CN101090354A - 磁浮列车牵引供电的控制技术 - Google Patents
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Abstract
一种磁浮列车牵引供电系统的控制技术，将磁浮供电系统的调度中心、两个变电控制站Substation Controller(SC)、数个保护和间隔控制单元Bay Unit和若干个操作员工作站，通过总线型网络呈星形结构接连起来，其中长距离信息交换采用以太网双回线进行通信，并采用GPS全球定位系统进行时间同步；中短距离信息交换采用Profibus总线构成环网通信。有效地简化了控制系统的结构，大大提高了信息交换速率，不但提高了系统可靠性和灵活性、减少了系统投资，而且使系统扩展调整更加方便，同时使维护管理也显得简单化。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁浮列车牵引供电系统的控制技术，属于通信和自动控制领域。
背景技术
磁浮列车的牵引供电系统是一种分布式、模块化、递阶结构的系统。它包括1个控制中心，若干座主变电站、牵引变电站、轨旁变电站(TS站)，还包含动力轨站(PR站)、SS站等，其中各站距离有近有远，距离最大的达30km左右。该系统的控制通常采用传统的“主站-远程终端(RTU)”的通信模式采用主站和远程终端的通信进行信息交换，这种自动化控制技术在电力系统中的应用虽然经历了从模拟技术到数字技术的革命性转变，但在通信结构和信息交换方面仍然存在有许多不仅如人意的地方：随着系统的增大，RTU将增多，设备重复安装导致增加投资，而且管理不便、维护困难；同时信息量也将随着系统的增大而不断增加，其传输速度慢成为制约系统控制响应的瓶颈；另外，常用的电力载波通信也存在着电力线网络阻抗匹配、电力线信号衰减、噪声及干扰等问题。
发明内容
本发明旨在提供一种可提高传输速率、保障信号传输可靠的磁浮列车牵引供电系统控制技术。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：一种磁浮列车牵引供电系统的控制技术，将所述供电系统的调度中心、两个变电控制站Substation Controller(SC)、数个保护和间隔控制单元Bay Unit和若干个操作员工作站，通过总线型网络呈星形结构接连起来(如图1所示)，其中：SC处于星形结构的核心位置，分别与Bay Unit、操作员工作站和调度中心的通信接口总线桥接。长距离信息交换采用以太网双回线进行通信，并采用GPS全球定位系统进行时间同步；中短距离信息交换采用Profibus总线构成环网通信。以太网通信执行IEC60870-5-101协议或IEC60870-5-103协议；Profibus总线通信执行Profibus协议。所述的操作员工作站和调度中心内的服务器均采用WinCC软件系统。
本发明控制技术具有以下特点：①采用星形总线型网络结构，有效地简化了控制系统的结构，大大提高了信息交换速率，扩展系统只需增加总线下挂设备，并赋予地址就可以，不但提高了系统可靠性、减少了系统投资，而且使系统扩展调整更加方便，同时使维护管理也显得简单化；②采用环网和双回线结构，系统中任何一个单一的通信网络故障，均不会对数据通信造成任何影响，确保了系统的可靠性和灵活性；③长距离信息交换采用了以太网通信，同时利用GPS全球定位系统进行时间同步，解决了传输速率和时间同步的问题；④由于高速的信息传输速率，使得磁浮列车在正常高速运行期间，对牵引供电系统的运行进行实时监控，变电站内操作员及调度中心工作人员可以通过该控制系统获得设备运行的实时数据，及时对设备的工况及系统状态进行调整和控制。
附图说明
图1是本发明控制技术的通信网络框图；
图2是本发明控制技术的实施例网络框图。
具体实施方式
