CN2602554Y - 光纤分布式接触网开关监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对铁路接触网开关采用光纤环网现场总线连接的监控装置，包括主控制器、隔离开关当地监控设备、操作显示器平台，其特征在于：还包括与主控制器和隔离开关当地监控设备及隔离开关当地监控设备之间连接的光纤网线，本实用新型可广泛地将本实用新型应用在工厂自动化系统、电力、铁路、水处理系统等各种工业控制领域。

Description

光纤分布式接触网开关监控装置

所属技术领域：

本实用新型涉及网络控制技术，特别是一种对铁路接触网开关采用光纤环网现场总线连接的监控装置。

背景技术：

接触网开关/负荷开关是电力牵引网的重要设备之一，安装在站场枢纽及区间的接触网需作业分段处，保证接触网的故障切除、分段停电检修、分段停电作业及改变供电运行方式等。目前，国外电气化远动技术比较发达的国家均实现了站场和区间接触网外关的集中监控。随着我国电气化铁道承担运量的日益增加，国内的电铁系统也迫切希望改变以前靠人工步行几公里，进行开关当地操作的方式，使得铁路运行的“天窗”时间得到充分得利用，减少线路的停电时间，提高路的运输及通过能力，降低值班人员的劳动强度，特别对于一些大型铁路枢纽站场，对分散安装在站场枢纽及区间上的接触网开关实现远距离的集中监控，并纳入牵引供电远动系统。针对电铁需求，现有两种“接触网开关微机监控系统”。一种为传统的采用控制电缆的方式实现对分布在现场的隔离开关进行信号采集和控制输出，一种为采用无线通信的方式，主控设备与设置在现场各隔离开关控制箱内的无线接收设备进行数据通信，达到开关远程控制的目的。而这两种方案在现场使用中均存在以下缺点：(1)由于现场设备分布分散，由控制主站到各个隔离开关均需敷设大量控制电缆。系统的监控量的传输均由控制电缆实现，在其监控范围将敷设大量的控制电缆，给现场的施工、运营的维护带来一定的困难，同时将消耗大量宝贵的有色金属。(2)由于距离长，信号的衰减和功率损耗均较大。(3)不利于系统的调整和扩展。对于无线通信传输的方式，基本克服了控制电缆方式的缺点，但由于其自身的实现原理也存在以下不可避免的缺点：(1)采用无线方式实现数据的传输，传输的速率较低，约为1200bps或2400bps。不能完全满足对现场设备监控越来越高的实时性要求。(2)无线通道的数据传输质量易受气候、电气化区段电磁干扰等因数的影响。而铁路沿线却正是电磁干扰最严重的地段。(3)现场的山区地形对无线信号产生阻挡、反射、折射等影响，对将直接影响无线通道的数据传输质量。(4)在枢纽的现场，均为室外环境，在雷击频繁、严重的地区，无线的发射/接收设备易受雷击，需加强防雷措施。(5)使用无线频带，需向当地无线电管理委员会提出申请，待批复后方可使用，手续复杂，同时每年均需交纳频道占用费，也增加了系统的运行成本。同时每年分配给本监控系统使用的无线频带每年并非是固定不变的，这也给系统的可靠稳定运行及维护带来了不小的困难。(6)无线发射/接收设备复杂，调试工作量大，在系统投入运行后，由于设备的长期运行，内部的元器件由于参数或老化，容易发生系统工作频率点的漂移，将导致系统运行的不稳定，给系统的的运营维护也带来了困难。由于无线通信的方式本身，也存在各种影响系统运行的干扰，如在枢纽站场的运用现场，有高天线的大功率发射机引起的和无线列调系统造成的阻塞干扰，而目前很少有具体措施能够有效解决。还有如寄生辐射干扰、互调干扰、同信道干扰、邻频干扰等。采用无线通信的方式后，安装在现场的室外控制箱内的无线发送接收设备需将大量的功率消耗在信号的发射上，同时导致了在夏天室外的高温环境下，控制箱内较严重的温升问题。

