申请/专利权人：济南轨道交通集团有限公司;济南轨道交通集团第一运营有限公司

申请日：2019-05-09

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN110083120B

主分类号：G05B19/05

分类号：G05B19/05;G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2019.08.27#实质审查的生效;2019.08.02#公开

摘要：本公开提供了一种应用于牵混所内的报警系统及其方法。其中，应用于牵混所内的报警系统，包括主控制器，其与第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别相连；第一温湿度模块用于采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度，第二温湿度模块用于采集直流屏室内电池柜内的温湿度，第三温湿度模块用于采集变配电室内空调的温湿度；主控制器用于根据接收的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；主控制器还用于将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端；通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。

主权项：1.一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，包括：主控制器，其与第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别相连；所述第一温湿度模块用于采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度，第二温湿度模块用于采集直流屏室内电池柜内的温湿度，第三温湿度模块用于采集变配电室内空调的温湿度；所述主控制器用于根据接收的第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块传送的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；所述主控制器还用于将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端；通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递；所述第二温湿度模块包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器与机械式温控器相连，温度传感器与机械式温控器设置于直流屏室内电池柜内电池表面；所述主控制器还与直流屏室内电池柜内的风机相连。

全文数据：一种应用于牵混所内的报警系统及其方法技术领域本公开属于轨道交通控制领域，尤其涉及一种应用于牵混所内的报警系统及其方法。背景技术本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。在轨道交通部门所管辖牵混所内，由于配电室较多，危险源也较多。例如在GISGasInstulatedSwitchgear,即气体做绝缘介质，所有开关设备组件封装在一起室内的SF6惰性气体，虽然无色无味无毒，但是设备长期运行,内部电触头的接触电阻变大，会产生发热现象，导致SF6气体温度升高。并且，外界环境温度的变化也会对SF6气体温度造成很大的影响。由于运输安装过程中，柜内不可能完全没有水汽，并且随着外部环境温度、湿度变化，水汽也会形成，水汽长期与多种化合物混合会腐蚀柜体，严重时会导致漏气现象。以上多重原因最终使得GIS柜整体绝缘性能下降，严重时甚至击穿，进而引发短路，形成重大事故，造成重大经济损失。同时，短路产生的电弧将SF6气体分解与多种混合气体、电极发生化学反应，产生有毒气体，如果泄露会严重危及人身安全。在直流屏室内，工作人员如果不对直流屏电池和UPSUninterruptiblePowerSupply,即不间断供电电源电源电池进行定期充放电工作，使之长期处于浮充状态，在环境温度、湿度严重影响下，电池绝缘水平下降，电解液可能泄露，线路也很可能发生短路，直接影响直流屏安全运行，对高压系统造成大面积停电。各个变配电室设备如果长期处于潮湿或高温环境里，不及时除湿和降温也会影响其使用寿命。目前，国内大部分轨道交通部门虽然都有PSCADAPowerSupervisoryControlAndDataAcquisition,即电力监控与数据采集系统系统，系统内也包含变电所综合自动化系统，且具有一次设备监控、运行数据采集、时间顺序记录等功能，同时还承担着整个变电所信息处理、调度通信、中央信号、保护自动化等功能。发明人发现，直流屏室内的电池柜内电池温度、湿度等因素变化在一般控制系统中关注度不高很多时候高温和潮湿环境会导致电池电极氧化严重，可能发生电池漏液或短路事故，而且它们和GIS室内的SF6气体温、湿度因素变化不能同时关联到监控程序内，难以实现综合采集和控制。故导致牵混所内不能综合的采集GIS柜内的SF6气体温度、湿度，以及直流屏室内电池柜内温度、湿度，更重要的是不能快速发现变配电室环境异常，迅速做出动作，来除湿和降温，以上情况最终导致牵混所的提前预判能力、快速反应能力及综合管理能力大大降低。发明内容为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种应用于牵混所内的报警系统，其能够采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度，并及时进行温湿度报警分析及综合汇总，提高了牵混所的提前预判能力、快速反应能力及综合管理能力。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种应用于牵混所内的报警系统，包括：主控制器，其与第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别相连；所述第一温湿度模块用于采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度，第二温湿度模块用于采集直流屏室内电池柜内的温湿度，第三温湿度模块用于采集变配电室内空调的温湿度；所述主控制器用于根据接收的第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块传送的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；所述主控制器还用于将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端；通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。