CN207926175U - 电气化铁路广域保护测控系统 - Google Patents

Abstract

电气化铁路广域保护测控系统，基于IEC61850通信技术及装置信息的相互交换与高效共享，以牵引变电所的供电范围为单元，将各供电设施的二次设备进行功能组合，实现对牵引供电设施主要设备的自动监视、测量、自动控制、分层保护、分层闭锁、自愈重组以及自动化功能，其使用的设备分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，间隔层设备从管辖范围上，分为就地级保护测控、站域级保护测控和广域级保护测控三个层次，过程层设备与间隔层设备之间通过过程层网络交换信息，间隔层设备与站控层设备之间通过站控层网络交换信息，间隔层设备的广域级保护测控通过牵引变电所间广域保护测控通道交换信息。本新型提高了保护的选择性与速动性，所以具有好的应用前景。

Description

电气化铁路广域保护测控系统

技术领域

本实用新型属于电气化铁路牵引供电技术领域，特别是一种电气化铁路广域保护测控系统。

背景技术

近年来，我国电气化铁路建设与发展取得了巨大的成就，人们对电气化铁路的发展也提出了更高的要求，作为牵引供电核心的牵引变电所自动化系统，更是需要高标准、严要求。但传统综合自动化系统没有断路器失灵保护与母线保护，装置之间的后备保护存在缺陷，供电臂故障后装置的速动性有待提高，由于不同装置之间，特别是牵引变电所间装置之间缺乏必要的逻辑闭锁，保护动作的选择性亟需加强，保护动作后只能依靠人工实现供电重组，恢复供电时间过长，严重影响了供电质量。

发明内容

为了克服现有牵引变电所控制系统存在的弊端，本实用新型提供了一种对牵引变电所所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统，借助IEC61850技术，数字化变电站中信息统一建模，实现了信息共享，使得设备之间信息的交换更轻松便利，使得层次化保护、越区供电、以供电臂为单元的分层闭锁和自愈重组等均成为可能，极大地提高了保护的选择性与速动性，对电气化铁路优质供电具有重要意义的电气化铁路广域保护测控系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

电气化铁路广域保护测控系统，其特征在于使用的设备分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，间隔层设备从管辖范围上，分为就地级保护测控、站域级保护测控和广域级保护测控三个层次，就地级保护测控包括主变保护、主变测控、AT变保护、馈线保护、故障测距，站域级保护测控基于全站信息实现保护的冗余和优化，站域级保护测控除了冗余就地级主变保护、馈线保护、AT变保护的功能外，还支持断路器失灵保护与母线快速保护，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性，广域级保护测控以供电臂为单元，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除、自愈重组、分层闭锁全方位的保护控制及自动化功能，过程层设备与间隔层设备之间通过过程层网络交换信息，间隔层设备与站控层设备之间通过站控层网络交换信息，间隔层设备的广域级保护测控通过牵引变电所间广域保护测控通道交换信息。

所述过程层设备包括牵引变电所的本体组件、合并单元、智能终端、合并智能单元、电压MU，其中牵引变电所变压器高压侧的合并单元、智能终端、合并智能单元采用双重化配置，变压器低压侧的过程层装置采用合并单智能终端一体化装置。

所述间隔层就地级保护采用的测控装置包括主变保护装置、主变测控装置、馈线保护测控装置、AT变保护测控装置、故障测距装置、通用测控装置以及接触网开关监控装置、网络报文记录分析仪，其中主变保护装置也采用双重化配置方案，站域级保护测控和广域级保护测控，可分别配置站域保护测控装置、广域保护测控装置。

所述站控层设备包括一体化监控后台、时钟同步装置、远动通信机、测距管理机。

本实用新型有益效果是：本实用新型基于IEC61850通信技术及装置信息的相互交换与高效共享，以牵引变电所的供电范围为单元，将各供电设施的二次设备进行功能组合，实现对牵引供电设施主要设备的自动监视、测量、自动控制、分层保护、分层闭锁、自愈重组以及自动化功能。站域级保护测控基于全站信息实现保护的冗余和优化，除了冗余就地级主变保护、馈线保护、AT变保护的功能外，还支持断路器失灵保护与母线快速保护，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性。广域级保护测控以供电臂为单元，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除、自愈重组、分层闭锁等全方位的保护控制及自动化功能。本新型提高了保护的选择性与速动性，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型广域保护测控系统结构框图；

