箱式整流变电站自动化监控系统设计

荣俭（沈阳利源轨道交通装备有限公司，辽宁沈阳，110000）

箱式整流变电站自动化监控系统设计

荣俭
（沈阳利源轨道交通装备有限公司，辽宁沈阳，110000）

本文阐述了箱式整流变电站自动化监控系统的电气设计。首先介绍了箱式整流变电站的构成，对箱式整流变电站自动化监控系统的功能进行了说明。另外，对该自动化监控系统的软、硬件设计进行了阐述。集成该自动化监控系统的箱式整流变电站已在青岛公交集团投入使用，运行良好。

箱式整流变电站；自动化监控系统

0 引言

作为电力牵引公共交通设施的整流变电站，特别是箱式整流变电站，承担着保证城市轨道交通车辆和无轨电车日常运行的变压、整流、输送电的任务。整流变电站分布车辆运行线路沿线，具有分布式布施，集中管理的特点。本文主要针对箱式整流变电站的自动化监控系统的设计进行阐述。

1 箱式整流变电站简介

1.1 系统构成

箱式整流变电站主要由高压系统、变压整流系统、低压系统和自动化监控系统构成，如图1所示。

1.2 应用特点

（1）体积小、投资少。

采用箱式结构，占地面积小，建设初期投入少，并且利于搬迁及二次安装施工。

（2）现场施工简便，建设周期短，维护方便。

生产制造大部分是在工厂阶段完成，现场施工工作量小，建设周期短，可快速完成安装施工。由于集成度高，日常维护检修简便。

（3）安全可靠，自动化程度高

采用计算机控制系统对箱式整流变电站进行监控，自动化程度高，大大提高了系统运行的安全性、可靠性。

图1 系统构成

2 箱式整流变电站自动化监控系统功能

箱式整流变电站的自动化监控系统主要实现对高压系统、变压整流系统、低压系统的实时数据采集，对其运行状态进行监控，进而实现整流变电站的自动化监控。

该箱式整流变电站的自动化监控系统具体实现以下功能。

（1）自动化运行

箱式整流变电站具有完善及可靠的检测、保护、报警装置，可对高压系统、变压整流系统、低压系统的电压、电流、温度等信号及电器元件的动作状态进行实时监测，对故障信息进行报警并保护动作。

（2）直流综合保护功能

过流速断保护；过流延时保护；热过载保护；线路测试功能；绝缘监测功能；自动重合闸功能。

（3）远程监视功能

对箱式整流变电站内的情况进行实时监控录像。监视画面可远程传输至中央控制室，值班人员在中控室内即可对站内的情况进行监控。

（4）烟雾报警功能

箱式整流变电站内各系统均安装烟雾报警探测装置和电缆感温装置，当出现火警险情时，自动化监控系统显示报警信息。

3 箱式整流变电站自动化监控系统设计

3.1 系统结构

箱式整流变电站的自动化监控系统采用分布式系统结构[2]，如图2所示。

图2 系统结构

3 系统各个模块的设计

3.1 上料模块的设计

大批量金属工件在检测之前是杂乱无章的堆放。拍照检测时要求工件按照规定的位置出现在CCD摄像头下，使得CCD照相机能够获取到正确的和有用的工件边缘尺寸。

振动盘是一种自动地可以定向排序的送料设备。其工作目的是通过振动将没有顺序的工件有序且自动定向排列整齐，不出错误地输送到下道工序。

运用振动盘后，本来需要一个人操作一台检测设备，现在可以一个工人看管五台甚至更多的检测设备，大大节省了劳动力。

由于CCD摄像机在对一个工件在线拍照后，图片的处理和判断需要一定的时间，为了保证系统能够按照在合理的节奏下，有序的对各个工件进行单独检测，安装一个中间机构在传送带和振动盘之间便显得十分重要。可以确保每次只有一个工件被送往CCD摄像头下接受检查。

系统在振动盘的出料口处设计了一个提升台，提升台上的空间每次只允许有一个工件，当上一个工件已经检测完成后，提升台将工件提升到与传送带水平位置，由气缸将工件顶出到传送带上，再由传送带将工件传送到CCD摄像机下进行拍摄检测。

3.2 控制模块设计

西门子PLC具有很强的编程能力，目前是世界上PLC最大的供应厂家之一。相较于其他各国的PLC产品，、具有结构精美，硬件配置灵活且方便，可靠性高，抗干扰能力强，编程功能多，易于操作人员掌握，性价比高等优点。

3.3 系统运行过程

参照图2，PLC控制整个系统，在系统通电启动后，打开振动盘开关，振动盘将零件的位置调整好，送到提升台上。当提升台上的光电传感器1在3S内都没有感应到零件时，系统发出声光报警，提醒工人出现故障，并且系统停止运行。当提升台上的光电传感器1感应到有工作的时候，将工件提升起来，提升上限位与传送带水平，再由上料汽缸将零件顶出到传送带上，皮带将零件送到CCD摄像机正下方，CCD相机下方的金属传感器1检测到零件，传感器1传送一个信号给PLC，PLC控制传送电动机停止3S，同时PLC控制CCD相机进行拍照。3S过后，传送带继续运行，将零件送往剔除工位。CCD相机拍摄的图像信号经过图像预处理，边缘检测算子、轮廓曲线定位等算法处理后，将所得到零件实际轮廓曲线同标准曲线进行比较，获得偏差数据，进而判断零件品质是否合格。若为不合格零件，PC机将信号传送给PLC。PLC获得工件不合格信号和零件到达金属传感器2处的信号时，PLC再次控制皮带停止，剔除汽缸将工件剔除

4 结语

系统从提高工件检测效率出发，调研了国内外自动检测技术的发展及其研究现状，设计了基于PLC的工件在线检测系统硬件及控制程序。系统也可通过对上位机中检测程序和传感器的调整来检测不同材料的工件，实现工业检测的柔性化。该系统具有非接触、在线、不扰乱生产过程的特点，具有很好的适用性与推广价值。

[1] 张留刚.基于机器视觉技术的烟条检测系统研究[D].南京：南京航空航天大学，2008.

[2] 王中王.基于图像处理的工件缺陷在线检测系统的研究[D].南京：南京航空航天大学2008.

The Design Of The Automatic Monitoring And Control System For Box Rectifier Rubstation

Rong Jian
(Shenyang Liyuan Railway Traffic Equipment Co., Ltd. , Shenyang Liaoning,110000)

This paper describes the design of automatic monitoring and control system for box rectifier substation. Firstly, it introduces the structure of the box rectifier substation. And it explains the function of the automatic monitoring and control system. In addition, the software and hardware design of the automatic monitoring and control system are described The box rectifier substation with the automatic monitoring and control system has been put into use in Qingdao bus group, and it runs well.

the box rectifier substation; automatic monitoring system