为了解决上述问题，本公开的第二个方面提供一种应用于牵混所内的报警系统的工作方法，其能够采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度，并及时进行温湿度报警分析及综合汇总，提高了牵混所的提前预判能力、快速反应能力及综合管理能力。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种应用于牵混所内的报警系统的工作方法，包括：步骤1：第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度并传送至主控制器；步骤2：主控制器根据接收的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；同时，主控制器将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端，通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。本公开的有益效果是：本公开能够采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度，并及时进行温湿度报警分析及综合汇总，使得牵混所的报警系统更加完整，安全系数更高，有利于牵混所值班人员、调度人员和管理者做到对事故提前预判，快速做出反应和决策，把事故和隐患及时消除，保证行车设备供电安全和乘客人身安全。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开实施例提供的一种应用于牵混所内的报警系统结构示意图。图2是本公开实施例提供的对温度控制命令输出及报警的自动复位示意图。图3是本公开实施例提供的直流屏室的电池报警接线图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和或它们的组合。术语解释：牵混所即是轨道交通部门所管辖的牵引混合变电所，它为本所及电力机车提供电能，牵混所内电压级别众多，包含AC35kV、AC0.4kV、DC1500V等；还包含多个配电室，如：35kV高压室、直流屏室、直流配电室、变压器室等。本实施例的一种应用于牵混所内的报警系统，包括：主控制器，其与第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别相连；所述第一温湿度模块用于采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度，第二温湿度模块用于采集直流屏室内电池柜内的温湿度，第三温湿度模块用于采集变配电室内空调的温湿度；所述主控制器用于根据接收的第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块传送的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；所述主控制器还用于将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端；通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。具体地，主控制器可采用PLC芯片或其他可编程逻辑芯片来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择主控制器的型号。所述第一温湿度模块和第三温湿度模块均为集成于一体的温度传感器和湿度传感器。作为一种可选实施方式，所述第一温湿度模块通过第一GSM模块与主控制器相连。其中，GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。GSM模块的结构为现有结构，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择相应型号。作为另一种可选实施方式，所述第一温湿度模块通过第一RS485通讯线与主控制器相连。其中，温度传感器和湿度传感器的型号可根据实际情况来具体选择。GIS高压柜内的温度过高可能导致柜内压力下降，绝缘程度降低。SF6气体一般需要测量压力在20℃值，此时数值为GIS柜内气体密度值，只有通过密度继电器来判断GIS柜是否需要补气或者是否需要发一个闭锁接点信号即事故信号传给上位机。综上所述，气体密度值测量和温度补偿非常重要，所以GIS柜内设计一体化温度、湿度传感器，即传感器同时检测温度和湿度信号，然后温度、湿度信号通过RS485通讯传至主控制器也可采用无线传感技术，将信号传至主控制器，最后利用主控制器对实测温度信号数值进行程序补偿，使压力值在程序内变为20℃压力值，即此时的气体密度值；同时，主控制器还对GIS高压柜内的湿度进行实时监控，使得GIS高压柜内的湿度恒定。作为一种可选实施方式，所述第二温湿度模块包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器与机械式温控器相连，温度传感器与机械式温控器设置于直流屏室内电池柜内电池表面。其中，机械式温控器适用于工业、商业及民用建筑的室内温度控制。机械式温控器利用充气膜盒感温，并与用户设定温度进行比较，自动控制空调设备，以达到室内恒温目的。使所控场所环境温度恒定为设定温度范围内。温度设定拔盘指针应设定为所需恒定温度位置。拔动开关功能分别为:电源开关开ON—关OFF；运行模式开关暖气HEAT—冷气COOL，FAN风速开关低速L—中速M—高速H。可控制设备：三档风机盘管风速，三线电动阀，二线电动阀，也可接电磁阀、开关型风阀或三线型风阀。作为一种可选实施方式，所述第二温湿度模块与直流屏室内PLC相连，所述直流屏室内PLC通过以太网传输光缆与主控制器相连。作为一种可选实施方式，所述主控制器还与直流屏室内电池柜内的风机相连。直流屏柜内电池较多，加上直流屏室内还有部分UPS电源，UPS电池数量更为庞大。为了更好的为直流屏室所有电池除湿、降温，将所有电池柜上风机的接触器状态信号及启动、停止信号全部接入直流屏室的PLC柜内。同时，为了使每一块电池都能被检测到实时温度，在每块电池表面加装机械式温度报警控制器。然后把所有电池表面温度报警信号、柜内湿度传感器信号全部传入直流屏室的PLC柜内。最后通过以太网通讯将所有信息全部传至变电所主控制室PLC柜内交换机，进而传至主控制器。作为一种可选实施方式，所述第三温湿度模块与变配电室内空调控制器相连，所述空调控制器与协议转换模块相连，所述协议转换模块通过第二RS485通讯线与主控制器相连。