发明内容：

本实用新型的发明目的是旨在克服上述缺点，提供一种光纤分布式接触网开关监控装置，这种装置采用了在现代工业控制领域广泛应用的现代型PLC(可编程逻辑控制器)设备作为系统的硬件平台，利用其高可靠性和在工业控制领域的通用性，结合现代通信领域的光纤环网通信技术，可广泛地将本实用新型应用在工厂自动化系统、电力、铁路、水处理系统等各种工业控制领域，且各个监控设备均为模块化设计，可根据监控的对象不同进行配置。

本实用新型的原理是：将光电转换模块集成内置于监控设备的总线接口模块中，使光纤环网总线与监控设备直接相连，不再设置常规的RS232/RS485转光纤的光电转换接口，通信协议内置，用户在使用时，仅需简单的数据配置，便可保证整个系统的正常运行，整个系统结构构成十分简洁，保证了整个系统的通讯协议和各项功能不受外界设备的影响。

本实用新型的具体技术方案如下：

本实用新型包括主控制器、隔离开关当地监控设备、操作显示器平台，其特征在于：还包括与主控制器和隔离开关当地监控设备及隔离开关当地监控设备之间相互连接的光纤环网现场总线。

本实用新型所述的光纤网线的一端与主控制器内的光纤网线接口模块的输入或输出端连接，另一端与隔离开关当地监控设备相连接，且每两台隔离开关当地监控设备之间用光纤环网现场总线连接。

本实用新型所述的两台以上的隔离开关当地监控设备和主控制器用光纤环网现场总线串联连接。

本实用新型所述的光纤环网现场总线与两台以上的隔离开关当地监控设备和主控制器连接成封闭式的环形网络。

本实用新型所述的隔离开关当地监控设备内有光纤接口模块。

本实用新型采用了光纤网线作为现场总线，克服了传统现场总线(双绞线、同轴电缆等)现场抗干扰能力弱、传输距离短、传输速率低的缺点，使用范围广，基本上克服了现在大部分现场总线在使用中的缺点，具有以下优点：

(1)采用光纤环网总线技术，当总线上出现一个断点时，信息的传递可通过光纤进行迂回传输，克服了当总线切断时系统有可能崩溃的缺点。

(2)应用现代网络及计算机通信技术，实现各监控设备间的数据传输及信息交换。在每一个光纤环网中，可以接入多达64台监控设备，可以存在多个光纤环网。

(3)在实际的应用中，组态参数十分简单。采用了全局数据报的设计理念，在各监控设备中内置通信规约，用户在使用时只需根据现场要求进行数据配置，便可以将监控信息在各监控设备间进行传输。

(4)光纤网线与监控设备直接相连，不用设置常规的RS232/RS485转光纤的光电转换接口，整个系统结构简洁，保证了通讯协议和通讯功能不受外界设备的影响。使用户再应用本装置时，不需要在监控设备间编制复杂的通讯程序，而直接面对现场应用的需要编制自己的程序。

(5)在传输距离上，克服了一般现场总线距离短的缺点。在总线通信速率为2Mbps的情况下，整个总线的距离可达30公里以上，基本上保证了监控网络不再受地域的限制。

(6)在运行的抗干扰能力上，由于采用光纤分布式的结构，不在采用常规的光电转换设备，防止了常规的如双绞线现场总线方案造成的抗电磁干扰能力差的缺点，同时也克服了已有的接触网开关微机监控系统在抗电磁干扰能力差的缺点。

(7)在监控的地域上。由于采用光纤分布式的结构，在总线通信速率为2Mbps的情况下，整个监控环网距离可达30km。改变了常规的监控距离短的缺点。

(8)不受雷电、电气闪络等天气环境的影响。由于采用光纤网络，同现有的无线监控网络相比，它的传输原理从根本上使得它较不易受到雷电、电气闪络等天气环境的影响，解决了在恶劣户外环境下工作的可靠性问题，克服了因湿度、温度、过往机车震动对设备产生的影响，同时也防止了接触网的电火花干扰及操作机构电机启动时对监控单元的干扰。

