CN110492466B - 一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统及方法,通过每个牵引变电所内设置GOOSE通信节点机,再将各个通信节点机之间进行站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络。设置直流联锁装置于每个牵引变电所内,采集所内各个开关位置,并通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络。直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作。本发明的方案大大提升了隔离开关操作联锁的智能化水平和可靠性,降低了联锁逻辑实现的复杂度,提升了工程实施和运维的效率,减少了运维人员对系统的维护时间和成本。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域,具体涉及一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统及方法。
背景技术
直流牵引供电系统作为城市轨道交通体系的重要组成部分,通过直流牵引接触网向电动车辆提供电能。隔离开关是联络直流牵引接触网系统与牵引变电所供电系统的主要停送电控制设备,其主要功能有:1.对被检修的接触网设备进行电气隔离,并形成明显断开点,以保障检修人员、检修设备的安全;2.根据供电的需要,进行分合闸操作,以改变供电系统的工作状态,提高供电的灵活性。为了防止因工作人员的电气误操作,造成直流供电系统的非正常停电、设备损坏甚至人身伤亡等事故,隔离开关通常会装设联锁设备。
目前直流牵引供电系统隔离开关按照用途可以分为:上网隔离开关、越区隔离开关、负极柜隔离开关三种基本类型。其中,联锁设备主要配置于上网隔离开关和越区隔离开关。
隔离开关的联锁设备是利用直流断路器、隔离开关等设备的辅助接点,在二次电气控制回路中有条件的连接,通过继电器形成“与”和“或”的逻辑关系,对隔离开关操作电源回路的接通与断开进行控制,从而达到一次设备控制联锁的目的。上网隔离开关的联锁依据其所在馈线上的直流断路器的位置来确定;越区隔离开关的联锁则需要结合本所内的直流断路器位置、相邻牵引变电所内的的直流断路器位置以及相邻牵引变电所内的越区隔离开关位置综合判定。
在应用的过程中发现,现有的隔离开关联锁设备可靠性不高,已直接影响到直流供电系统的正常运行。主要体现在以下几个方面:1.通道状态无法实时监测。现有联锁设备位置信号采用电信号传递,信号的传递需要通过电缆实现。电缆通道异常通常难以及时发现,存在开关位置信号无法传递的风险,特别是越区隔离开关联锁判断需要相邻牵引变电所内的开关位置信息,信号传输距离远,只能通过定期的巡检来降低风险;2.隔离开关联锁设备通常置于地下,然而地下环境湿度较大,联锁设备中的继电器和辅助触点的耐腐蚀能力较差,使得隔离开关联锁设备损坏率较高;3.隔离开关联锁设备是通过辅助接点在二次电气控制回路中有条件的连接实现联锁逻辑,其二次接线多且复杂,为设备的检修带来极大的困难;4.相邻牵引变电所之间开关位置信息是通过电信号传递,电信号传递的距离有限且抗干扰能力差,然而城市轨道交通中牵引变电所之间距离较长、地下环境电磁干扰大,导致电信号传递的稳定性较差,容易引起数据接收错误。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统及方法,提升隔离开关操作联锁的智能化水平和可靠性,降低联锁逻辑实现的复杂度,提升工程实施和运维的效率,减少运维人员对系统的维护时间和成本。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,用于城市轨道交通直流供电系统的隔离开关联锁,其特征在于,包括:
GOOSE通信节点机,设置于每个牵引变电所内,不同牵引变电所的GOOSE通信节点机之间站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络;
直流联锁装置,设置于每个牵引变电所内,用于采集所内各个开关位置,所述直流联锁装置通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络;
所述直流联锁装置通过GOOSE网络发送本所内开关的实时位置信息,并通过GOOSE网络获取隔离开关操作联锁逻辑所需的其他牵引变电所开关的位置信息;直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作。
进一步地,所述GOOSE通信节点机的站间级联采用“手拉手”式级联或者辫式级联;所述辫式级联即各个牵引变电所的GOOSE通信节点机之间进行跳站级联,首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机同时分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联。
进一步地,辫式级联GOOSE网络发生物理断链后,通过快速生成树协议完成GOOSE网络的重构;GOOSE通信节点机对物理断点自动完成识别、记录以及报警。
进一步地,所述直流联锁装置采集的所内开关位置包括牵引变电所内直流断路器、上网隔离开关以及越区隔离开关的位置。
进一步地,所述直流联锁装置具备GOOSE通信节点机功能的情况下,省略单独的GOOSE通信节点机,通过直流联锁装置之间的级联构建GOOSE网络。
进一步地,所述在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑是指通过软件组态平台构建隔离开关操作联锁逻辑下载到直流联锁装置本地;所述软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视;软件组态平台具备在线动态模拟功能,对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估方案风险点并给出建议方案。
本发明同时提出一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法,包括如下步骤:
