CN103065512A - 地铁occ电力调度仿真培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地铁OCC电力调度仿真培训系统，包括牵引供电仿真单元、系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元，所述牵引供电仿真单元分别和系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元连接，所述继电保护仿真单元和系统联锁与控制单元连接。本发明采用上述结构，能对学员进行系统地培训，使培训达到预期的效果。

Description

地铁OCC电力调度仿真培训系统

技术领域

本发明涉及地铁OCC电力调度领域，具体是一种地铁OCC电力调度仿真培训系统。

背景技术

在我国几乎所有的大中城市将城市轨道交通作为整个城市交通系统的骨干，我国正迎来一轮城市轨道建设的热潮。地铁OCC，即地铁控制中心，为整个地铁线路的大脑。由于地铁的迅猛发展，需要大量的地铁运营人员维护系统的正常运行和处理突发事件。以往的地铁调度人员的经验主要来自工作的积累，师傅带徒弟和事故处理经验总结等，但由于地铁供电系统故障概率小，故障过程短暂等原因，采用计算机仿真技术来培训地铁调度人员的仿真培训系统应运而生。仿真培训系统能有效、直观培训新员工的基本专业技能，并对老员工标准化训练。欧美，韩国，日本等发达国家和台湾、香港地区的地铁运营部门配有比较先进的仿真培训系统，能够为地铁调度人员提供良好的操作培训，我国内地利用仿真器进行职业培训还处于初级阶段，其中轨道交通车站值班员作业仿真培训系统已在广州地铁、天津地铁和深圳地铁成功应用，但尚无完整的地铁OCC仿真培训系统，但国内各高校及相关的研究机构对城市轨道交通涉及到的模型建立、牵引供电计算、潮流算法等方法有一定的研究。

地铁电力调度是为了保证地铁线路安全稳定运行而采取的一种管理手段。随着城市轨道交通的快速发展,为了满足城市轨道交通对调度人员的需求,更快更多地培训出合格的地铁调度人员,就迫切地需要建立完善的培训体制,研发出相应的调度培训装置。目前，地铁OCC电力调度培训缺少专门的平台，不能对学员进行系统的培训，使得培训往往不能达到预期的效果。

发明内容

本发明提供了一种地铁OCC电力调度仿真培训系统，解决了以往的地铁OCC电力调度培训缺少专门的平台，不能对学员进行系统的培训，使得培训往往不能达到预期效果的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：地铁OCC电力调度仿真培训系统，包括牵引供电仿真单元、系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元，所述牵引供电仿真单元分别和系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元连接，所述继电保护仿真单元和系统联锁与控制单元连接。

牵引供电仿真单元用来构建地铁潮流计算模型，计算出各节点的电气量，并为继电保护仿真单元提供需要的数值；系统连锁与控制模块用于控制开关，使牵引供电处于正常和故障状况下的转换，是电力调度操作的一部分；继电保护仿真单元模拟供电系统在高压、中压、低压和直流时的常见故障，并真实模拟实际系统的保护装置的动作；而数据库汇集全线供电系统必要的信息，支持牵引供电仿真单元及继电保护仿真单元。

进一步地，所述牵引供电仿真单元包括地铁交、直流电力系统构建单元以及地铁交、直流电力系统计算单元。地铁交、直流电力系统计算单元用于计算不同时刻交、直流侧供电系统的运行数据，得出牵引供电系统的负荷情况，为调度中心提供供电系统运行状态并给继电保护仿真单元提供数据。

进一步地，所述系统联锁与控制单元包括备电源自投模块、直流双边联跳模块、中压应急联络开关的联锁功能模块。

在中压网络线路故障或上级变电所母线发生故障时，纵差保护将作用线路两侧开关跳闸，下级变电所对应母线失电。判断一定条件下，备电源自投功能自动启动，恢复对失压母线的供电。（下级变电所母线保护装置的无压检定及开关闭接点启动备自投，检定一段母线无压，另一段母线有压，环网线路开关闭接点接通，且没有闭锁条件时，经延时确认，启动母线分段开关合闸，恢复对失电母线供电，并保证不会向故障点反送电。）；在直流馈线开关以下线路或牵引网发生故障时，靠近故障点侧的直流馈线开关保护启动而快速跳闸，随即发出联跳信号，传给相邻变电所，使得该所内直流馈线开关立即跳闸，该直流双边联跳模块为自动触发；应急联络开关设置在各供电分区分界点处，正常状况下为断开状态并闭锁合闸操作，当一供电分区变电所I、II段母线均无压，相邻供电分区变电所正常运行时，可手工操作应急开关合闸，恢复对失压变电所的供电。该中压应急联络开关的联锁功能模块为手动操作。

进一步地，所述继电保护仿真单元包括总体保护流程模块、设备保护模块、交流侧线路保护模块、母线保护模块、变压器保护模块、直流侧接触网保护模块、整流器保护模块、直流母线保护模块、进出线保护模块、轨道保护模块以及自动重合闸模块。