作为一种可选实施方式，所述主控制器还与主控室上位机相互通信。具体地，如图1所示，本实施例的一种应用于牵混所内的报警系统，主控制器安装在牵混所主控室PLC柜16内，第一温湿度模块安装在GIS高压柜1内，GIS高压柜1内设置有第一GSM模块2，第一温湿度模块通过第一GSM模块与主控制器相连，第一温湿度模块还通过第一RS485通讯线3与牵混所主控室PLC柜16内主控制器相连。本实施例以牵混所内包括三个变配电室为例，其中，第一变配电室的变频空调4中的第一空调控制器与第一协议转换模块5相连，第二变配电室的变频空调7中的第二空调控制器与第二协议转换模块8相连，第三变配电室的变频空调9中的第一空调控制器与第三协议转换模块10相连，第一协议转换模块5、第二协议转换模块8和第三协议转换模块10分别通过第二RS485通讯线6与牵混所主控室PLC柜16内主控制器相连。本实施例以牵混所内包括三个直流屏室内电池柜为例，其中，第一直流屏室内电池柜11、第二直流屏室内电池柜12、第三直流屏室内电池柜13均与直流屏室直流屏的PLC控制柜14内的PLC相连，第二温湿度模块设置在第一直流屏室内电池柜11、第二直流屏室内电池柜12、第三直流屏室内电池柜13内，第二温湿度模块将采集的第一直流屏室内电池柜11、第二直流屏室内电池柜12、第三直流屏室内电池柜13内的温湿度传送至直流屏室直流屏的PLC控制柜14内的PLC，经以太网传输光缆15传送至牵混所主控室PLC柜16内主控制器。牵混所主控室PLC柜16内还设置有主控室PLC柜交换机机架17，主控室PLC柜交换机机架17设置有交换机，主控制器将其接收到的温湿度信号及输出的报警信息汇总后经第二GSM模块18传送至第一电力管理人员终端26、第二电力管理人员终端27、第三电力管理人员终端28。同时，主控制器将其接收到的温湿度信号及输出的报警信息汇总后还传送至第一主控室上位机19和第二主控室上位机20；主控制器将其接收到的温湿度信号及输出的报警信息汇总后还经过PSCADA系统网络的环网总线调度控制上位机23。其中，PSCADA系统网络的环网总线为双总线，即一主一备；PSCADA系统网络的环网总线由信号传输线21、环网传输线22、主总线24、备用总线25构成。本实施例在牵混所主控室PLC柜内，装设短信远程控制器即型号为JCJ505的工业监控GSM模块，GSM模块与手机SIM卡达成通讯协议即一方发送信息，另一方接收数据，另外远程上位机可以连接JCJ505的RS484通讯口进而更改温度、湿度报警阈值。温度、湿度传感器等信号可通过JCJ505的8口无线输入端传入JCJ505控制器，然后GSM模块处理信息后，把温度、湿度报警信息及其它重要数据利用移动网络发送到牵混所管理人员和远方电力调度人员的手机SIM卡，实现实时、同步报警。在使用无线传输的同时，还可利用牵混所现有PSCADA系统，将GSM内的温度、湿度报警等重要信息通过RS485通讯传给牵混所主控室PLC柜交换机，然后通过PSCADA系统的环网总线发送给远方控制中心的电力调度室上位机，为调度员提供信息，做出判断和决策。最终，数据通过无线传输和环网总线传输两种路径，实现了信息快速传输和报警可靠传递，使传输过程“双保险”。在本实施例中，主控制器以PLC为例，且安装在主控制室PLC柜内：对于所有变配电室及GIS室温度、湿度的控制，主控制室上位机发出控制命令至主控制室PLC柜，然后可以通过程序内通信协议及协议转换模块把控制命令传输到变频空调的控制器，调节空调频率f和除湿项。当主控室PLC检测到空调故障也可以发复位信号RESET传给变频空调重新开启机器。通过编程软件STEP7的各个功能块编程来实现对温度控制命令输出及报警的自动复位，其过程如图2所示：首先，由图可知，SCALE类型转换功能块把温感信号PIW250PIW251PIW252全部转化为计算机识别的整形数据MD200,MD201,MD202。然后，通过CAMP比较功能块把信号值MD200MD200,MD201,MD202分别与报警设定值38度比较，只有三个信号值全部大于38度时，并且AND功能块逻辑“与”的使能端EN导通上位机报警系统处于自动状态，即SW_AT＝1，最终才能使M1.0置“1”M1.0定义为UPS柜引风机开机，通过M1.0导通，使得M1.1也自动导通M1.1可定义为UPS柜排风机开机。报警程序的自复位也很简单，通过AND功能块的RET复位端口，当三个信号值通过比较功能块CAMP功能块都小于35度时，自动复位RET端口此时也可手动在上位机发复位信号RESET来复位报警，系统恢复正常，风机停止转动。对于直流屏室内的诸多电池柜除湿、降温控制，可以在各个电池柜体左右两侧面开孔，加装两台机械式风机设备一台强力吸风，一台强力排风。当主控制室PLC检测到某个电池柜内三块以上电池温度报警，就可立刻通过上位机手动发出某个电池柜机械风机开机信号DO1、DO2、、、Don也可以通过程序设计，进行逻辑判断，自动发出风机开机强排风信号。图3为直流屏室的电池报警接线图，其中2-1、2-2、2-3分别为第一直流屏室某个UPS电池柜或者直流屏本身的电池柜、第二直流屏室某个UPS电池柜或者直流屏本身的电池柜和第三直流屏室某个UPS电池柜或者直流屏本身的电池柜，2-7为DC220V电源，2-8为直流屏室直流屏自身的PLC控制器，9只16为每个温度控制器对应的输入信号传给PLC柜。只有电池柜表面的第一温度控制器2-4、第二温度控制器2-5、第三温度控制器2-6，任何一个达到温控器阈值时，与之对应的9至16输入端才会闭合，输入高电平信号给PLC柜。最后通过以太网通讯将主控制室上位机控制信号传至直流屏室内部PLC，对报警的电池柜迅速开启机械式风机，进行除湿、降温。本实施例的应用于牵混所内的报警系统的工作方法，包括：步骤1：第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度并传送至主控制器；步骤2：主控制器根据接收的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；同时，主控制器将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端，通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。本实施例能够采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度，并及时进行温湿度报警分析及综合汇总，使得牵混所的报警系统更加完整，安全系数更高，有利于牵混所值班人员、调度人员和管理者做到对事故提前预判，快速做出反应和决策，把事故和隐患及时消除，保证行车设备供电安全和乘客人身安全。以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