(1)每个牵引变电所内设置GOOSE通信节点机,不同牵引变电所的GOOSE通信节点机之间站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络;
(2)每个牵引变电所内设置直流联锁装置采集所内各个开关位置,所述直流联锁装置通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络;
(3)所述直流联锁装置通过GOOSE网络发送本所内开关的实时位置信息,并通过GOOSE网络获取隔离开关操作联锁逻辑所需的其他所开关的位置信息;
(4)直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作。
进一步地,所述步骤(1)中的GOOSE通信节点机的站间级联采用“手拉手”式级联或者辫式级联;所述辫式级联即各个牵引变电所的GOOSE通信节点机之间进行跳站级联,首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机同时分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联。
进一步地,辫式级联GOOSE网络发生物理断链后,通过快速生成树协议完成GOOSE网络的重构;GOOSE通信节点机对物理断点自动完成识别、记录以及报警。
进一步地,所述步骤(2)中的所内开关位置包括牵引变电所内直流断路器、上网隔离开关以及越区隔离开关的位置。
进一步地,所述步骤(2)中的直流联锁装置具备GOOSE通信节点机功能的情况下,省略单独的GOOSE通信节点机,通过直流联锁装置之间的级联构建GOOSE网络。
进一步地,所述步骤(4)中的在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑是指通过软件组态平台构建隔离开关操作联锁逻辑,下载到直流联锁装置本地;所述软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视;软件组态平台具备在线动态模拟功能,可以对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估方案风险点并给出建议方案。
采用上述方案后,本发明的有益效果是:各个牵引变电所之间开关位置信号通过GOOSE网络来传递,减少了站间信号传输通道,保证了位置信号快速、可靠的传递。GOOSE所具有的断链检测机制,可以对GOOSE通道实时监测,一旦发生通道中断,会立刻给出相应的报警信息,提升了隔离开关操作联锁的可靠性,减少了运维人员对系统的维护时间和成本。辫式级联GOOSE网络中任一节点出现物理断链,快速生成树协议可对GOOSE网络快速完成重构,提升了GOOSE网络的可靠性。辫式级联可以方便地实现GOOSE网络的构建和扩展,有效地解决了环型网络构建和扩展难的问题。软件组态平台改变了现有的联锁逻辑实现方式即继电器加上硬接线的方式,降低了联锁逻辑实现的复杂度,提升了工程实施和运维的效率,减小了地下环境对联锁逻辑的影响;软件组态平台的在线监测和动态模拟功能,提高了隔离开关操作联锁的智能化水平,为运维人员的决策提供有益的参考。
附图说明
图1是城市轨道交通直流供电系统示意图;
图中,a-直流断路器,b-上网隔离开关,c-越区隔离开关;
图2是本发明中辫式级联GOOSE网络示意图;
图中,虚线表示GOOSE通信节点机之间的级联通道;
图3是本发明的直流联锁装置站内组网示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例一:
如图1所示为城市轨道交通直流牵引供电系统示意图;图中,a-直流断路器,b-上网隔离开关,c-越区隔离开关。本发明的一种用于城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,包括以下功能设备:
GOOSE通信节点机,设置于每个牵引变电所内,不同牵引变电所的GOOSE通信节点机之间站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络。
直流联锁装置,设置于每个牵引变电所内,用于采集所内各个开关位置,所述直流联锁装置通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络。如图3所示是本发明的直流联锁装置站内组网示意图。
所述直流联锁装置通过GOOSE网络发送本所内开关的实时位置信息,并通过GOOSE网络获取隔离开关操作联锁逻辑所需的其他牵引变电所开关的位置信息;直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作。
其中,所述GOOSE通信节点机的站间级联采用“手拉手”式级联或者辫式级联;所述辫式级联即各个牵引变电所的GOOSE通信节点机之间进行跳站级联,首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机同时分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联。辫式级联GOOSE网络发生物理断链后,通过快速生成树协议完成GOOSE网络的重构;GOOSE通信节点机对物理断点自动完成识别、记录以及报警。
其中,所述直流联锁装置采集的所内开关位置包括牵引变电所内直流断路器、上网隔离开关以及越区隔离开关的位置。
其中,所述在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑是指通过软件组态平台构建隔离开关操作联锁逻辑下载到直流联锁装置本地;所述软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视;软件组态平台具备在线动态模拟功能,对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估方案风险点并给出建议方案。
在本发明的另一实施例中,所述直流联锁装置具备GOOSE通信节点机功能的情况下,省略单独的GOOSE通信节点机,通过直流联锁装置之间的级联构建GOOSE网络。
