CN202121386U - 铁道智能变电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铁道智能变电系统。本实用新型的目的在于克服目前综合自动化系统存在规约不统一、工程协调及二次开发工作量大、接线复杂、施工周期长、网络结构复杂、环节多、效率低，以及保护测控设备不能交换信息等缺陷，提供一种具有安全、可靠、高度智能化并且满足“无人值守、状态检修”运营模式的铁道智能变电系统。铁道智能变电系统采用三层两网主体结构，主要由站级管理层（1）、间隔层（2）、过程层（3）以及连接站级管理层（1）和间隔层（2）的站级网络（4）以及连接间隔层（2）、过程层（3）之间的间隔层网络（5）构成；此外还包括一体化交直流电源（16）和智能电表（17）。

Description

铁道智能变电系统

技术领域

本实用新型涉及的是铁道供电系统技术领域，具体是指铁道智能变电系统。

背景技术

根据铁道部《中长期铁路网规划》纲要，到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均分别达到50%和60%，铁路电力贯通线占铁路营业里程的80％以上，主要技术装备达到或接近国际先进水平。按平均每50公里分别建造一座牵引变电所和一座电力变配电所，到2020年,牵引变电所数量将达到1200余座，变配电所的数量将达到2000余座。

目前，牵引变电所和铁路电力变配电所新建、改造所采用的技术均为综合自动化系统。综合自动化系统的功能及系统安全可靠性不能完全满足铁路供电系统推行的“无人值守、状态检修”运营需求，其主要表现为以下几个方面：变电站内各子系统（综合自动化、视频、在线监测装置、环控、安防等）各自为政，信息交互有壁垒；各专业设备（保护、备自投、测控、录波等）重复设置、重复采集、数据源不一致；规约不统一、工程协调及二次开发工作量大、接线复杂、施工周期长；网络结构复杂，环节多，效率低；保护测控设备之间不能相互交换信息；自动化程度低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服目前综合自动化系统存在规约不统一、工程协调及二次开发工作量大、接线复杂、施工周期长、网络结构复杂、环节多、效率低，以及保护测控设备不能交换信息等缺陷，提供一种安全、可靠、高度智能化并且满足“无人值守、状态检修”运营模式的铁道智能变电系统。

本实用新型的技术方案如下：

铁道智能变电系统，主要由站级管理层、间隔层、过程层、实现站级管理层和间隔层之间数据通信连接的站级网络以及实现间隔层和过程层之间数据通信连接的间隔层网络构成；其中还包括与站级网络相连接的一体化交直流电源和智能电表。

进一步，所述的站级网络主要由站级交换机和连接于站级管理层与间隔层之间的IEC-61850-MMS网络构成；该站级交换机连接于IEC-61850-MMS网络上。

所述的间隔层网络主要由间隔层交换机和连接于间隔层与过程层之间的SV/GOOSE网络以及IRIG-B对时网络构成，且该SV/GOOSE网络还与该间隔层交换机相连接。

所述的站级管理层由与IEC-61850-MMS网络相连接的一体化监控主机和远动接口设备，以及连接于IRIG-B对时网络上的GPS组成。

所述的间隔层主要由两台冗余备用的站域保护主机构成，且所述的SV/GOOSE网络、IRIG-B对时网络和IEC-61850-MMS网络均分别与该站域保护主机相连接。

所述的过程层主要由一个以上的间隔单元构成，且所述的SV/GOOSE网络、IRIG-B对时网络和IEC-61850-MMS网络均分别与该间隔单元相连接。

更进一步地，所述的间隔单元由合并单元，与该合并单元相连接的电子式互感器、智能断路器、在线监测装置、视频消防环控子系统构成。

所述的视频消防环控子系统主要包括视频设备、安防设备和环控设备。

为了达到更好的应用效果，所述一体化交直流电源和智能电表同时连接于IEC-61850-MMS网络以及IRIG-B对时网络。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、技术飞跃：与以往的变电站综合自动化比较，铁道智能变电系统实现了一次设备智能化、二次设备网络化、数据交换标准化、设备检修状态化、管理运维自动化等智能变电站的基本技术特征，是变电站一、二次设备又一次技术飞越。

2、可靠性：所述的铁道智能变电系统从一次到二次，真正实现了1备1冗余备用，系统软、硬件全部采用当今最新成熟技术产品，与综合自动相比较，系统可靠性提高1倍。

3、投资及运行成本：铁道智能变电系统可大大缩小变电站房屋建筑面积，同时光纤代替电缆，可缩短施工周期、简化施工流程，节约投资成本。铁道智能变电系统将真正实现“无人值守、状态检修”，节约运行成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

以上附图中的附图标记名称分别为：

1—站级管理层、2—间隔层、3—过程层、4—站级网络、5—间隔层网络、6—一体化监控主机、7—远动接口设备、8—GPS、9—站域保护主机、10—间隔单元、11—合并单元、12—电子式互感器、13—智能断路器、14—在线检测装置、15—视频消防环控子系统、16—一体化交直流电源、17—智能电表。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

铁道智能变电系统采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集与显示、控制、保护、计量等基本功能，并可根据需要支持系统实现状态检修及实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。

铁道智能变电系统主要技术特征为一次设备智能化、二次设备网络化、数据交换标准化、设备检修状态化、管理运维自动化。

如图1，铁道智能变电系统采用三层两网主体结构，主要由站级管理层1、间隔层2、过程层3、连接于站级管理层1与间隔层2之间的站级网络4以及连接于间隔层2和过程层3之间的间隔层网络5构成。此外还包括一体化交直流电源16和智能电表17。

