铁路10kV变配电所微机保护与监控系统

PID控制器的输出M是时间t的函数，可以看做是比例项、积分项、微分项和常数项4部分之和，即：

花系统：电子设计工程，2016）

4 系统测试

4.1 测试方法与仪器

利用数字万用表、温湿度计、直尺等设备进行上电测试。

计算机进行周期性的采样和离散化PID运算，算法为：—过程变量当前值—给定值—输出值—增益—采样时间—积分时间—微分时间—上一次积分值—上一次过程变量值

3.3 手机APP开发

App Inventor是一款谷歌公司开发的基于云端的手机编程软件。用户使用App Inventor软件自行研发适合手机使用的任意应用程序。用户可以系统设计需求，进行图形化编程，并添加一些服务选项即可。（陈立刚，基于Android客户端GSM短信模块的远程浇

4.2 测试结果

序号123456

指标（目标值）

显示室内温度范围为0-60°，实时显示。显示土壤湿度范围为0-100%，实时显示。显示储水深度范围为0-500mm，实时显示。在水深小于50mm时，输出水位过低报警。在水深大于50mm，且土壤湿度小于35%时，水

泵运转开始浇水。

水泵运转时间

实测值0-60°分辨1%误差3%5-250mmm蜂鸣器发声成功浇水根据PID输出值确定

4.3 测试结果分析

通过系统上电测试，对土壤温度在0-60°℃、湿度0-100%以及不同的水深进行了测量，测得的结果跟预期的目标值接近。

5 总结

系统以单片机的C语言进行软件设计，为便于扩展和更改，增加了程序的可读性和可移植性。功能设计齐全，可显示自动和手动功能，具有操作方便、显示直观、功能多样、成本低廉等优点。

铁路10kV变配电所微机保护与监控系统

中国铁路设计集团有限公司 王 宁

所发展的必然方向。目前，在我国铁路10kV变配电所微机保护与监控系统建设过程中，需要不断加强研究和分析，从而有效提高实际的应用水平，推动我国铁路交通的快速发展。

引言：随着我国社会经济的不断提高，我国铁路事业也得到高速化发展，是交通运输体系的重要组成部分。我国对高速铁路运营安全高度重视，在这一背景下，对铁路变配电所设计及改造方案的优化，成为高速铁路运营安全的关键因素之一。本文对铁路10kV变配电所微机保护与监控系统进行系统的研究和分析，并结合我国高速铁路发展建设的实际情况，提出可靠的建议，进一步提高铁路运输的安全性，提供有力的帮助。

铁路建设一直是我国社会经济发展建设的重点内容，在铁路运营中，铁路变配电所是保证其安全运营的关键因素之一。铁路变配电所能够有效保证铁路运营过程中信息传输、列车综合控制等系统的有效运行，为保证铁路运行安全，发挥积极的作用。

在当前的社会经济环境下，必须要立足于创新发展理念，加强我国铁路10kV变配电所的建设水平，提高铁路运输的性能和安全性，对铁路交通运输提出的新需求。在铁路10kV变配电所建设过程中，创新和改进微机保护与监控系统，提高其智能化和自动化水平，是铁路10kV变配电

1.铁路10kV变配电所微机保护概念

目前铁路10kV变配电所，运用了微型计算机，有效提高了其对电力系统保护的可靠性和灵敏度，比传统继电保护方式具有明显的优势。有效提升其智能化和综合自动化水平，及时发现故障，确定故障位置，并且具有自动报警功能，在第一时间提醒维修人员对故障进行排查维修。

故障录波功能：

在一般情况下，当铁路10kV变配电所中的电力电气设备发生故障时，有两种方式可以完成故障录波。

第一种故障录波方式，是利用铁路10kV变配电所中配置的专用微机设备完成的。利用数据传输系统和设备，及时将故障信息上传到铁路的电力调度部门，由铁路电力调度部门对故障情况做进一步的分析和判断，制定相应的处理措施，通过科学有效的管理和控制方法，确保在第一时间排除故障，保证铁路运输的安全和稳定运行。

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ELECTRONICS WORLD・技术交流第二种故障录波方式，是利用铁路10kV变配电所中的微机保护设备，对故障波及波形进行收集和记录，并且微机保护连接监控系统，在第一时间与故障有效的数据信息传送到铁路10kV变配电所监控系统之中，然后通处监控系统的处理，使之成为故障数据波形，再利用监控系统中的存储和打印功能，对故障数据波形进行记录、存储和打印，完善记录下故障数据波形的变化情况。

