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「」铁道27.5kV电缆接头芯温监测系统方案研究( 三 )


控制主IED可接入6根供电和数据传输的总线 ， 建议总线采用HYAT通信电缆 ， 每条总线可挂接30个采集IED 。 控制主IED控制总线信号的调制、传输和采集器的温度数据信号收集 ， 并通过IEC 61850-MMS规约向牵引变电所/AT所/分区所的数据监测服务器传输温度信号 。
「」铁道27.5kV电缆接头芯温监测系统方案研究
本文插图
图4 HT-LPLD总线示意图
控制主IED集成了电源模块和6路总线接口电路模块、嵌入式处理器及相应的数据存储器 ， 其结构框图如图5所示 。
电源模块为处理器、存储器、总线接口、以太网接口等提供电源 。 嵌入式处理器及相应数据存储器用于完成温度采集控制和数据信息处理 。 为保证电气隔离 ， 防止高电压、浪涌造成损害 ， 采用光纤通过IEC 61850接口与数据评估层进行数据交互 。
（3）数据评估层
数据评估层由牵引所/分区所/AT所所内的数据监测服务器、通信装置、供电段维护系统组成 。 完成所内及至接触网所有电缆接头的温度信息汇总及评估 ， 为运营检修人员提供检修依据 。
「」铁道27.5kV电缆接头芯温监测系统方案研究
本文插图
图5 控制主IED结构框图
所内数据监测服务器集成了电缆温度监测评估软件 ， 通过IEC 61850-MMS规约与控制主IED通信 ， 获取电缆接头的实时温度信息 ， 并通过监测评估软件评估电缆的实时状态 ， 在数据监测服务器上展示评估结果 ， 同时评估信息可通过监测服务器与所内的综合自动化系统通信 ， 为值班员和检测人员提供检修指导依据 。
运营检修人员任务重 ， 无法第一时间通过电脑了解到电缆实时状态 ， 从而错过了检修的最佳时期 。 随着云服务技术的发展 ， 本方案在所内数据监测服务器上安装了云服务功能 ， 可将电缆的实时状态信息传送至云端服务器 ， 使检测人员随时随地均可通过手持设备访问云服务器获得电缆的实时状态信息 。
2）基于无线传输的物联网方案
随着云服务、物联网技术的发展 ， 运营维护单位对电气化铁道牵引供电提出了更高的要求 ， 下文根据上述方案 ， 基于大数据分析和智慧铁路的设计理念 ， 详细阐述无线传输的物联网技术电缆接头温度监测系统 ， 系统采用数据采集层、云数据层、站端层架构方式 ， 架构如图6所示 。
（1）数据采集层
【「」铁道27.5kV电缆接头芯温监测系统方案研究】相比较上文基于IEC 61850有线传输方案 ， 无线传输方案采集IED无法采用HT-LPLD总线供电 。 本方案中采集IED通过就地安装在电缆外层的非闭合感应装置供电 ， 导体测温传感器与电缆导体线芯直接接触 ， 感知和传输电缆导体温度的实时数据信号 ， 原理与基于IEC 61850有线传输方案相同 。 与测温传感器配套使用的信号天线外置于电缆接头绝缘主体外和铜胆内部 ， 温度信号通过无线传输至就地安装的采集IED后 ， 经过采集器处理后再将温度信号通过移动基站传输至云端服务器 。
（2）云数据层
云数据层通过云端服务器接收各采集IED发送的电缆接头温度 ， 将温度信息进行数据储存 ， 并将监测评估软件通过Web应用服务器部署在云端 。
「」铁道27.5kV电缆接头芯温监测系统方案研究
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图6 基于无线传输的物联网方案架构图
（3）站端层
运营维护人员通过手持终端、供电段维护系统及所内数据监控服务器等终端设备通过浏览器/服务器（B/S）模式访问云端进行电缆接头温度评估信息的查看 。
本系统方案采用一体化设计思想 ， 运用物联网、智能变电站技术 ， 充分考虑了系统扩容及升级的能力 ， 以适应业务发展和管理的需要 。 同时 ， 开发的数据接口便于数据的实时共享 ， 用户可根据设备运行收集的数据进行电缆状态的大数据分析 ， 以进一步完善电缆故障状态诊断模型 ， 提升电气化铁道智能运维水平 。


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