广佛线变电所400 V低压开关柜I/O模块技术改造

陈伟明

（广州地铁集团有限公司，广东广州510030）

0 引言

I/O模块是变电所400 V低压开关柜中重要的元器件，其作用为检测每个低压开关柜的运行状态并上传信息至后台。广佛线原型号的I/O模块已于2015年停产，经统计，每个变电所约有20个I/O模块，首通段14个变电所共计约280个I/O模块，而现存的备件少，为提高低压系统的供电可靠性，对原I/O模块进行了技术改造。

1 实施背景

广州地铁广佛线变电所400 V低压开关柜采用的是白云电器的设备，而该设备的I/O模块已于2015年停产，无法进行备件采购。I/O模块作为400 V开关柜的重要部件之一，是一个开关量采集单元，用于采集开关量信号并转换为数字信号经由通信实现和上位机监控系统的数据交换，在该低压系统中主要应用于上传抽屉开关故障脱扣信息给后台，及时通知后台抽屉开关有脱扣跳闸的情况，一旦出现故障，将无法保证400 V开关柜运行状态的在线监控，影响设备安全。

经过深入的市场调查，主流升级产品为安科瑞ARTU-K32 RTU I/O模块，其抗干扰能力强，性能有较大提升，在尺寸和功能方面与现有系统兼容，易于采购，新型号模块具备原型号产品的各项功能，且稳定性高，工艺符合各项电气标准。基于以上原因，决定进行技术改造，用安科瑞ARTU-K32 RTU I/O模块代替停产的旧版I/O模块，解决备品备件的供应问题，同时提高供电系统的安全性能。

2 改造方案

根据I/O模块的工作原理及现场原有设备的接线情况，决定对400 V低压开关柜的原I/O模块进行技术改造。梳理技术改造的实施流程如下：

（1）设备硬件接线：查阅产品说明书，熟悉新旧I/O模块的硬件差异，根据旧型号I/O模块的硬件接线方式及地址码设置，对新型号I/O模块进行相应操作。

（2）设备兼容性改造：用新型号I/O模块与低压400 V的PLC连接通信，在试验间对新型号I/O模块进行设备兼容性改造，通过修改通信地址、寻址起始位、寄存器个数等，使其具备上线试运行条件。

（3）设备离线试运行：在试验间利用已改造的I/O模块与低压400 V的PLC连接通信，模拟线上工作环境进行试运行测试，并观察记录运行情况。

（4）设备上线试运行：选取车辆段内低压室2P26柜作为试点，结合原设备的空间布局，对模块的安装位置进行改造，将已做兼容性改造的新型号I/O模块更换上去，使用新型号I/O模块通信，并现场进行测试，测试功能正常后，正式开始上线试运行。

（5）设备运行稳定性测试：每日对上线试运行的I/O模块进行监测，测录运行数据，进行稳定性分析及故障率统计，形成上线试验报告，评估新模块的运行情况，并制定后续计划。

3 关键技术步骤

3.1 硬件接线

（1）安科瑞I/O模块采用无源干接方式接线，即将KCOM（37）与KG（38）短接，KV12（39）接公共点，K01～K32为输入点，无顺序要求，A1（60）、B1（61）接485通信线，电源（1、2）接电源线，如图1所示。

图1 安科瑞I/O模块接线方式

（2）地址码的设定。旧版的I/O模块在修改模块地址时需要采用串口调试软件，而新版本模块只需在模块上手动拨码即可设置地址码，更加快捷直观。如选取车辆段内低压室2P26柜作为试点，查阅图纸找出其I/O模块的地址，如图2所示，根据图纸可知2P26柜I/O模块的地址为“RS485总线3”的“10”，即“BUS3的10地址”。将10转换为二进制，即1010，安科瑞I/O模块的前5位为地址码，最高位补0，从左至右为低位至高位，即地址10（二进制为1010）从左至右（即低位至高位）应为01010（最高位补0），其余数位均设为0。

图2 2P26柜图纸

3.2 兼容性改造（程序修改）

（1）将低压室400 V通信PLC柜原程序下载下来作离线修改，如图3所示，在程序中找到对应的总线（“BUS3的10地址”），根据新模块的产品说明，查阅寄存器代表开关状态的起始地址和个数，对程序的寄存器起始地址和个数进行修改，将修改后的程序重新生成并回传至PLC。

图3 低压室400 V通信PLC柜的程序

3.3 在线程序测试

用短接线短接KV12（39）公共点与K01～K32任意一个输入点，模拟输入信号测试程序，查看该I/O模块是否报故障总信号（粗线），如图4所示。如能正确报警，则说明程序修改正确。

4 结语

改造后低压开关柜的I/O模块在上线试运行过程中未出现通信异常现象，运行稳定可靠，有效解决了产品更新换代的问题，提高了低压设备运行的可靠性和稳定性。

[1]于松伟，杨兴山，韩连祥，等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都：西南交通大学出版社，2008.