廣州地鐵二八號(hào)延長(zhǎng)線0.4kV開關(guān)柜S7-300模塊升級(jí)

李博

摘要：地鐵的供電系統(tǒng)是為地鐵運(yùn)營(yíng)提供所需電能的重要部門，它不僅為地鐵列車提供牽引用電，而且還為地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)的輔助設(shè)施提供電能如照明、環(huán)控、通信、信號(hào)等。因此安全可靠、而又經(jīng)濟(jì)合理地供給電力是地鐵正常運(yùn)營(yíng)的重要保證和前提。廣州地鐵二、八號(hào)延長(zhǎng)線供電系統(tǒng)本著這一要求選擇設(shè)備運(yùn)行至今、工作可靠。下面對(duì)它作一簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：低壓400V、S7-300模塊、三級(jí)負(fù)荷、廣州地鐵、二、八號(hào)延長(zhǎng)線

Abstract: the power supply system is for the metro operation provide important sectors of electricity needed, it is not only for the subway train provide traction, but also for metro operation of power auxiliary facilities to provide services such as lighting, environmental control, communication, signal, etc. So safe and reliable, and economic reasonably supply power is an important guarantee of the normal operation of the subway with the premise. Guangzhou metro line 2, 8 power supply system in line with the requirement and the choice of equipment operation and reliable work so far. Face it under a brief introduction.

Keywords: low voltage 400 V, S7-300 module, level 3 load and guangzhou metro, two, number eight, an extension cord

中圖分類號(hào)：U231+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

一、投復(fù)邏輯功能：

1、當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方操作：

低壓開關(guān)一共有四層操作級(jí)別：1）當(dāng)?shù)貦C(jī)械操作；2）當(dāng)?shù)刈詣?dòng)操作；3）站級(jí)（變電所內(nèi)PC機(jī)）遠(yuǎn)方自動(dòng)操作；4）中心級(jí)（OCC）遠(yuǎn)方自動(dòng)操作。

“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)一共有三組：1）中央信號(hào)屏上的“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)；2）母聯(lián)開關(guān)柜上的“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)；3）三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)上的“auto/manual”轉(zhuǎn)換操作按鈕。（若三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)為框架式斷路器則沒(méi)有“auto/manual”轉(zhuǎn)換操作按鈕）

I．當(dāng)母聯(lián)開關(guān)柜上“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“當(dāng)?shù)亍蔽恢脮r(shí)，所有開關(guān)（指801、802、803、901、902即低壓進(jìn)線主開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)）均只能當(dāng)?shù)剡M(jìn)行自動(dòng)或機(jī)械操作，同時(shí)三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)通過(guò)“auto/manual”轉(zhuǎn)換操作按鈕，進(jìn)行自動(dòng)或機(jī)械操作；

II. 當(dāng)母聯(lián)開關(guān)柜上“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“遠(yuǎn)方”位置時(shí)，所有開關(guān)（指801、802、803、901、902即低壓進(jìn)線主開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)）均由遠(yuǎn)方進(jìn)行操作，同時(shí)根據(jù)中央信號(hào)屏右上方的“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”切換開關(guān)決定此時(shí)控制權(quán)在OCC（遠(yuǎn)方）或是在站級(jí)（當(dāng)?shù)兀?/p>

III. 一般地，各“遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)亍鞭D(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置位置如下：

901、902三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)“auto/manual”轉(zhuǎn)換操作按鈕(框架式斷路器沒(méi)有“auto/manual”轉(zhuǎn)換操作按鈕)設(shè)置為“auto”，803母聯(lián)開關(guān)上設(shè)置為“遠(yuǎn)方”，中央信號(hào)屏上設(shè)置為遠(yuǎn)方，即各開關(guān)由OCC電調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)方控制操作。

2、低壓開關(guān)投復(fù)功能（該轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)于803母聯(lián)開關(guān)柜上）：

低壓開關(guān)一共有四種投復(fù)功能設(shè)置：1）停止；2）手投手復(fù)；3）自投手復(fù)；4）自投自復(fù)。

其中低壓開關(guān)在“當(dāng)?shù)亍笨刂茽顟B(tài)時(shí)，可以選擇2）手投手復(fù)；3）自投手復(fù)；4）自投自復(fù)三種狀態(tài)進(jìn)行開關(guān)控制，該狀態(tài)目前以低壓開關(guān)母聯(lián)柜上控制把手選擇，S7-300指示燈及PC機(jī)上母聯(lián)開關(guān)下方菱形圖元顯示，紅色為“自投自復(fù)”功能投入。