所述站级网络4主要由站级交换机和IEC-61850-MMS网络构成；间隔层网络5主要由间隔层交换机、SV/GOOSE网络和IRIG-B对时网络构成。

站级管理层1中的一体化监控主机6和远动接口设备7连接在IEC-61850-MMS网络上；而GPS8通过IRIG-B对时网络分别与间隔层2中的两个站域保护主机9、过程层3中的合并单元11、一体化交直流电源16和智能电表17相连接，从而实现全站时钟统一。

间隔层2中的站域保护主机9和过程层3中的合并单元11分别连接于SV/GOOSE网络和IEC-61850-MMS网络上。

一体化交直流电源16和智能电表17则连接于IEC-61850-MMS网络上。

电子式互感器12、智能断路器13、在线监测装置14、视频消防环控子系统15连接在合并单元11上。

该视频消防环控子系统15主要包括视频设备、安防设备和环控设备。

以上设备可区分为一次设备与二次设备。一次设备包括电子式互感器12和智能断路器13；二次设备主要包括站级网络4、间隔层网络5、一体化监控主机6、站域保护主机9、合并单元11、在线监测装置14、视频消防环控子系统15、一体化交直流电源16和智能电表17。

铁道智能变电系统可以应用于电气化铁道牵引变电所、开闭所、分区所、AT自耦变所，也可应用于铁路枢纽站、铁路贯通线35/10kV变配电站。

下面以电气化铁道牵引变电所为例，具体应用描述如下：

牵引变电所一次设备：

所有互感器全部采用电子式互感器12，断路器全部采用智能断路器13。

牵引变电所二次设备：

主控制室共设六面标准屏。分别是交流屏、直流屏、蓄电池屏、计量屏、当地监控屏、站域保护屏。

交直流电源屏三面，分别是：交流屏、直流屏、面蓄电池屏，交直流电源屏为全所二次设备提供工作电源。

计量屏一面，实现变电所电能计量，所述的智能电表17即安装于此屏中。

当地监控屏一面，将站级管理层1所有设备，即一体化监控主机6、远动接口设备7，GPS8及相关附件全部装于该屏中。站级管理层1实现当地运行监控；对上与远动接口设备7连接，接收远方调度中心控制命令，转发站级网络4的数据信息，对下与站级网络4连接，转发远方调度中心控制命令，接收站级网络4的数据信息。

站域保护屏一面，将间隔层2所有设备、站级交换机和间隔层交换机，即站域保护主机9、站级交换机、间隔层交换机及相关附件全部装于该屏中。其站域保护主机9的数量为2台，冗余备用。站域保护主机9是铁道智能变电系统核心，实现全站全景数据采集、处理，全站所有间隔单元10的保护、控制以及智能高级应用。

此外，以智能断路器13为单位划分间隔，每个间隔就地安装一台间隔单元户外柜（600mm*600mm*1000mm，长*深*高），将间隔单元10中的合并单元11及相关附件装于该柜中。其目的主要实现间隔单元数据采集、处理、转发，接收控制命令，实现对间隔单元设备控制。

站域保护屏与间隔单元户外柜采用16芯直埋光缆连接。

根据以上设计，就可以较好的实现本实用新型。

Claims (9)

1.铁道智能变电系统，其特征在于：主要由站级管理层（1）、间隔层（2）、过程层（3）、实现站级管理层（1）和间隔层（2）之间数据通信连接的站级网络（4）以及实现间隔层（2）和过程层（3）之间数据通信连接的间隔层网络（5）构成，同时还包括与站级网络（4）相连接的一体化交直流电源（16）和智能电表（17）。

2.根据权利要求1所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述的站级网络（4）主要由站级交换机和连接于站级管理层（1）与间隔层（2）之间的IEC-61850-MMS网络构成；该站级交换机连接于IEC-61850-MMS网络上。

3.根据权利要求2所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述的间隔层网络（5）主要由间隔层交换机和连接于间隔层（2）与过程层（3）之间的SV/GOOSE网络以及IRIG-B对时网络构成，且该间隔层交换机连接于SV/GOOSE网络上。

4.根据权利要求3所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述的站级管理层（1）由与IEC-61850-MMS网络相连接的一体化监控主机（6）和远动接口设备（7），以及连接于IRIG-B对时网络上的GPS（8）组成。

5.根据权利要求4所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述的间隔层（2）主要由两台站域保护主机（9）构成，且所述的SV/GOOSE网络、IRIG-B对时网络和IEC-61850-MMS网络均分别与该站域保护主机（9）相连接。

6.根据权利要求5所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述的过程层（3）主要由一个以上的间隔单元（10）构成，且所述的SV/GOOSE网络、IRIG-B对时网络和IEC-61850-MMS网络均分别与该间隔单元（10）相连接。

7.根据权利要求6所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述的间隔单元（10）由合并单元（11），与该合并单元（11）相连接的电子式互感器（12）、智能断路器（13）、在线监测装置（14）、视频消防环控子系统（15）构成。

8.根据权利要求7所述的铁道智能变电系统，其特征在于：视频消防环控子系统（15）主要包括视频设备、安防设备和环控设备。

9.根据权利要求8所述的铁道智能变电系统，其特征在于：所述一体化交直流电源（16）和智能电表（17）同时连接于IEC-61850-MMS网络以及IRIG-B对时网络。

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