CN107846077A - 智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法 - Google Patents

智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法 Download PDF

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任雪涛
巩昊
高华丽
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Abstract

本发明公开了智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法，包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，所述过程层设备内设置有常规互感器、常规断路器，所述常规互感器与保护装置连接，所述间隔层设备内设置有分散式安装的保护装置，所述常规断路器与对应的保护装置连接，所述站控层设备包括与分散式安装的保护装置连接的工作站，通过过程层设备、间隔层设备以及站控层设备对配电所进行控制保护。本发明创造的保护装置包括变压器保护、馈线保护、进线保护、自闭贯通线保护、电容器保护、母联保护及备自投、调压器保护、测控及其他保护装置，本发明创造应用时相当于一台中央计算机集中全所的设备信息，形成灵活、可靠、多样、互补的保护系统。

Description

智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种铁路配电所，具体涉及智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法。
背景技术
铁路配电所作为铁路电力系统的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其担负着电气化铁道的电能传输、汇集与分配电能的任务，因此保证其安全稳定的运行具有重要意义。目前，常规配电所中的二次设备普遍采用面向间隔、功能独立的分层分布式结构，控制、监视、保护、故障录波、计量与量测等都是由相互独立的装置完成。铁路配电所采用上述模式有装置之间二次接线复杂、装置与装置之间信息不能共享、缺乏整体协调与功能优化的缺点。这些装置基于单点信息，没有全局视角，时常会因为有效信息不足而做出错误的或局部最优而非全局最优的判断，从而影响系统的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种能对配电所内的设备进行统一协调和配合，并能保证铁路配电所安全稳定运行的智能化铁路配电所保护控制系统，本发明还提供了该智能化铁路配电所保护控制系统的运行方法。
本发明通过下述技术方案实现：
智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法，包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，所述过程层设备内设置有常规互感器、常规断路器，所述常规互感器与保护装置连接，所述间隔层设备内设置有分散式安装的保护装置，所述常规断路器与对应的保护装置连接，所述站控层设备包括与分散式安装的保护装置连接的工作站，通过过程层设备、间隔层设备以及站控层设备对配电所进行控制保护。
本发明创造的保护装置包括变压器保护、馈线保护、进线保护、自闭贯通线保护、电容器保护、母联保护及备自投、调压器保护、测控及其他保护装置，如此，本发明创造应用时相当于一台中央计算机集中全所的设备信息，形成灵活、可靠、多样、互补的保护系统。
进一步地，所述分散式安装的保护装置分别连接交换机，所述常规互感器、常规断路器均通过电缆与分散式安装的保护装置连接。
进一步地，还包括一个GPS对时装置，GPS对时装置与保护装置连接，对保护系统进行定位计时。
进一步地，所述间隔层设备中的保护装置通过站控层网络实现装置间GOOSE信号发送和接收，实现装置间的互连互通。
进一步地，所述间隔层设备内设置有若干个分散式安装的保护装置，每个保护装置连接到站控层网络总线上。
进一步地，所述站控层设备中的工作站采用双重化冗余配置，工作站连接在一条站控层总线上，保护装置均通过连接在站控层总线上与工作站连接。
进一步地，所述站控层设备还包括连接在站控层总线上的打印机和路由器，通过打印机将系统数据实时打印出来，便于工作人员分析，通过路由器将保护系统的数据发送至网络进行备份。
智能化铁路配电所保护控制系统的运行方法，所述方法包括以下步骤S1：常规互感器采集设备信息，并将采集到的信息通过电缆传送到分散式安装的保护装置，与此同时，常规断路器将开关状态信息也传送到分散式安装的保护装置中；S2：间隔层设备中的保护装置通过站控层网络实现装置间信号的发送和接收，所述信号通过IEC61850进行传输，在IEC61850结构下，其模拟量信号通过MMS进行传输，开关量信号通过GOOSE报文进行传输；S3：保护装置结合开关状态信息、采样值信息和其余保护装置发送过来的GOOSE报文做出逻辑判断，将开关量信息组织成GOOSE报文，然后GOOSE报文发送到其他保护装置，再将出口指令通过电缆传送到常规断路器；S4：常规断路器根据接收到信息完成对应的控制，若接收到关断命令，则进行断开保护，若接收到维持命令，则继续保持待命。
采用IEC61850的原因是，通过此种公共的通信标准，对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接，并且IEC61850的特点非常适合进行实时通信，在配置语音和对对象建模方面，IEC61850都是很成熟的一套系统。而在IEC61850的框架结构下，模拟量信号采用MMS进行传输，原因在于，采用MMS一般用在站控层的OI server与其他模块之间的通讯，内容主要包括由站控HMI下发的命令，有下层IED先站控层上送的变位(包括遥信、遥测等)，为peer to peer的方式。
本发明创造中采用交换机组成的以太网通信网络是交换式以太网，其优点是没有帧碰撞现象，与其连接的各节点独享带宽，各节点运行也需要CSMA/CD协议(兼容性原因)，但不会因检测到冲突而退避、重发。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法，本发明包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，整体结构简单，便于实现；