图2为辫式级联GOOSE网络示意图。辫式级联是一种环型网络的构建方式,一方面继承了环型网络的低成本和高可靠性,另一方面解决了传统“手拉手”式级联存在的分布式站点组建和扩展难的问题。以图2中6个牵引变电所构成的辫式级联GOOSE网络为例进行说明,各个牵引变电所的GOOSE通信节点机进行跳站级联:A-C-E站的通信节点机之间进行级联,B-D-F站的通信节点机之间进行级联;首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机同时分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联如图2所示:A-B站的通信节点机之间进行级联,E-F站的通信节点机之间进行级联。这样,GOOSE通信节点机之间通过辫式级联构建起用于直流供电系统内信息共享平台。当辫式级联GOOSE网络某点发生物理断链,GOOSE通信节点机中的快速生成树协议,使得原来冗余的节点机端口在点对点的连接条件下端口状态迅速迁移,实现网络的迅速重构,恢复网络中数据的正常传输。对于地铁线路线型分布的各个站点,采用“手拉手”式级联构建环型网络,需要将首尾站点的通信节点机之间直接级联即跨越整条地铁线路,一方面传输通道距离长,工程实施难度大;另一方面当地铁线路延长、站点增加,需要增加首尾站点直接级联长度,相较于新建网络,扩展网络的工程复杂度成倍提升、可靠性下降。辫式级联GOOSE网络则通过跳站级联实现环型网络的构建,站间最长级联距离为跨越一个站点的长度,相较于“手拉手”式级联,工程实施难度下降,可靠性提升。当地铁线路延长、站点增加,新增站点与已建站点之间依然采用辫式级联对GOOSE网络进行扩展,其工程复杂度与新建网络一致。
本实施例中直流联锁装置提供软件组态平台用于联锁逻辑的搭建。在直流联锁装置的软件组态平台中,运维人员可按照隔离开关操作的联锁要求进行逻辑组态,联锁装置依据逻辑判断的结果允许或者拒绝隔离开关进行分合闸操作。软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视,用对逻辑执行进行跟踪查看。软件组态平台同时具备在线动态模拟功能,可以对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估隔离开关联锁逻辑的风险点并提供建议方案。
以越区隔离开关联锁逻辑为例,直流联锁装置收集本所内以及上下级牵引变电所内的直流断路器和越区隔离开关位置信息。运维人员根据越区隔离开关分合操作的要求,在直流联锁装置的软件组态平台中完成联锁逻辑的搭建,通过在线监测功能对输入信息以及逻辑执行进行查验;通过在线动态模拟功能模拟不同工况,对联锁逻辑进行测试,判断联锁逻辑的合理性与可行性。若输入异常或者联锁逻辑验证失败,直流联锁装置给出风险评估和改进报告,供运维人员参考。
实施例二:
一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法实施例,包括如下步骤:
S1:每个牵引变电所内设置GOOSE通信节点机,不同牵引变电所的GOOSE通信节点机之间站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络。
GOOSE通信节点机的站间级联采用“手拉手”式级联或者辫式级联。辫式级联即各个牵引变电所的GOOSE通信节点机之间进行跳站级联,首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机同时分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联。辫式级联GOOSE网络发生物理断链后,通过快速生成树协议完成GOOSE网络的重构;GOOSE通信节点机对物理断点自动完成识别、记录以及报警。
S2:每个牵引变电所内设置直流联锁装置采集所内各个开关位置,所述直流联锁装置通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络。
所内开关位置包括牵引变电所内直流断路器、上网隔离开关以及越区隔离开关的位置。
S3:所述直流联锁装置通过GOOSE网络发送本所内开关的实时位置信息,并通过GOOSE网络获取隔离开关操作联锁逻辑所需的其他所开关的位置信息。
S4:直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作。
在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑是指通过软件组态平台构建隔离开关操作联锁逻辑,下载到直流联锁装置本地;所述软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视;软件组态平台具备在线动态模拟功能,可以对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估方案风险点并给出建议方案。
在本发明的另一实施例中,当直流联锁装置具备GOOSE通信节点机功能的情况下,省略单独的GOOSE通信节点机,通过直流联锁装置之间的级联构建GOOSE网络。
本发明的技术方案,通过每个牵引变电所内设置GOOSE通信节点机,构建起直流供电系统设备信息共享平台。GOOSE通信节点机之间可采用光纤进行级联,其较强的抗干扰能力、较远的传输距离以及较大的数据传输量,保证了站间信号传输的快速性和可靠性,减少了信号传输通道数量。GOOSE所具有的断链检测机制,可以对GOOSE通道实时监测,一旦发生通道中断,会立刻给出相应的报警信息,提升了隔离开关操作联锁的可靠性,减少了运维人员对系统的维护时间和成本。辫式级联GOOSE网络继承了环型网络的低成本和高可靠性,降低了环型网络构建和扩展的难度。通过直流联锁装置的软件组态平台搭建联锁逻辑,可以有效防止地下潮湿环境对联锁逻辑实现的影响,增加了隔离开关操作联锁的可靠性和方便性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,本方案中直流联锁装置与GOOSE通信节点机的连接或者GOOSE通信节点机之间的级联的通道可以采用光纤或者其他介质;GOOSE通信节点机是指一切可以用于GOOSE信息交换的装置,如GOOSE交换机;GOOSE通信节点机的级联方式可以采用本方案提及的辫式级联还可以采用“手拉手”式级联;GOOSE网络可以采用环型网络也可以采用星型网络;软件组态平台可以是可视化平台也可以通过其他软件或者编程的方式实现;隔离开关操作的必要条件可通过继电器闭合/断开实现,也可以或者电力电子器件的导通/关断实现,再或者通过允许/拒绝的通信报文实现。凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,用于城市轨道交通直流牵引供电系统的隔离开关联锁,其特征在于,包括:
