电操作，通过加端子排和按钮并联引至综合自动化系统来实现远动控制。

现有技术的另一种实施方案采用电动操作机构的合闸和分闸控制回路控制断路器的分合闸，实现对某一馈电回路的通电和断电操作。具体方式为在断路器电动操作机构的控制回路的合闸和分闸回路中增加按钮，实现对该断路器的本地控制，通过加端子排和按钮并联引至综合自动化系统来实现远动控制。

公开号为CN 201926912U的申请文件公开了一种带远程控制系统的电动操作机构，该电动操作机构包括可以接入光纤网络的远程控制系统模块，该远程控制系统模块依次包括光纤转换模块，该模块光接口接入光纤网络，串口RS485端口到可编程控制器PLC模块的串口端；该远程控制系统模块还包括可编程控制器PLC模块，该模块的数据输出口与继电器和电动操作机构相连接，数据输入口和开关电源相连。

比较上述现有的技术方案，第一种技术方案采用接触器实现对某一回路的通电和断电操作，该方案对接触器线圈的可靠性要求比较高。接触器的控制线圈电压为AC380V或者AC220V，如果接触器本身出现故障或者线圈故障，就会造成某路停电甚至调度所停电。该方案受接触器可靠性的影响及电网电压稳定性的影响较大，目前暂未推广使用。第二种技术方案由综合自动化系统输出无源信号控制该回路断路器的合闸和分闸。该技术要求综合自动化系统的馈出控制接点增多，但实际中综合自动化系统的输出数量不宜太多，因此该技术方案会增加综合自动化系统的风险，一旦输出接点故障，系统将失去控制。同时，综合自动化系统与交直流电源屏间采用过多的硬线连接，导致系统可靠性变差，任何一根柜间线的故障，都可能导致系统的误动作。第三种技术方案采用光纤传输进行远动控制，具有隔离高电压、防电磁干扰等优点，但光纤接入方式需要有源设备来把光信号转换成电信号，通常会采用光收发转换器来实现光电转换的功能，如果光收发转换器发生故障，会使整个远动控制系统失控，此外，光纤接入通常使用光缆，光缆的安全问题是非常重要的，光纤里面都是玻璃纤维，外加多层保护，不容易损坏，但一旦出现损坏，熔接光缆需要较长时间，而且对于光纤问题查找也较为复杂，会对整个远动控制系统产生较大影响。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种操作简单，结构合理、可扩展性强、安全可靠的远动交直流电源控制系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种远动交直流电源控制系统，所述系统包括综合自动化后台系统和控制执行装置，控制执行装置包括中央处理模块和执行部件模块，综合自动化后台系统对控制执行装置的各项功能进行管理和操作，执行部件单元包括中间继电器，电动操作机构和执行元件，其中，中央处理模块的输出通过中间继电器提供无源接点，进而控制电动操作机构来控制执行元件的合闸和分闸，从而实现对交直流电源的远动控制。

进一步地，中央处理模块采用可编程逻辑控制器，包括但不仅限于PLC、CPLD、FPGA。

进一步地，综合自动化后台系统包括计算机和管理软件平台。

进一步地，综合自动化后台系统通过RS485接口与中央处理模块连接。

进一步地，中央处理模块与执行部件单元采用即插即用模块或中央处理模块与执行部件单元间采用连接端子进行连接。

进一步地，中间继电器，电动操作机构和执行元件采用即插即用模块或中间继电器，电动操作机构和执行元件间采用连接端子进行连接。

进一步地，所述执行元件包括断路器。

进一步地，所述系统用于控制全远动及半远动交直流电源系统。

进一步地，所述系统还包括辅助电源模块，辅助电源模块给中央处理模块和执行部件模块提供稳定的电压。

本实用新型公开的远动交直流电源控制系统，采用工业级的PLC实现，由中间继电器提供数量较多的无源节点，能满足全远动及半远动系统需求，解决了现有技术方案远动控制回路扩展的瓶颈。此外，该系统操作简单，结构设计合理，比其他方案安全可靠性更高、更稳定。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图1为远动交直流电源控制系统原理框图。

具体实施方式

本实施方案的技术原理：采用工业级的PLC实现交直流电源系统的远动控制，即系统中所有的开关量全部由PLC的输出点来提供，然后由中间继电器提供数量较多的无源节点，进而通过电动操作机构来控制执行元件的合闸和分闸，从而实现对交直流电源的远动控制。

参见图1，为本技术方案中远动交直流电源控制系统的原理框图。该系统包括综合自动化后台系统和控制执行装置，控制执行装置包括中央处理模块和执行部件模块，综合自动化后台系统对控制执行装置的各项功能进行管理和操作，执行部件模块包括中间继电器，电动操作机构和执行元件，其中，中央处理模块的输出通过中间继电器提供无源接点，进而控制电动操作机构来控制执行元件的合闸和分闸，从而实现对交直流电源的远动控制。

其中，中央处理模块采用可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器简称PLC(英文全称：Programmable Logic Controller)，包括但不仅限于PLC、CPLD、FPGA。PLC是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成包括电源、中央处理单元、存储器、输入/输出接口电路、功能模块、通信模块及人机界面等部分。本技术方案中，中央处理模块采用可编程控制器PLC。

PLC的电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。一般交流电压波动在+10％(+15％)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去，有的PLC为输入电路提供24V的工作电源。本技术方案中，为保证PLC能够稳定工作，外接一个辅助电源模块，为PLC提供稳定的电源。此辅助电源模块除为PLC提供稳定电压外，还用于为执行部件模块提供稳定的电压。同时，辅助电源模块还可以作为备份电源，以补偿主电源供电不足或在应急状态下，作应急电源使用。

