CN111628526A - 一种基于多母线多接触器的并网控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多母线多接触器的并网控制方法，包括：列车控制系统根据上电信号获取全部接触器的接触器ID，并根据接触器ID向全部接触器发送闭合指令；查询全部接触器的开关状态，并统计开关状态为闭合的接触器的数量，得到第一数量；当第一数量达到第一预设阈值时，获取中压母线的电压数据；当电压数据达到预设电压阈值时，获取与中压母线连接的多个逆变器的逆变器ID，并按照第一预设开启顺序向各逆变器依次发送启动指令；查询各逆变器的启停状态，并统计启停状态为停止的逆变器的数量，得到第二数量；当第二数量大于0时，确定启停状态为停止的逆变器为第一类逆变器,并按照第二预设开启顺序向各第一类逆变器依次发送启动指令。

Description

一种基于多母线多接触器的并网控制方法

技术领域

本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种基于多母线多接触器的并网控制方法。

背景技术

随着轨道交通的快速发展，对轨道交通的供电系统的要求也越来越高。

起初，列车的供电方式为扩展供电，但扩展供电方法在单段母线短路或者负载短路时，整个母线都无法使用，使得整个列车都丧失供电功能，严重影响列车的正常运营。

而后，列车的供电方式演变为并网供电方法，但是目前大多数并网控制方法是基于单接触器单母线的控制方法，该方法在列车的任意一个单元发生短路或者故障时，虽然不会使整个列车都丧失供电功能，但是列车会减载，同样影响列车运营。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种基于多母线多接触器的并网控制方法，提高列车中压供电的冗余性，在有限量的设备故障时，仍能最大限度地保证中压供电正常。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多母线多接触器的并网控制方法，所述并网控制方法包括：

列车控制系统根据接收到的上电信号获取列车的中压母线上的全部接触器的接触器ID，并根据所述接触器ID向全部所述接触器发送闭合指令；

所述列车控制系统查询所述中压母线上的全部所述接触器的开关状态，并统计所述开关状态为闭合的接触器的数量，得到第一数量；

当所述第一数量达到第一预设阈值时，所述列车控制系统获取中压母线的电压数据；

当所述电压数据达到预设电压阈值时，所述列车控制系统获取与所述中压母线连接的多个逆变器的逆变器ID，并按照第一预设开启顺序向各逆变器依次发送启动指令；

所述列车控制系统查询各所述逆变器的启停状态，并统计所述启停状态为停止的逆变器的数量，得到第二数量；

当所述第二数量大于0时，所述列车控制系统确定所述启停状态为停止的逆变器为第一类逆变器,并按照第二预设开启顺序向各所述第一类逆变器依次发送启动指令。

优选的，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统获取所述中压母线的输出电流；

当所述输出电流大于第一预设电流阈值时，所述列车控制系统向全部所述逆变器发送停止指令，并且在一个预设时间后向全部所述接触器发送开启指令；

当所述接触器的状态信息均为开启时，所述列车控制系统向全部所述逆变器发送启动指令；所述列车控制系统获取全部所述逆变器所在母线段的工作电流，并且统计所述工作电流达到第二预设电流阈值的母线段的数量，得到第三数量。

进一步优选的，当所述第三数量小于预设短路数量阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统确定所述工作电流达到第二预设电流阈值的母线段上的逆变器为第一逆变器，并向所述第一逆变器发送停止指令；

所述列车控制系统查询与所述第一逆变器对应的接触器，确定与所述第一逆变器对应的接触器为相连接触器，剩余的接触器为不相连接触器；所述列车控制系统向所述不相连接触器发送闭合指令。

进一步优选的，当所述第三数量大于等于预设短路数量阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统确定所述工作电流达到第二预设电流阈值的母线段上的逆变器为第二逆变器,并向所述第二逆变器发送停止指令。

进一步优选的，在所述列车控制系统向所述逆变器发送停止指令，并且在一个预设时间后向所述接触器发送开启指令之后，所述并网控制方法还包括：

当任一所述接触器的状态信息为闭合时，所述列车控制系统向全部所述接触器发送开启指令，向全部所述逆变器发送停止指令。

优选的，当所述第一数量未达到第一预设阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统根据所述接触器ID向全部所述接触器发送开启指令，并且获取全部所述接触器的状态信息；

当所述状态信息均为开启时，所述列车控制系统向全部所述逆变器发送启动指令；

当任一所述状态信息为闭合时，所述列车控制系统统计所述开关状态为闭合的接触器的数量。

优选的，当所述电压数据未达到预设电压阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统生成电压不足提示信息并输出显示。