权利要求：1.一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，包括：主控制器，其与第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别相连；所述第一温湿度模块用于采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度，第二温湿度模块用于采集直流屏室内电池柜内的温湿度，第三温湿度模块用于采集变配电室内空调的温湿度；所述主控制器用于根据接收的第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块传送的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；所述主控制器还用于将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端；通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。2.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述第一温湿度模块和第三温湿度模块均为集成于一体的温度传感器和湿度传感器。3.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述第二温湿度模块包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器与机械式温控器相连，温度传感器与机械式温控器设置于直流屏室内电池柜内电池表面。4.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述第一温湿度模块通过第一GSM模块与主控制器相连。5.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述第一温湿度模块通过第一RS485通讯线与主控制器相连。6.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述第二温湿度模块与直流屏室内PLC相连，所述直流屏室内PLC通过以太网传输光缆与主控制器相连。7.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述第三温湿度模块与变配电室内空调控制器相连，所述空调控制器与协议转换模块相连，所述协议转换模块通过第二RS485通讯线与主控制器相连。8.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述主控制器还与主控室上位机相互通信。9.如权利要求1所述的一种应用于牵混所内的报警系统，其特征在于，所述主控制器还与直流屏室内电池柜内的风机相连。10.一种如权利要求1-9中任一项所述的应用于牵混所内的报警系统的工作方法，其特征在于，包括：步骤1：第一温湿度模块、第二温湿度模块和第三温湿度模块分别采集GIS高压柜内SF6气体的温湿度、直流屏室内电池柜内的温湿度和变配电室内空调的温湿度并传送至主控制器；步骤2：主控制器根据接收的温湿度与相应预设阈值比较，输出相应报警信号；同时，主控制器将其接收到的温湿度及输出的报警信号进行综合后一路依次经交换机与PSCADA系统网络的环网总线传送至电力调度上位机，另一路通过无线传输模块传送至电力管理人员终端，通过环网总线和无线传输模块以实现信息的快速传输和报警信号的可靠传递。

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