低壓開關(guān)在“遠(yuǎn)方”控制狀態(tài)時(shí)，可以選擇2）手投手復(fù)； 4）自投自復(fù)兩種狀態(tài)進(jìn)行開關(guān)控制，該狀態(tài)目前以PC機(jī)上母聯(lián)開關(guān)上方菱形圖元顯示，紅色為“自投自復(fù)”功能投入，綠色 “手投手復(fù)”功能投入。遠(yuǎn)方操作時(shí)母聯(lián)開關(guān)下方菱形圖元顯示無(wú)效，以上方圖元顯示方式為準(zhǔn)。電調(diào)將低壓開關(guān)轉(zhuǎn)至“遠(yuǎn)方”“手投手復(fù)”后，即可對(duì)開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，恢復(fù)設(shè)備供電。

I. 當(dāng)投復(fù)開關(guān)打至“停止”位時(shí)，遠(yuǎn)方、當(dāng)?shù)夭僮鞴δ芫?，各開關(guān)（指801、802、803、901、902即低壓進(jìn)線主開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)）只能通過(guò)當(dāng)?shù)貦C(jī)械合分閘，此時(shí)各開關(guān)聯(lián)鎖邏輯失效；

II. 當(dāng)投復(fù)開關(guān)打至“手投手復(fù)”位時(shí)，各開關(guān)（指801、802、803、901、902即低壓進(jìn)線主開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)）各開關(guān)當(dāng)?shù)?、遠(yuǎn)方操作功能均有效，其中三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)通過(guò)“auto/manual”轉(zhuǎn)換操作按鈕判斷自動(dòng)還是手動(dòng)操作，此時(shí)各開關(guān)聯(lián)鎖邏輯有效；

III. 當(dāng)投復(fù)開關(guān)打至“自投手復(fù)”位時(shí)，母聯(lián)開關(guān)柜上“當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“當(dāng)?shù)亍蔽恢米酝豆δ懿拍苌?，此狀態(tài)閉鎖遠(yuǎn)方操作：當(dāng)一路進(jìn)線失壓時(shí)能自動(dòng)跳開本路低壓開關(guān)、兩路三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)，并延時(shí)啟動(dòng)母聯(lián)自投功能，合上母聯(lián)開關(guān)恢復(fù)對(duì)一、二類負(fù)荷雙回路供電；但本路低壓開關(guān)變壓器側(cè)重新來(lái)電不自復(fù)，需通過(guò)當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方操作母聯(lián)開關(guān)分閘，并重新合上進(jìn)線開關(guān)恢復(fù)供電；三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)保持在分閘狀態(tài)；

IV. 當(dāng)投復(fù)開關(guān)打至“自投自復(fù)”位時(shí)，各低壓主開關(guān)（指801、802、803即低壓進(jìn)線主開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)）遠(yuǎn)方操作功能無(wú)效，不能通過(guò)遠(yuǎn)方操作合分閘，且當(dāng)一路進(jìn)線失壓時(shí)能自動(dòng)跳開本路低壓開關(guān)、兩路三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)，并延時(shí)啟動(dòng)母聯(lián)自投功能，合上母聯(lián)開關(guān)恢復(fù)對(duì)一、二類負(fù)荷雙回路供電；本路低壓開關(guān)變壓器側(cè)重新來(lái)電后進(jìn)行自復(fù)，自動(dòng)操作母聯(lián)開關(guān)分閘，并重新合上進(jìn)線開關(guān)恢復(fù)供電，三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)保持在分閘狀態(tài)。

二、S7-300升級(jí)改造：

廣州地鐵二、八號(hào)延長(zhǎng)線0.4kV設(shè)備主要是西門子低壓開關(guān)柜，負(fù)責(zé)為地鐵低壓設(shè)備進(jìn)行供電，其中三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)又涉及到站臺(tái)廣告照明、冷水機(jī)組、三級(jí)負(fù)荷小動(dòng)力等設(shè)備供電，它能否安全、可靠、及時(shí)的運(yùn)行在地鐵供電系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。在原有控制三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)的程序中，當(dāng)出現(xiàn)進(jìn)線電源切換及消防強(qiáng)切后，需要人員趕往現(xiàn)場(chǎng)對(duì)三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)進(jìn)行當(dāng)?shù)夭僮骱螅磳?duì)開關(guān)合分一次），電調(diào)方能在遠(yuǎn)方合閘送電。在這樣的程序模式下，既拖延了恢復(fù)正常供電的時(shí)間，又對(duì)人員安排造成了一定的影響。所以，針對(duì)上述情況，分部領(lǐng)導(dǎo)及員工積極展開討論與研究，提出合理化建議并制定方案，對(duì)低壓0.4kV開關(guān)柜的控制程序進(jìn)行升級(jí)改造。改造完成后將能實(shí)現(xiàn)進(jìn)線電源切換及消防強(qiáng)切后均能遠(yuǎn)方操作開關(guān)合分閘。

三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)有兩種“遠(yuǎn)方合閘閉鎖”情況：1）消防強(qiáng)切；2）母聯(lián)開關(guān)合閘后的閉鎖。