(9)不占用无线频率。同现有的无线监控方式相比，它不占用无线频率，不用每年需向当地的无线电管理委员会交纳频率占用费。不仅避免了无线频率在传输时产生的各种干扰，同时也解决了无线传输方案在中间有高大障碍物时导致的传输信号不稳定的问题。

(10)由于采用光纤网络，传输速率将远远高于常规的双绞线现场总线方案或无线传输方案。可高达2Mbps，在信号传输的原理上，采用令牌环的传输方式，防止了采用主从方式通信方式时，当主站设备故障时将造成通信瘫痪的问题。同时也缩短了由于主从POLLING通信方式造成的扫描间隔，大大提高了整个监控系统的实时性。

(11)由于采用光纤网络，当工作时消耗的功率很小，同现有的无线监控网络相比，它避免了将大量的功率消耗在信号的发射上，同时也避免了在夏天的高温环境下，控制箱内的温升问题。

(12)在运行的可靠性上。由于构成简单明了，仅为监控设备与光纤监控网络，使得系统的可靠性大大提高，施工、调试均极为方便，其完善的自检功能、互换性和故障检测体系(到每一个设备的模板级)也保证了其运营维护的简单和方便。

附图及图面说明：

图1本实用新型的平面结构示意图

图2本实用新型隔离开关当地监控设备的接线原理图

图3本实用新型主控制器的端子排图

具体实施方式：

本实用新型包括主控制器1、隔离开关当地监控设备2、操作显示器平台3，其特征在于：还包括与主控制器1和隔离开关当地监控设备2及隔离开关当地监控设备2之间相互连接的光纤环网现场总线4。

本实用新型所述的光纤环网现场总线4的一端与主控制器1内的光纤网线接口模块的输入或输出端连接，另一端与隔离开关当地监控设备2相连接，且每两台隔离开关当地监控设备2之间用光纤环网现场总线连接4。

本实用新型所述的两台以上的隔离开关当地监控设备2和主控制器1用光纤环网现场总线4串联连接。

本实用新型所述的光纤环网现场总线4与两台以上的隔离开关当地监控设备2和主控制器1连接成封闭式的环形网络。

本实用新型所述的隔离开关当地监控设备2内有光纤接口模块。

本实用新型可广泛地将本实用新型应用在工厂自动化系统、电力、铁路、水处理系统等各种工业控制领域。

Claims (5)

1、光纤分布式接触网开关监控装置，包括主控制器(1)、隔离开关当地监控设备(2)、操作显示器平台(3)，其特征在于：还包括与主控制器(1)和隔离开关当地监控设备(2)及隔离开关当地监控设备(2)之间相互连接的光纤环网现场总线(4)。

2、根据权利要求1所述的光纤分布式接触网开关监控装置，其特征在于：所述的光纤环网现场总线(4)的一端与主控制器(1)内的光纤网线接口模块的输入或输出端连接，另一端与隔离开关当地监控设备(2)相连接，且每两台隔离开关当地监控设备(2)之间用光纤环网现场总线连接(4)。

3、根据权利要求1或2所述的光纤分布式接触网开关监控装置，其特征在于：所述的两台以上的隔离开关当地监控设备(2)和主控制器(1)用光纤环网现场总线(4)串联连接。

4、根据权利要求1或2所述的光纤分布式接触网开关监控装置，其特征在于：所述的光纤网线(4)与两台以上的隔离开关当地监控设备(2)和主控制器(1)连接成封闭式的环形网络。

5、根据权利要求1或2所述的光纤分布式接触网开关监控装置，其特征在于：所述的隔离开关当地监控设备(2)内有光纤接口模块。

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