GOOSE通信节点机,设置于每个牵引变电所内,不同牵引变电所的GOOSE通信节点机之间站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络;
直流联锁装置,设置于每个牵引变电所内,用于采集所内各个开关位置,所述直流联锁装置通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络;
所述直流联锁装置通过GOOSE网络发送本所内开关的实时位置信息,并通过GOOSE网络获取隔离开关操作联锁逻辑所需的其他牵引变电所开关的位置信息;直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作;所述GOOSE通信节点机的站间级联采用辫式级联;所述辫式级联的具体方式为:首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联;除首、尾牵引变电所外的其他牵引变电所的GOOSE通信节点机跨过相邻站点的GOOSE通信节点机进行级联。
2.如权利要求1所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,其特征在于:辫式级联GOOSE网络发生物理断链后,通过快速生成树协议完成GOOSE网络的重构;GOOSE通信节点机对物理断点自动完成识别、记录以及报警。
3.如权利要求1所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,其特征在于:所述直流联锁装置采集的所内开关位置包括牵引变电所内直流断路器、上网隔离开关以及越区隔离开关的位置。
4.如权利要求1所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,其特征在于:所述直流联锁装置具备GOOSE通信节点机功能的情况下,省略单独的GOOSE通信节点机,通过直流联锁装置之间的级联构建GOOSE网络。
5.如权利要求1所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁系统,其特征在于:所述在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑是指通过软件组态平台构建隔离开关操作联锁逻辑下载到直流联锁装置本地;所述软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视;软件组态平台具备在线动态模拟功能,对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估方案风险点并给出建议方案。
6.一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)每个牵引变电所内设置GOOSE通信节点机,不同牵引变电所的GOOSE通信节点机之间站间级联,构建用于直流供电系统设备信息共享的GOOSE网络;所述GOOSE通信节点机的站间级联采用辫式级联;所述辫式级联的具体方式为:首、尾牵引变电所的GOOSE通信节点机分别与其相邻牵引变电所的GOOSE通信节点机进行级联;除首、尾牵引变电所外的其他牵引变电所的GOOSE通信节点机跨过相邻站点的GOOSE通信节点机进行级联;
(2)每个牵引变电所内设置直流联锁装置采集所内各个开关位置,所述直流联锁装置通过所内的GOOSE通信节点机构接入GOOSE网络;
(3)所述直流联锁装置通过GOOSE网络发送本所内开关的实时位置信息,并通过GOOSE网络获取隔离开关操作联锁逻辑所需的其他所开关的位置信息;
(4)直流联锁装置根据本所及其他牵引变电所的开关位置信息,在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑,根据逻辑判断结果决定所内隔离开关能否进行分合闸操作。
7.如权利要求6所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法,其特征在于:辫式级联GOOSE网络发生物理断链后,通过快速生成树协议完成GOOSE网络的重构;GOOSE通信节点机对物理断点自动完成识别、记录以及报警。
8.如权利要求6所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法,其特征在于:所述步骤(2)中的所内开关位置包括牵引变电所内直流断路器、上网隔离开关以及越区隔离开关的位置。
9.如权利要求6所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法,其特征在于:所述步骤(2)中的直流联锁装置具备GOOSE通信节点机功能的情况下,省略单独的GOOSE通信节点机,通过直流联锁装置之间的级联构建GOOSE网络。
10.如权利要求6所述的一种城市轨道交通直流牵引供电隔离开关联锁方法,其特征在于:所述步骤(4)中的在直流联锁装置内部搭建隔离开关操作的联锁逻辑是指通过软件组态平台构建隔离开关操作联锁逻辑,下载到直流联锁装置本地;所述软件组态平台具备在线监测功能,对信号点的输入情况、状态以及逻辑的运行情况进行实时监视;软件组态平台具备在线动态模拟功能,可以对各种工况下的逻辑进行模拟以及方案验证,自动预测评估方案风险点并给出建议方案。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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