本发明实施例提供的基于多母线多接触器的并网控制方法，在单根母线故障时，列车的中压负载能正常运行，在单个逆变器或者单段母线故障时，列车的中压能正常供电，提高了列车中压供电的冗余性，在有限量的设备故障时，能最大限度地保证中压供电正常。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于多母线多接触器的并网控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的双母线多接触器的布局示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的一种基于多母线多接触器的并网控制方法，在单根母线故障时，列车的中压负载能正常运行，在单个逆变器或者单段母线故障时，列车的中压能正常供电，提高了列车中压供电的冗余性，在有限量的设备故障时，能最大限度地保证中压供电正常。

为便于理解本发明，首先对列车的逆变器、中压母线和接触器进行解释说明。逆变器用于将高压逆变为列车的中压负载所需的交流电压。中压母线贯穿整列车，为整列车的中压负载供电。接触器用于将逆变器与中压母线隔离。在正常工况下，设置在中压母线上的全部接触器处于闭合状态，与中压母线相连接的全部逆变器处于并联供电模式。当出现短路故障或者接触器故障时，接触器可以根据具体故障情况通过接触器将逆变器隔离，用以最大限度地保证列车的中压供电正常。

图1为本发明实施例提供的基于多母线多接触器的并网控制方法的流程图，示出了本发明实施例的并网控制流程。以下结合图1对本发明技术方案进行详述。

步骤101，列车控制系统根据接收到的上电信号获取列车的中压母线上的全部接触器的接触器ID，并根据接触器ID向全部接触器发送闭合指令；

具体的，在列车未上电时，中压母线上的全部接触器处于开启状态，与中压母线连接的全部逆变器处于停止状态。列车上电后，列车控制系统根据接收到的上电信号进行中压供电的并网，先向全部接触器发送闭合指令，闭合中压母线上的接触器，再启动与中压母线连接的全部逆变器。

步骤102，列车控制系统查询中压母线上的全部接触器的开关状态，并统计开关状态为闭合的接触器的数量，得到第一数量；

具体的，中压母线上的全部接触器虽然接收到列车控制系统发送的闭合指令，但是在根据闭合指令闭合时，接触器可能会发生卡合故障。因此，列车控制系统在发出闭合指令第一预设时段后，查询中压母线上的全部接触器的开关状态，并统计开关状态为闭合的接触器的数量，得到第一数量。这里的第一数量可以理解为正常闭合的接触器的数量，即没有发生卡合故障的接触器的数量。

步骤103，列车控制系统判断第一数量是否达到第一预设阈值；

具体的，列车控制系统通过正常闭合的接触器的数量判断是否可以继续进行并网。当第一数量达到第一预设阈值时，即正常闭合的接触器的数量满足并网条件时，执行步骤104；当第一数量未达到第一预设阈值时，即正常闭合的接触器的数量不满足并网条件时，执行步骤130-132。

步骤130，列车控制系统根据接触器ID向全部接触器发送开启指令，并且获取全部接触器的状态信息；

具体的，由于之前接触器根据闭合指令闭合的接触器的数量未达到第一预设阈值，不能进一步进行并网。因此改变并网方案，预采取全部母线段单独供电的方法，车控制系统向全部接触器发送开启指令，并且获取全部接触器的状态信息。

步骤131，列车控制系统判断是否全部接触器的状态信息均为开启；

具体的，虽然预采取全部母线段单独供电的方法，但是接触器在开启过程中可能会出现卡分故障，因此列车控制系统需要判断全部接触器的状态信息。当状态信息均为开启时，各母线段独立，可以进行个母线段的独立中压供电，执行步骤132；当任一状态信息为闭合时，说明接触器中出现卡分故障，此时列车控制系统默认发生卡分故障的接触器处于闭合状态，不再考虑接触器的闭合数量是否满足并网条件，对列车的中压负载进行减载，只要有接触器处于闭合状态，就进行并网，执行步骤104。

