浅谈智能安全用电系统在轨道交通中的应用

时间：2024-11-13

、轨道交通安全用电智能监测系统方案

轨道交通安全用电智能监测系统如图 1 所示，由监测终端、传感器、集中器和显控中心组成。其中采集终端实现数据采集和处理，并设置有电力载波模块，用于数据传输；传感器包括多个电流传感器、1 个剩余电流传感器和多个温度传感器，用于将各相电流、剩余电流和各处温度参数转化为可供监控终端采集的电信号；集中器通过电力载波多个监测终端通信，对各监控终端的数据进行打包处理，传输各显控中心；显控中心包括计算机、监控软件和报警器，为操作人员提供数据显示、处理、参数设计和火灾预警。

1.1 传感器选型

本系统每个监控终端安装3个开口式电流传感器，分别套在 A、B、C 三相的进线电缆上，用于测量 A、B、C 三相的工作电流。另外使用个大测量值为 1 A 的剩余电流传感器，套在 A、B、C、N 电缆上，用于测量剩余电流。电流传感器的输出为电压或电流模拟信号，量程由所测量配电电缆的额定工作电流决定，量程不小于额定工作电流的 2 倍。本系统选用 PT100 铂电阻温度传感器，在电控柜总电源进线处 A、B、C 三相各安装个，并固定好，用于测量电缆线的表面温度；在电控柜空旷处安装个 PT100 铂电阻型温度传感器，用于测量环境温度，温度传感器的输出为电阻信号。

1.2 智能监测终端硬件功能

智能监测终端的硬件电路板基于AD芯片+STM32F407核心处理芯片进行设计，引出RS485 总线用于对外通信。由于温度传感器输出为电阻信号，无法直接采集，本系统采用恒流源芯片将电阻信号转为微电压信号，再经运放电路放大后，由监控终端进行采集。此外，为了解决PT100电阻信号的非线性问题，提高温度采集精度，在核心处理芯片中进行查表处理。硬件电路板支持通信地址及阈值参数的读写，通信地址及阈值参数写入 FLASH 中，掉电不丢失。安装调试探测器时，使用小型触摸显示屏，就地查看采集数据并设定阈值。电路板上预留指示灯和 D0 接口，出现温度报警时可以通过 D0 接口输出对无源干接点，作为2.3 智能监测终端软件功能本项目智能监控终端软件基于 STM32F407 核心处理芯片进行开发，具体功能有：使用 FSMC 总线进行AD 采集；电力载波通信协议对接；温度计算查表；输出存储（掉电数据不丢失）；电流信号处理（采用APFFT 算法）。

1.3 显控设备功能

本系统的显控设备在设计时，充分考虑人机交付友好性，具有如下功能。

（1）在线监测功能：显控设备实时接收各监测终端的数据，并对各节点的用电状态和电参数进行显示；对历史数据进行存储，可方便调取历史数据进行曲线绘制，监测各时段的电参数变化情况。

（2）异常报警功能：当通过采集的数据，判断出现短路、漏电、过温等故障时，立刻进行声光报警，并在显示屏幕上显示异常情况和位置，使得操作人员*做出判断，采取应对措施。

（3）多个报警信号处理：监控设备能显示监控报警信号的总数，当有多个监控报警信号输入时，监控设备按时间顺序显示报警信息，在不能同时显示所有的监控报警信息时，未显示的信息能手动可查。显控设备硬件电路板解析监控终端上传的信号，预留LCD显示接口、触摸按键接口、RS485、RS232接口，可直接在 LCD 显示屏上显示监控数据和报警信息，也可通过 RS485 或 RS232 接口与计算机相连，在计算机上显示监控数据和报警信息。上位机软件默认采用轮询方式与监控终端进行通信，按照地址逐个提取监控终端的数据，轮询时间及主界面数据刷新时间应可设置。上位机软件主界面能够实时显示多台探测器测试的电流、剩余电流值、电缆线温度、环境温度等参数，并能够存储历史数据、报警日志。操作人员可以设定电流和温度的报警阈值、预警阈值，当采集数值**过报警阈值时，将自动启动声光报警器并发送手机短信通知相关责任人。

二、安科瑞安全用电智能监测平台架构和硬件选型

本平台的整体结构如图所示：

硬件配置：

1、平台服务器：建议按照我方提供配置标准购买，或者客户自己租用阿里云资源。

硬件配置：（如申请阿里云可忽略）

2、现场硬件配置

方案：100A以下回路，开口式互感器

方案二：100A以下回路，普通互感器，会增加施工量

方案三：100A以下回路，普通电流互感器，探测器和无线模块分开，可适用多回路

配置针对1个回路，剩余电流互感器根据现场回路电流大小选择。

运行条件

1）浏览器运行设备：

台式电脑（Windows XP以上），安卓系统或IOS系统手机（android 或IOS4.0及以上版本）。

2）浏览器端运行环境：

Windows系统下使用谷歌、火狐、360（速模式）等浏览器访问。

主要技术指标

数据上传频率：2分钟

通信方式：RS485、2G/3G/4G

并发访问量：>=10000

历史数据存储：>=3年

三、结论

轨道交通安全用电智能监测系统主要是对轨道交通用电安全状态进行实时监控，将电力载波通信和全相位快速傅里叶变换（APFFT）算法相结合，方面安装改造方便，另方面**了采集精度，可以对轨道交通用电回路电流过大、短路、温度过高等情况进行提预警，提采取措施，避免严重事故的发生。该系统不仅可用于轨道交通行业，也能用于工厂商业领域安全用电监测。

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词条
词条说明
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