需要注意的是，在使用第二种故障录波方式的过程中，必须要确保微机保护设备能够持续24小时稳定工作，从而能够全天保护和监管铁路10kV变配电所的运行情况，对电力系统的运行过程进行准确的记录。如果铁路10kV变配电所中出现问题，如短路、超压崩溃等等，铁路10kV变配电所的相关运行数据参数就会发生变化，此时，就可以根据故障录波来识别铁路10kV变配电所自闭与贯通柜刮故障。此外，还能够利用电流速断保护时间与过流保护行为，对故障进行合理调节，强化对铁路电力系统的保护力度，减少故障对铁路电力系统造成的不利影响，有效维护铁路运输的安全性和稳定性。

2.铁路10kV变配电所微机保护在硬件和软件方面的优化设计

在铁路10kV变配电所中，微机保护的可靠性和有效性具有至关重要的影响，要对微机保护和软、硬件进行系统的优化设计，全面提升微机保护的性能，实现对铁路电力系统的安全保护。

铁路10kV变配电所微机保护系统的硬件，主要由两部分构成，即保护和监控两类装置。保护装置的主要作用就是采集、传递、分析判断故障波数据信息，并将这些数据信息进行上传。结合保护装置的主要功能，在对该系统进行优化设计的过程中，必须要对数据采集器进行科学合理的选择。

监控装置的主要作用是接受、存储、显示、分析和外发保护装置上传的数据信息，所以结合其实际功能，在对该系统进行优化设计时，必须要高度重视对监控机的科学配置，以确保监控装置系统能够充分发挥作用。

优化设计和配置软件系统的实践过程中，可以从三个方面着手：首先，开启系统后，必须要实时存储信息，存储频率一般为2～3个周波运转。在记录故障周波的过程中，其重点记录内容是设备故障的电流与电压变化情况。

其次，对故障的判断启动，必须要从内、外两方面进行。根据已采集到的故障信息，利用系统进行自动化判断启动，如果继电装置发生大跳闸行为，这也可以成为判断启动的重要依据。

最后，必须要对故障数据信息进行及时传送，建立故障滤波档案库，将数据信息转化为图形图像。

3.对铁路10kV变配电所监控系统的优化设计思路

监控系统功能的优劣，直接决定着铁路10kV变配电所能否正常运行。必须要对监控系统进行科学、合理的优化设计，从而有效提高监控

系统的功能。同时，通过对设定值进行对比分析，还能够对信息进行准确的判断和分析，自动处理故障信息，如对故障信息进行上传、存储、警报等处理，发生故障后，采取自动断开保护措施，防止故障影响扩大等等。

要实现对监控系统的有效优化设计，使监控系统的功能和作用能够最大限度的发挥出来，需要注意以下三个方面：

首先，在设计显示屏画面时，必须确保显示屏所要实现的具体功能，并结合这一显示目标对其进行具体分析，进行科学设计。一般情况下，显示屏画面主要包括监控、参数设置和显示、设备调整与控制面、警报等多个画面。在对其进行优化设计时，必须要以不同画面的信息情况作为设计的具体依据，同时充分考虑监控系统工作的实际情况以及相关工作要求，对画面进行合理的布置，确保信息显示全面、准确，同时还能够对重点信息进行有效的突出。此外，对画面的亮度、清晰度、色彩等方面，也需要进行合理调节，使显示屏能够显示出清晰的画面。还要充分考虑权限问题，如设

置参数管理、控制画面等权限，有效避免人为误操作对监控工作造成不良影响。

其次，设计PLC和显示屏之间的通讯功能时，要有效保证及时、准确且有效的传递数据信息，就必须要对通信电缆的选择，选择优质电缆是必不可少的。此外，通讯接口也是通讯设计的重点之一，对通讯功能具有至关重要的影响。对各项通讯参数的制定，如PLC型号、类型等等，也是设计的重点内容。

最后，在铁路10kV变电配所监控系统中，PLC与PLC之间的通讯功能，也是影响监控工作的重要因素。因此在进行设计的过程中，必须要结合实际情况进科学合理的优化设计。一般来说，铁路10kV变配所距离监控室较近，所以设计对通讯装置必须要合理选择，确保通讯有效，通讯质量良好。

4.结束语

全面建设铁路10kV变配电所微机保护与监控系统，对铁路交通运输的稳定、安全与高效运行具有非常重要的影响。在我国的社会经济现代化建设过程中，具有非常重要的影响。因此，必须要加强对铁路10kV变配电所微机保护和监控系统的研究和建设，为我国社会主义现代化建设做好有力的保障。

作者简介：王宁（1984—），男，硕士研究生，毕业于

西南交通大学，现供职于中国铁路设计集团有限公司，工程师，从事铁路供配电系统设计相关工作。

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