步骤132，列车控制系统向全部逆变器发送启动指令，执行各母线段独立供电；

具体的，在全部接触器均处于开启状态下，列车控制系统向全部逆变器发送启动指令，进行各母线段的独立供电。

步骤104，列车控制系统获取中压母线的电压数据；

具体的，在正常闭合的接触器的数量满足中压供电的条件时，列车控制系统还要获取中压母线的电压数据。

步骤105，列车控制系统判断中压母线的电压数据是否达到预设电压阈值；

具体的，列车控制系统判断中压母线的电压数据是否满足中压供电的电压条件。当电压数据达到预设电压阈值时，表明中压母线的电压数据满足中压供电的电压条件执行步骤106；当电压数据未达到预设电压阈值时，表明中压母线的电压数据不满足中压供电的电压条件，执行步骤140，列车控制系统生成电压不足提示信息并输出显示。

步骤106，列车控制系统获取与中压母线连接的多个逆变器的逆变器ID，并按照第一预设开启顺序向各逆变器依次发送启动指令；

具体的，当接触器的故障数量和中压母线的电压数据均满足时，列车控制系统按照第一预设开启顺序开启与中压母线连接的多个逆变器。在第一预设开启顺序中，每个逆变器都具有不同优先级，按照各逆变器的优先级依次开启各逆变器。

在优选的方案中，列车控制系统向各逆变器发送的启动指令之间相差一个预设时间间隔。该预设时间间隔是可以根据逆变器的启动时长进行调整的。在理想状态下，即所有与中压母线连接的逆变器均能够正常启动的情况下，列车控制系统向每个逆变器发送启动指令，该逆变器都会在预设时间间隔内启动，也就是说，列车控制系统向下一个逆变器发送启动指令时，前一个逆变器已经启动。

步骤107，列车控制系统查询各逆变器的启停状态，并统计启停状态为停止的逆变器的数量，得到第二数量；

具体的，与中压母线连接的全部逆变器虽然接收到列车控制系统发送的启动指令，但是在根据启动指令启动时，逆变器可能会发生故障。因此，列车控制系统在发出启动指令第二预设时段后，查询与中压母线连接的全部逆变器的启停状态，并统计启停状态为停止的逆变器的数量，得到第二数量。这里的第二数量可以理解为未正常启动的逆变器的数量。

步骤108，列车控制系统判断第二数量是否大于0；

具体的，列车控制系统判断与中压母线连接的逆变器是否有未正常启动的。当第二数量大于0时，与中压母线连接的逆变器有未正常启动的，执行步骤109；当第二数量等于0时，与中压母线连接的逆变器均正常启动，执行步骤110。

步骤109，列车控制系统确定启停状态为停止的逆变器为第一类逆变器,并按照第二预设开启顺序向各第一类逆变器依次发送启动指令。

具体的，列车控制系统将之前没有根据启动指令正常启动的逆变器进行提取，确定之前没有根据启动指令正常启动的逆变器为第一类逆变器，然后按照第二预设开启顺序向第一类逆变器再次发送启动指令，接收两次启动指令均未启动的逆变器视为故障。第二预设开启顺序是在第一预设开启顺序的基础上，减少了根据启动指令正常启动的逆变器的开启顺序。

步骤110，列车控制系统获取中压母线的输出电流；

具体的，列车控制系统获取列车的多条中压母线并联的输出电流。

步骤111，列车控制系统判断输出电流是否大于第一预设电流阈值；

具体的，列车控制系统根据列车的多条中压母线并联的输出电流判断列车的中压供电是否发生短路。当输出电流大于第一预设电流阈值时，列车控制系统判定列车的中压供电发生短路，执行步骤112；当输出电流小于等于第一预设电流阈值时，列车控制系统判定列车的中压供电正常，执行步骤150，列车控制系统发出并网成功信息。

步骤112，列车控制系统向全部逆变器发送停止指令，并且在一个预设时间后向全部接触器发送开启指令；

具体的，当列车控制系统判定列车的中压供电发生短路，为保护列车的各设备，防止进一步的设备损耗，列车控制系统向列车的全部逆变器发送停止指令，并且在一个预设时间后向全部接触器发送开启指令。

需要说明的是，在本发明实施例中，逆变器只会存在不能启动的情况，不存在不能停止的情况。因此该步骤中全部逆变器接收到停止指令后，都处于停止状态。

步骤113，列车控制系统判断接触器的状态信息是否均为开启；

具体的，在中压供电发生短路，列车控制系统向全部接触器发送开启指令后，需要再次判断全部接触器的状态信息。因为在接触器根据开启指令进行开启的过程中，可能会出现卡分故障。当接触器的状态信息均为开启时，列车控制系统判定全部接触器均正常开启，执行步骤114；当任一接触器的状态信息为闭合时，列车控制系统判定存在接触器发生卡分故障，执行步骤160，列车控制系统向全部接触器发送开启指令，向全部逆变器发送停止指令。列车控制系统停止中压供电。