2、本发明智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法，保护装置包括了铁路配电所全所的保护功能，对全所设备的保护进行统一的协调与配合，方便实现定值切换并防止误操作；
3、本发明智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法，保护装置间实时通信，互相校验，互为备用，可独立投退，提高了保护系统的可靠性和安全性，确保铁路配电所的安全稳定运行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明智能化铁路配电所保护控制系统及其运行方法，智能化铁路配电所的集中式保护控制系统，包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，其中，过程层设备包括多组由一个常规互感器和一个常规断路器构成的数据采集控制单元组，过程层设备具有多组数据采集控制单元组，每组数据采集控制单元组的互感器和断路器通过电缆与保护装置连接，间隔层设备包括分散式安装的保护装置，互感器和断路器均与保护装置连接，站控层设备包括工作站、打印机及路由器，站控层设备中的工作站采用双重化冗余配置。本实施例包括一条站控层总线，打印机、路由器、工作站及保护装置均与站控层总线连接，保护装置之间通过站控层总线实现GOOSE信息交互。本实施例还包括GPS对时装置，GPS对时装置与两个集中式保护装置连接。为了保证信息的传递，本实施例中站控层所采用的连接均采用光纤或网线连接。
本实施例中GOOSE通过站控层网络组网，实现保护装置间的信息交互，通信标准一律采用IEC61850。每个保护装置通过交换机连接站控层网络，通过电缆连接断路器，控制断路器刀闸的开闭，从而实现保护功能。间隔层设备中的保护装置通过站控层网络实现装置间信号的发送和接收，所述信号通过IEC61850进行传输，采用IEC61850的原因是，通过此种公共的通信标准，对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接，并且IEC61850的特点非常适合进行实时通信，在配置语音和对对象建模方面，IEC61850都是很成熟的一套系统。而在IEC61850的框架结构下，模拟量信号采用MMS进行传输，原因在于，采用MMS一般用在站控层的OI server与其他模块之间的通讯，内容主要包括由站控HMI下发的命令，有下层IED先站控层上送的变位(包括遥信、遥测等)，为peer to peer的方式。在IEC61850结构下，其模拟量信号通过MMS进行传输，开关量信号通过GOOSE报文进行传输；保护装置结合开关状态信息、采样值信息和其余保护装置发送过来的GOOSE报文做出逻辑判断，将开关量信息组织成GOOSE报文，然后GOOSE报文发送到其他保护装置，再将出口指令通过电缆传送到常规断路器
本实施例运行时，互感器采集相关设备信息，通过电缆将信息传送到保护装置，与此同时，断路器将开关状态信息也传送到保护装置中，保护装置结合开关状态信息和其他保护装置的信息，依次调用保护算法程序包对采样值信息进行计算并给出逻辑判定结果，然后将出口指令(例如跳闸、告警、重合闸等)通过电缆传送给断路器，断路器根据接收到信号完成相应的控制，从而实现保护功能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，所述过程层设备内设置有常规互感器、常规断路器，所述常规互感器与保护装置连接，所述间隔层设备内设置有分散式安装的保护装置，所述常规断路器与对应的保护装置连接，所述站控层设备包括与分散式安装的保护装置连接的工作站，通过过程层设备、间隔层设备以及站控层设备对配电所进行控制保护。
2.根据权利要求1所述的智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，所述分散式安装的保护装置分别连接交换机，所述常规互感器、常规断路器均通过电缆与分散式安装的保护装置连接。
3.根据权利要求1所述的智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，还包括一个GPS对时装置，GPS对时装置与保护装置连接，对保护系统进行定位计时。
4.根据权利要求1所述的智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，所述间隔层设备中的保护装置通过站控层网络实现装置间GOOSE信号发送和接收，所述GOOSE信号发送和接收的为开关量信息，实现装置间的互连互通。
5.根据权利要求1所述的智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，所述间隔层设备内设置有若干个分散式安装的保护装置，每个保护装置连接到站控层网络总线上。
6.根据权利要求1所述的智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，所述站控层设备中的工作站采用双重化冗余配置，工作站连接在一条站控层总线上，保护装置通过连接在站控层总线上与工作站连接。
7.根据权利要求1所述的智能化铁路配电所保护控制系统，其特征在于，所述站控层设备还包括连接在站控层总线上的打印机和路由器，通过打印机将系统数据实时打印出来，便于工作人员分析，通过路由器将保护系统的数据发送至网络进行备份。
8.智能化铁路配电所保护控制系统的运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：常规互感器采集设备信息，并将采集到的信息通过电缆传送到分散式安装的保护装置，与此同时，常规断路器将开关状态信息也传送到分散式安装的保护装置中；
S2：间隔层设备中的保护装置通过站控层网络实现装置间信号的发送和接收，所述信号通过IEC61850进行传输，在IEC61850结构下，其模拟量信号通过MMS进行传输，开关量信号通过GOOSE报文进行传输；
S3：保护装置结合开关状态信息、采样值信息和其余保护装置发送过来的GOOSE报文做出逻辑判断，将开关量信息组织成GOOSE报文，然后GOOSE报文发送到其他保护装置，再将出口指令通过电缆传送到常规断路器；
S4：常规断路器根据接收到信息完成对应的控制，若接收到关断命令，则进行断开保护，若接收到维持命令，则继续保持待命。
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