接触网开关无线监控分析

uramiri

摘要 本文通过对电气化铁路接触网开关无线监控进行了介绍，分析接触网开关无线监控系统构成及特点，并对无线监控系统主站（RTU）与无线受控单元之间通信规约进行了研究。
关键词 接触网开关；无线；监控；规约
中图分类号TM91文献标识码A文章编号 1674-6708（2010）33-0158-02
0 引言
接触网开关是电气化铁路电力牵引供电的重要设备，它一般安装在站场和区间的接触网需作电分段处，主要作用是保证接触网的故障切除、分段停电检修或改变供电运行方式等。在枢纽站场存在数量众多、分布范围较广的接触网隔离开关，因此对其实施远动操作及集中监控对于保障接触网正常供电具有极大的实用意义。
1 系统构成及特点
1.1系统构成
铁路枢纽接触网开关无线监控系统由当地控制计算机、远动通信前置机、无线转发单元、无线受控单元等部分组成。系统预留有与远动接口，可方便的接入运动系统中。系统构成如图1所示：
其中，远动调度端与远动通信前置机通过有线通道通信，而无线转发单元与无线受控单元则通过无线信道完成信息传输。
当系统处于远动状态时，位于远动调度端的调度员所发出的遥控命令，通过远动通信前置机解析后送入无线转发单元，无线转发单元经无线电台将信息发送至无线受控单元，无线受控单元接收并执行调度端的操作命令，驱动电动操作机构完成操作。同时无线转发单元把从无线电台接收到的，来自无线受控单元采集的开关状态及机构状态信息，经远动通信前置机发往调度端。
当系统处于当地状态时，当地控制计算机可以直接对管内开关进行遥控操作。信道为信息传输媒介，本系统采用有线、以太网、RS485与无线相结合的方式进行信息传输。当地控制计算机与通信前置机之间的通讯采用RS-232口通讯，调度端（CC）与通信前置机之间采用有线、以太网、RS485相结合，通信前置机与近程通讯为无线方式。
1.2接触网开关无线系统特点
1）采用LCD显示器显示可控的全部接触网供电示意图，以不同颜色区分当前对象状态（合、分、当地、远动、有电、失电、无响应、不查询）和RRTU状态，直观、方便；
2）控制操作可在LCD图形用户界面下使用鼠标点击进行选择和执行操作，简捷、快速；
3）设有当地/远动控制键，可直接对管内开关进行操作；
4）当前管内各开关的状态信息直接反映在LCD模拟图中，开关位置状态一目了然；
5）使用工业控制计算机，系统稳定、可靠；
6）支持交、直流电源供电，适应环境宽；
7）可选择多种通讯规约模块；保证满足不同远动系统的通信接口。
2通信规约
无线监控系统主站（RTU）与无线受控单元之间通信应遵循相关的规约：
规约适用于主站（或称调度端）与一个或多个远方数据终端（RTU）及主站与MODEM、MODEM与RTU进行通讯。通道连结可以是点对点、星形、分支线、环形等，信息传输方式为异步方式。报文内容以字节（8位）为单位，附加起动位、奇偶校验和停止位。在信道中传送顺序如下：
起动位-B0-B1-…B7-奇偶校验位-停止位，以起动位开始，以停止位结束。信息内容最低位（B0）最先送，最高位（B7）最后送。起动位，奇偶校验位，停止位是异步传送和校验之需要，由硬件电路（UART）加于信息内容上发送，到接收端即去掉，仅将信息内容送出。
报文格式：
1）地址：用来区分各个不同的RTU、MODEM。一般一个RTU用一个地址，且相应的RTU→MODEM也使用此地址。如RTU容量特别大，也可占用多个RTU地址。地址范围从00-FEH（0-254），可任意选用，而00H为特殊的地址，即作广播命令使用。用00H地址传送一种特殊命令，它对所有RTU或MODEM有效，RTU或MODEM无条件执行而不允许返送任何应答报文。
2）报文类型：用来说明报文的不同内容或类型，规定不同的码字代表相应类型的报文。
3）数据区长度：用来代表报文数据区的大小（字节数）。
4）校验码：是采用国际标准化组织ISO制定的HDLC标准CRC校验码，其生成多项式为g（x）=x16 + x15 + x2 + 1，信息多项式f（x）在运算中的高低顺序为：从字节1的B0位开始依次排列直至数据区的最后字节n+3字节的B7，令f（x）/g（x）所得余式为：
r（x）=b15x15+b14x14 +……+b1x +b0
则CRC校验码为：
CRC（1）b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1b0
CRC（2）b15b14b13b12b11b10b9b8
3 通信前置机
CPU单元，完成有线/无线数据的转换，与上一级调度端和当地调度端通过有线通道进行通信，通过无线信道对无线受控单元进行管理和查询，通过内部485总线管理遥信单元。具有有线/无线数据转发、位置信息采集两大功能。调制解调器，完成无线通道信号的调制和解调。
RTU具有有线/无线数据转发、位置信息采集功能，对所属范围内无线受控单元运行状态进行管理和查询,一方面把上一级调度端和当地调度端通过有线通道发出的下行信息转换成无线电调制信号传送至无线受控单元；另一方面把无线电方式收集的开关状态信息通过有线通道发往上一级调度端和当地调度端,完成有线与无线数据的转换。同时通过485总线查询位置信息采集单元，并将断路器位置信息上送上一级调度端和当地调度端。通过远动接口，通信前置机与铁路电力自动化系统进行远程通讯，通信前置机具有一机双调的功能。
4 结论
通常值班人员在值班室可以在微机上通过操作键盘或鼠标直接操作各接触网开关，代替了维护人员现场就地操作的落后方式，不仅大大缩短了停送电时间，也降低了值班人员的劳动强度，保障了工作人员的人身安全，同时成本也大为降低。远程监控系统为电气化铁路接触网开关的集中监控提供了途径，便于对分散的开关进行运行和维护，有利于实现电气化铁道综合自动化。集中调度操作，客观上避免了违章作业或送电带来的威胁，为铁路施工和运营安全带来了巨大的经济效益。