所述地铁交、直流电力系统计算单元包括直流侧电路计算模块和交流侧电路计算模块。直流侧电路计算模块和交流侧电路计算模块分别采用交直流分开迭代计算方法，在直流供电系统进行迭代运算时，将牵引变电所等效为一个含内阻的直流电源，形成节点导纳矩阵，建立节点导纳方程，进行迭代求解，得到出任意时刻列车取流和接触网网压的大小；而在交流供电系统计算时将牵引变电所等效为一个PQ节点，形成雅克比矩阵进行牛顿-拉夫逊迭代求解，得到线路的节点电压、支路电流、负荷电流以及负荷的功率等；以上这些数据主要显示在电调仿真培训系统界面上，供电调人员监控线路运行状况。   

所述直流侧电路计算模块采用节点电压法。根据行调得到机车某时刻位置，根据机车位置得到直流网N个节点电路网络，采用节点电压法可方便的到节点电压V、电流I。

所述交流侧电路计算模块采用潮流算法。以节点导纳矩阵形成的网络方程是一个针对节点电流的线性、复数代数联立方程。在电力系统中给定节点的数值是功率，导致出现一个非线性潮流功率方程，这需要迭代求解。牛顿-拉夫逊法是一种广泛应用的解非线性代数方程的迭代方法，用以求解节点的电压幅值|V|，相角δ，有功功率P，以及无功功率Q。

本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：

（1）本发明支持牵引供电系统正常运行状态和故障运行状态的计算模型，当中压环网线路发生故障时，线路侧保护将线路两侧开关跳闸，经备电源自投及中央监控系统遥控合闸开关后开关自动投入运行，由另一个进线电源向本牵引变电所的两段母线供电，通过改变中压环网潮流计算中的雅克比矩阵和通过迭代判断整流器工作区间实现对供电系统故障运行状态的模拟运算。

（2）本发明支持在发生故障时保护模型作用于断路器改变供电系统运行状态的仿真方法，故障发生时会引起保护的作用，改变供电系统的运行状态，本发明所建立的仿真模型通过判断断路器及隔离开关，联络开关的状态自动修改供电仿真模型，为监控系统提供实时的数值。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例： 

如图1所示，本实施例包括牵引供电仿真单元、系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元，所述牵引供电仿真单元分别和系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元连接，所述继电保护仿真单元和系统联锁与控制单元连接。

本实施例的牵引供电仿真单元包括地铁交、直流电力系统构建单元以及地铁交、直流电力系统计算单元，数据库支持单元为牵引供电仿真单元提供线路、设备等参数，然后地铁交、直流电力系统计算单元对这些参数进行计算，将计算结果传递给继电保护仿真单元，并同时将计算结果送至数据库支持单元做存储处理。

本实施例的系统联锁与控制单元包括备电源自投模块、直流双边联跳模块、中压应急联络开关的联锁功能模块。    

本实施例的继电保护仿真单元包括总体保护流程模块、设备保护模块、交流侧线路保护模块、母线保护模块、变压器保护模块、直流侧接触网保护模块、整流器保护模块、直流母线保护模块、进出线保护模块、轨道保护模块以及自动重合闸模块，以上模块用以真实地模拟出继电保护动作，为整个继电保护仿真提供较为完备的操作。

本实施例的地铁交、直流电力系统计算单元包括直流侧电路计算模块和交流侧电路计算模块，通过直流侧电路计算模块和交流侧电路计算模块的计算，将线路的节点电压、支路电流、负荷电流以及负荷的功率等数据显示在培训界面上。

本实施例的直流侧电路计算模块采用节点电压法，节点电压法是求解电路中的对应电压的一种常见方法，在此不做过介绍；交流侧电路计算模块采用潮流算法，潮流算法有很多种，比如牛顿-拉夫逊法、快速解耦法、前推回带法、容量分摊法、高斯赛德尔法、直流潮流、随机潮流、三相潮流、最优潮流等等，本实施例优选牛顿-拉夫逊法，它是一种广泛应用的解非线性代数方程的迭代方法，用以求解节点的电压幅值|V|，相角δ，有功功率P，以及无功功率Q。   

本发明通过自行设置故障，具体地，通过设置电力监控界面的信号光子牌触发故障，使得相对应断路器跳闸，进而改变正常运行方式的供电系统进入故障运行方式，经后台运算后将故障运行方式下的数值反馈给监控系统，最终实现仿真。

如上所述，便可较好地实现本发明。 

Claims (7)

1.地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：包括牵引供电仿真单元、系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元，所述牵引供电仿真单元分别和系统联锁与控制单元、继电保护仿真单元以及数据库支持单元连接，所述继电保护仿真单元和系统联锁与控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：所述牵引供电仿真单元包括地铁交、直流电力系统构建单元以及地铁交、直流电力系统计算单元。

3.根据权利要求1所述的地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：所述系统联锁与控制单元包括备电源自投模块、直流双边联跳模块、中压应急联络开关的联锁功能模块。

4.根据权利要求1所述的地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：所述继电保护仿真单元包括总体保护流程模块、设备保护模块、交流侧线路保护模块、母线保护模块、变压器保护模块、直流侧接触网保护模块、整流器保护模块、直流母线保护模块、进出线保护模块、轨道保护模块以及自动重合闸模块。

5.根据权利要求2所述的地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：所述地铁交、直流电力系统计算单元包括直流侧电路计算模块和交流侧电路计算模块。

6.根据权利要求5所述的地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：所述直流侧电路计算模块采用节点电压法。

7.根据权利要求5所述的地铁OCC电力调度仿真培训系统，其特征在于：所述交流侧电路计算模块采用潮流算法。

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