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，每套PLC至少有一个CPU。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。为了进一步提高PLC的可靠性，PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。

输入输出接口电路是PLC与电气回路的接口，输入接口电路将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出接口电路将数字信号转换成电信号馈出。本技术方案采用PLC控制开关量输出。按I/O点数确定馈出开关量的数量，但其最大扩展数受CPU所能管理的基本配置的能力限制，即受最大的底板或机架槽数限制。大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

所述功能模块包括计数、定位等模块；通信模块包括以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。

PLC还可实现人机对话，目前采用计算机并在计算机上运行组态软件作为人机界面非常普及。

综合自动化后台系统相当于PLC的人机界面，综合自动化后台包括计算机和管理软件平台，用于对PLC各项功能进行管理和操作，还可监控系统中其他执行那个部件的运行情况。综合自动化后台系统与可编程逻辑控制器PLC通过RS485接口进行连接。RS485接口具有良好的抗噪声干扰性，与TTL电平兼容性好、长距离传输和多站能力等优点。RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2-6)V表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-(2-6)V表示，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。RS-485接口的最大传输距离可达3000米，另外RS485接口在总线上是允许连接多达128个收发器，即具有多站能力，可以利用单一的RS485接口方便地建立起设备网络。

可编程逻辑控制器PLC、中间继电器、电动操作机构及执行元件采用即插即用模块或各模块间采用连接端子进行连接。即插即用模块方便系统更新，当其中某个模块出现故障或进行更新时，在与原系统兼容的情况下，只需要用更新后的模块将原来的模块替换掉就可以，维护起来方便。连接端子用于实现各部分间的电气连接，通常与接线柱配套连接，当需要更改连接线路时，使用连接端子便于操作。同时，当回路中出现由于连接线问题导致的故障时，只需要将连接端子线进行更换，相较于牢固固定的螺钉方式操作更加简单。连接端子通常用于配电箱中，承受的功率一般较小。

综合自动化系统所有的开关量馈出全部由PLC的输出点来提供，但如果综合自动化系统的输出数量太多，会增加综合自动化系统的风险，一旦输出接点故障，系统将失去控制。此外，综合自动化系统输出通常采用硬线进行连接，如采用过多的硬线，导致系统可靠性变差，任何一根连接线的故障，都可能导致系统的误动作。因此，本技术方案通过中间继电器来提供无源接点，通过电动操作机构控制执行元件的合闸和分闸，此处执行元件采用断路器。

中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，主要用来增加触点的数量及容量，在控制电路中传递中间信号。中间继电器只能用于控制电路中，它一般没有主触点，过载能力比较小，所以只能通过小电流，中间继电器用的全部都是辅助触头，数量比较多。可编程逻辑控制器PLC输出的开关量通过中间继电器输出控制电动操作机构进行动作，电动操作机构根据中间继电器的控制信号控制断路器的分闸和合闸。在控制回路中增加中间继电器，不会改变线路的控制形式，增强了系统的可扩展性，而且便于维修。此外，中间继电器的接点容量虽然不大，但其具有一定的带负载能力，加之驱动电流很小，所以在控制回路中采用中间继电器控制其他负载，还可扩大控制回路的控制容量。

电动操作机构是一种是用于远距离控制断路器自动合闸和分闸的一种附件，电动操作机构有电动机操作机构和电磁铁操作机构两种，电动机操作机构适用于塑壳断路器壳架等级额定电流400A及以上断路器，电磁铁操作机构适用于塑壳断路器壳架等级额定电流225A及以下断路器，无论是电磁铁或电动机，它们的吸合和转动方向都是相同，仅由电动操作机构内部的凸轮的位置来控制断路器的合闸和分闸。电动操作机构在额定控制电压的85％-110％之间的任一电压下，应能保证断路器可靠闭合。

断路器是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，一般将3kV以上的称为高压断路器。低压断路器又称自动开关，俗称″空气开关″也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。本技术方案中涉及到的大多是低压断路器，当系统中出现严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路。

此外，该远动交直流电源控制系统可以用于控制全远动及半远动交直流电源系统。

有益效果：本实用新型公开的远动交直流电源控制系统，采用工业级的PLC实现，由中间继电器提供数量较多的无源节点，能满足全远动及半远动系统需求，解决了现有技术方案远动控制回路扩展的瓶颈。此外，该系统操作简单，结构设计合理，使整个系统的安全可靠性更高、更稳定。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围的内。

Claims

1.一种远动交直流电源控制系统，所述系统包括综合自动化后台系统和控制执行装置，控制执行装置包括中央处理模块和执行部件模块，其特征在于，综合自动化后台系统对控制执行装置的各项功能进行管理和操作，执行部件模块包括中间继电器，电动操作机构和执行元件，其中，中央处理模块的输出通过中间继电器提供无源接点，进而控制电动操作机构来控制执行元件的合闸和分闸，从而实现对交直流电源的远动控制。

2.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述中央处理模块采用可编程逻辑控制器,包括PLC、CPLD、FPGA。

3.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述综合自动化后台系统包括计算机和管理软件平台。

4.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，综合自动化后台系统通过RS485接口与中央处理模块连接。

5.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述中央处理模块与执行部件模块采用即插即用模块或中央处理模块与执行部件模块间采用连接端子进行连接。

6.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述中间继电器，电动操作机构和执行元件采用即插即用模块或中间继电器，电动操作机构和执行元件间采用连接端子进行连接。

7.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述执行元件包括断路器。

8.如权利要求1所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述系统用于控制全远动及半远动交直流电源系统。

9.如权利要求1至8之一所述的远动交直流电源控制系统，其特征在于，所述系统还包括辅助电源模块，辅助电源模块给中央处理模块和执行部件模块提供稳定的电压。