步骤114，列车控制系统向全部逆变器发送启动指令；

具体的，全部接触器均正常开启后，列车控制系统向全部逆变器发送启动指令，用以确定中压供电的短路点。

步骤115，列车控制系统获取全部逆变器所在母线段的工作电流，并且统计工作电流达到第二预设电流阈值的母线段的数量，得到第三数量。

具体的，列车控制系统根据每个逆变器所在母线段的工作电流是否达到第二预设电流阈值，判断该逆变器所在母线段是否短路，并且统计工作电流达到第二预设电流阈值的母线段的数量，得到第三数量。第三数量指的是发生短路的母线段的数量。

在本实施例中，列车控制系统获取的逆变器所在母线段的工作电流，只能得知逆变器和逆变器所在母线段中存在短路，但无法判断到底是该逆变器的内部短路还是外部母线段短路。在本实施例中，逆变器和逆变器所在母线发生短路的处理方式是相同的。

如需更进一步地判断是逆变器的内部短路还是外部短路，只需在发生短路的逆变器所在母线段的逆变器的输出电流进行检测。当该逆变器的输出电流正常时，列车控制系统判断该逆变器正常，该逆变器所在母线段发生短路。当该逆变器的输出电流异常时，列车控制系统判断该逆变器短路，但该逆变器所在母线段是否短路需进一步单独检测判断。

步骤116，列车控制系统判断第三数量是否小于预设短路数量阈值；

具体的，列车控制系统根据逆变器所在母线段的短路数量确定不同方式的中压供电的并网控制方法。

当第三数量小于预设短路数量阈值，执行步骤117；当第三数量大于等于预设短路数量阈值时，执行步骤170。

步骤117，列车控制系统确定工作电流达到第二预设电流阈值的母线段上的逆变器为第一逆变器，并向第一逆变器发送停止指令；

具体的，列车控制系统确定所在母线段发生短路的逆变器为第一逆变器，并且并向第一逆变器发送停止指令。

步骤118，列车控制系统查询与第一逆变器对应的接触器，确定与第一逆变器对应的接触器为相连接触器，剩余的接触器为不相连接触器；

具体的，列车控制系统将与第一逆变器相连和不相连的接触器进行区分，用以方便后续隔离。

步骤119，列车控制系统向不相连接触器发送闭合指令。

具体的，为防止短路引起的设备损耗，列车控制系统保持逆变器所在母线段相连的接触器开启，逆变器所在母线段不相连的接触器闭合，实现对中压供电发生短路的区域的母线段的隔离。列车控制系统利用没有发生短路的母线段对中压负载供电。

步骤170，列车控制系统确定工作电流达到第二预设电流阈值的母线段上的逆变器为第二逆变器,并向第二逆变器发送停止指令。

具体的，逆变器所在母线段发生短路的数量大于等于预设短路数量阈值时，保持全部接触器处于开启状态，控制发生短路的母线段上的逆变器处于停止状态，没有发生短路的母线段独立进行中压供电。

为进一步理解本发明的并网控制方法，以双母线多接触器的并网控制方法举例，图2为本发明实施例提供的双母线多接触器的布局示意图，以下结合图2进行解释说明。

如图2所示，接触器K1、K2、K3、K4将两条中压母线分为4段，A1、A2分别为中压母线A的第一供电网段和第二供电网段，B1、B2分别中压母线B的第一供电网段和第二供电网段。4台逆变器N1、N2、N3、N4分别为4个供电网段A1、B1、A2、B2供电。列车的前半列的中压负载分别接入A1和B1，列车的后半列的中压负载分别接入A2和B2。

在本实施例中，根据短路故障和接触器故障情况，分为6种不同的并网控制方法。

第一种，正常工况，无短路故障，也无接触器故障。列车控制系统控制全部接触器K1-K4闭合，全部逆变器N1-N4启动，列车中压供电正常。

第二种，无短路故障，但接触器故障，接触器闭合数量小于2。列车控制系统控制全部接触器K1-K4开启，全部逆变器启动，各母线段单独供电，列车中压供电正常。

第三种，无短路故障，但接触器故障，接触器闭合数量大于等于2。列车控制系统控制可以闭合的接触器闭合，全部逆变器启动，列车中压供电正常。例如，接触器K1卡合，则控制接触器K2-K4闭合，全部逆变器N1-N4启动。