I. 消防強(qiáng)切：當(dāng)出現(xiàn)消防強(qiáng)切信號(hào)時(shí)，三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)被跳開，同時(shí)閉鎖其遠(yuǎn)方操作信號(hào)。此時(shí)必須手動(dòng)按下消防復(fù)位按鈕（三總柜上藍(lán)色指示燈）將其信號(hào)復(fù)位，其次在母聯(lián)開關(guān)分閘，且本路進(jìn)線開關(guān)合閘的情況下，通過(guò)當(dāng)?shù)仉姎饣驒C(jī)械進(jìn)行三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)合閘一次，才能解除三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)遠(yuǎn)方操作的閉鎖信號(hào)。

II. 母聯(lián)開關(guān)合閘后的閉鎖：“手投手復(fù)”、“自投手復(fù)”、“自投自復(fù)”情況下，母聯(lián)開關(guān)合閘均會(huì)閉鎖三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)的遠(yuǎn)方操作；在母聯(lián)開關(guān)分閘，且本路進(jìn)線開關(guān)合閘的情況下，當(dāng)?shù)仉姎饣驒C(jī)械進(jìn)行三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)合閘一次，才能解除三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)遠(yuǎn)方操作的閉鎖信號(hào)。

1、硬件改造：

（1）、三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)消防強(qiáng)切接線更改：

將三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)柜內(nèi)中間繼電器4KA（5KA）的13端子上連接4101（5101）的接線移至閑置端子上，使消防強(qiáng)切信號(hào)失去自保持功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方可進(jìn)行開關(guān)操作。

2、對(duì)0.4kV母聯(lián)開關(guān)柜控制單元“SIMATIC S7-300”程序進(jìn)行升級(jí):

（1）升級(jí)現(xiàn)場(chǎng)

（2）啟動(dòng)SIMATIC管理軟件：

（3）打開準(zhǔn)備上傳的程序：

（4）打開后確定：

（5）選定FC17、FC18、FC19、FC20程序模塊，分別對(duì)應(yīng)三級(jí)負(fù)荷901、902開關(guān)的分合閘程序：

（6）點(diǎn)選“download”傳至“SIMATIC S7-300”控制單元，結(jié)束后即可。（無(wú)完成提示）

3、硬件更改和程序升級(jí)之前的狀況

每次因改變二、八線的供電運(yùn)行方式，需要值班人員到每個(gè)站變電所（降壓所和跟隨所）去復(fù)歸三級(jí)負(fù)荷，為了因恢復(fù)三級(jí)負(fù)荷的供電，特別是晚上交通非常不便利的情況下避免值班人員需到每個(gè)站變電所（降壓所和跟隨所）去恢復(fù)三級(jí)負(fù)荷供電（因二、八延長(zhǎng)線一共有20個(gè)站，而每次都因改變二、八線的供電方式，需要值班員到每個(gè)站變電所（降壓所和跟隨所）去恢復(fù)三級(jí)負(fù)荷供電，那么每次都需要花大量的人力（3個(gè)值班員、3個(gè)汽車司機(jī)）、物力（搶險(xiǎn)車）及時(shí)間（所有站點(diǎn)恢復(fù)完需要6個(gè)小時(shí)）去完成）；因此對(duì)于這種情況我們對(duì)低壓設(shè)備軟、硬件進(jìn)行升級(jí)改造。

4、完成升級(jí)后使用效果

在進(jìn)行了對(duì)西門子低壓開關(guān)柜控制程序的升級(jí)改造之后，實(shí)現(xiàn)了西門子三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)遠(yuǎn)方復(fù)位功能，升級(jí)完成后將能實(shí)現(xiàn)進(jìn)線電源切換及供電方式改變后或消防強(qiáng)切三級(jí)負(fù)荷時(shí)均能遠(yuǎn)方（即電調(diào)）控制三級(jí)負(fù)荷開關(guān)合、分閘。同時(shí)低壓開關(guān)柜出現(xiàn)故障、消防強(qiáng)切和供電方式切換之后所引起的三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)分閘，使得恢復(fù)正常供電的時(shí)間大大縮短，保證了地鐵供電系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行，并且大量的節(jié)約了人力、物力成本。

升級(jí)前后對(duì)照表：

5、推廣前景：

基于二、八延長(zhǎng)線西門子低壓開關(guān)柜的全面升級(jí)改造后，設(shè)備一直處于穩(wěn)定、高效、可靠的運(yùn)行狀態(tài)，并且使恢復(fù)供電的時(shí)間大大縮短，大量的節(jié)約了人力和物力成本，取得了良好的效果。現(xiàn)廣州地鐵正經(jīng)歷著跨越式的發(fā)展，新的線路將陸續(xù)開通，因此西門子0.4kV開關(guān)柜的程序改造存在著極大的推廣意義。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看