根据磁浮牵引供电系统的特点，本发明采取了中央控制和现场控制结合的模式，在Simatic技术的基础上形成了磁浮列车牵引供电系统的数据通信系统。从系统结构上来说，它是由两个SC(SubstaionController)和数个Bay Unit通过星型或总线型网络接连而构成的，Bay Unit主要指数字式的保护和间隔控制单元。如附图1所示，SC处于系统的核心位置，负责Bay Unit与站内操作员工作站以及调度中心通信接口。SC与调度中心通过IEC60870-5-101协议通信，与站内操作员工作站通过Profibus协议通信，与Bay Unit通过IEC60870-5-103或Profibus通信。
下面结合附图2实施例网络框图对本发明作进一步说明。本发明控制技术在磁浮列车动力轨系统中得到了充分的应用。动力轨在整个磁浮牵引供电系统中具有举足轻重的作用，它是磁浮列车能够悬浮和高速运动的动力源泉。附图2所示磁浮动力轨系统总共可以分成四个区域：起点区域、ASA(辅助停车)区域、终点区域和维修基地区域。其中每个区有三个动力轨站。起点变电站和维修变电站分处在磁浮线路的起点和终点两端，两个变电站中各有一个主PLC充当SubstationController，两个SC之间通过以太网Earthnet进行连接；沿线的ASA区的三个动力轨站PR2、PR3、PR5也是通过以太网连接到牵引供电以太网中。由于上述以太网均采用了双回线的冗余设计，增加了系统的可靠性。另外，起点区主PLC与1号动力轨、PR1、2号动力轨通过Profibus协议构成环网；维修主PLC与PR9A、PR9B、维修动力轨和PR6、PR7分别通过Profibus协议构成了两个环网；由于PR8与PR7距离较近，通过Profibus协议构成了双回线网络。这样，对于环网和双回线结构而言，任何一个单一的通信网络故障，均不会对数据通信造成任何影响，确保了系统的可靠性和灵活性。
动力轨系统中长距离信息交换采用了以太网进行通信，同时利用GPS全球定位系统进行时间同步，解决了传输速率和时间同步的问题；采用Profibus现场总线结构，扩展系统只需增加总线下挂设备，并赋予地址就可以，不但使系统扩展更加方便，同时维护管理也显得简单化。
此系统的操作员工作站和调度中心内的服务器均采用WinCC软件系统，具有以下优点：
1)在正常运行期间，对牵引供电系统的运行进行实时监控
变电站内操作员及调度中心工作人员可以通过该系统获得设备运行的实时数据，对设备的工况及系统状态进行实时监控。
2)在调试和维护维修期间，对牵引供电系统进行人工控制
磁浮列车正常运行期间或者调试维护期间，可以由操作员通过该通信系统对牵引供电系统的大部分设备进行人工遥控操作。
3)对牵引供电区间内的故障进行检测
通过其他一些硬件设备，操作员可以对动力轨的绝缘故障进行检测。
4)故障定位
对动力轨的绝缘故障进行检测时，还可以精确地确定故障轨道的位置。
5)故障说明
对检测出来的故障会有相关的报警信息，并有一些简要的说明。
Claims (4)
1.一种磁浮列车牵引供电系统的控制技术，其特征在于：将所述供电系统的调度中心、两个变电控制站Substation Controller(SC)、数个保护和间隔控制单元Bay Unit和若干个操作员工作站，通过总线型网络呈星形结构接连起来，其中：SC处于星形结构的核心位置，分别与Bay Unit、操作员工作站和调度中心的通信接口总线桥接。
2.如权利要求1所述的控制技术，其特征在于：长距离信息交换采用以太网双回线进行通信，并采用GPS全球定位系统进行时间同步；中短距离信息交换采用Profibus总线构成环网通信。
3.如权利要求2所述的控制技术，其特征在于：以太网通信执行IEC60870-5-101协议或IEC60870-5-103协议；Profibus总线通信执行Profibus协议。
4.如权利要求3所述的控制技术，其特征在于：所述的操作员工作站和调度中心内的服务器均采用WinCC软件系统。
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Publications (1)
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2007
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