第四种，无接触器故障，但短路故障，短路母线段数量小于2。例如，逆变器N1所在母线段A1短路，列车控制系统控制将A1隔离，控制与A1相连接的接触器K1、K2开启，不相连接的接触器K3、K4闭合，逆变器N1停止，逆变器N2-N4启动，列车中压供电正常。

第五种，无接触器故障，但短路故障，短路母线段数量大于等于2。例如，逆变器N1所在母线段A1短路，逆变器N2所在母线段B1短路，列车控制系统需将A1、B1隔离，控制与A1相连接的接触器K1、K2、K3开启，不相连接的接触器K4闭合，逆变器N1、N2停止，逆变器N3、N4启动，列车的部分中压负载会掉电，列车的无短路的中压母线段仍能正常供电。

第六种，存在短路故障和接触器故障。列车控制系统控制全部接触器K1-K4开启，全部逆变器N1-N4停止，停止中压供电。

以上基于双母线多接触器的并网控制方法仅用于举例说明，不用于限制本发明的保护范围。

本发明的基于多母线多接触器的并网控制方法，在单根母线故障时，列车的中压负载能正常运行，在单个逆变器或者单段母线故障时，列车的中压能正常供电，提高了列车中压供电的冗余性，在有限量的设备故障时，能最大限度地保证中压供电正常。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

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 (7)

1.一种基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，所述并网控制方法包括：

列车控制系统根据接收到的上电信号获取列车的中压母线上的全部接触器的接触器ID，并根据所述接触器ID向全部所述接触器发送闭合指令；

所述列车控制系统查询所述中压母线上的全部所述接触器的开关状态，并统计所述开关状态为闭合的接触器的数量，得到第一数量；

当所述第一数量达到第一预设阈值时，所述列车控制系统获取中压母线的电压数据；

当所述电压数据达到预设电压阈值时，所述列车控制系统获取与所述中压母线连接的多个逆变器的逆变器ID，并按照第一预设开启顺序向各逆变器依次发送启动指令；

所述列车控制系统查询各所述逆变器的启停状态，并统计所述启停状态为停止的逆变器的数量，得到第二数量；

当所述第二数量大于0时，所述列车控制系统确定所述启停状态为停止的逆变器为第一类逆变器,并按照第二预设开启顺序向各所述第一类逆变器依次发送启动指令。

2.根据权利要求1所述的基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统获取所述中压母线的输出电流；

当所述输出电流大于第一预设电流阈值时，所述列车控制系统向全部所述逆变器发送停止指令，并且在一个预设时间后向全部所述接触器发送开启指令；

当所述接触器的状态信息均为开启时，所述列车控制系统向全部所述逆变器发送启动指令；所述列车控制系统获取全部所述逆变器所在母线段的工作电流，并且统计所述工作电流达到第二预设电流阈值的母线段的数量，得到第三数量。

3.根据权利要求2所述的基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，当所述第三数量小于预设短路数量阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统确定所述工作电流达到第二预设电流阈值的母线段上的逆变器为第一逆变器，并向所述第一逆变器发送停止指令；

所述列车控制系统查询与所述第一逆变器对应的接触器，确定与所述第一逆变器对应的接触器为相连接触器，剩余的接触器为不相连接触器；所述列车控制系统向所述不相连接触器发送闭合指令。

4.根据权利要求2所述的基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，当所述第三数量大于等于预设短路数量阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统确定所述工作电流达到第二预设电流阈值的母线段上的逆变器为第二逆变器,并向所述第二逆变器发送停止指令。

5.根据权利要求2所述的基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，在所述列车控制系统向所述逆变器发送停止指令，并且在一个预设时间后向所述接触器发送开启指令之后，所述并网控制方法还包括：

当任一所述接触器的状态信息为闭合时，所述列车控制系统向全部所述接触器发送开启指令，向全部所述逆变器发送停止指令。

6.根据权利要求1所述的基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，当所述第一数量未达到第一预设阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统根据所述接触器ID向全部所述接触器发送开启指令，并且获取全部所述接触器的状态信息；

当所述状态信息均为开启时，所述列车控制系统向全部所述逆变器发送启动指令；

当任一所述状态信息为闭合时，所述列车控制系统统计所述开关状态为闭合的接触器的数量。

7.根据权利要求1所述的基于多母线多接触器的并网控制方法，其特征在于，当所述电压数据未达到预设电压阈值时，所述并网控制方法还包括：

所述列车控制系统生成电压不足提示信息并输出显示。

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