图2是本实用新型电气化铁路供电臂电气示意图；

图3是本实用新型T线故障自愈重组流程框图；

图4是本实用新型分层闭锁示意图。

具体实施方式

图1中所示，电气化铁路广域保护测控系统，基于IEC61850通信技术及装置信息的相互交换与高效共享，以牵引变电所的供电范围为单元，将各供电设施的二次设备进行功能组合，实现对牵引供电设施主要设备的自动监视、测量、自动控制、分层保护、分层闭锁、自愈重组以及自动化功能，其使用的设备分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，间隔层设备从管辖范围上，分为就地级保护测控、站域级保护测控和广域级保护测控三个层次，就地级保护测控包括主变保护、主变测控、AT变保护、馈线保护、故障测距，站域级保护测控基于全站信息实现保护的冗余和优化，站域级保护测控除了冗余就地级主变保护、馈线保护、AT变保护的功能外，还支持断路器失灵保护与母线快速保护，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性，广域级保护测控以供电臂为单元，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除、自愈重组、分层闭锁全方位的保护控制及自动化功能，过程层设备与间隔层设备之间通过过程层网络交换信息，间隔层设备与站控层设备之间通过站控层网络交换信息，间隔层设备的广域级保护测控通过牵引变电所间广域保护测控通道交换信息。

图1中所示，过程层设备包括牵引变电所的本体组件、合并单元、智能终端、合并智能单元、电压MU，其中牵引变电所变压器高压侧的合并单元、智能终端、合并智能单元采用双重化配置，变压器低压侧的过程层装置优先采用合并单智能终端一体化装置。间隔层就地级保护测控采用的测控装置包括主变保护装置、主变测控装置、馈线保护测控装置、AT变保护测控装置、故障测距装置、通用测控装置以及接触网开关监控装置、网络报文记录分析仪，其中主变保护装置也采用双重化配置方案，站域级保护测控和广域级保护测控，可分别配置站域保护测控装置、广域保护测控装置，也可在一个站域保护测控装置中实现站域级保护测控和广域级保护测控两个功能。站控层设备包括一体化监控后台、时钟同步装置、远动通信机、测距管理机。

图1中所示，广域保护测控系统采用分层配置的方法，由就地级保护、站域级保护和广域级保护三个层次组成，体系内装置信息共享、功能协同，体现系统优势，既保证间隔内保护功能的独立性和可靠性，又能利用站域级保护的整体性，实现保护冗余的同时也实现保护的优化。就地级保护测控包括主变保护、主变测控、AT变保护、馈线保护、故障测距等，利用被保护对象自身信息独立决策，实现可靠、快速地切除故障，并可对被保护对象进行测量、控制，完成间隔内的开关逻辑闭锁。站域级保护测控利用站内多个对象的电气量、开关量和就地级保护设备状态等信息，集中决策，实现保护的冗余和优化，完成并提升变电站层面的安全自动控制功能；它完成间隔之间的开关逻辑闭锁功能，不经就地级保护，直接下达控制指令，同时还具备支撑广域级保护控制的子站功能；站域级保护测控基于全站信息实现保护的冗余和优化，增加系统的可靠性；它除了冗余就地级主变保护、馈线保护、AT变保护的功能外，还支持：

（1）断路器失灵保护。当断路器失灵时，跳开位于它上一级的断路器，然后通过隔离开关隔离失灵的断路器，并启动自愈。

（2）母线快速保护。综合运用主变低压侧和线路侧电气量信息，判断故障区域，实现对母线的快速保护。

站域级保护测控利用快速母线保护、断路器失灵保护等新功能，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性。同时，还具备间隔间的开关逻辑闭锁和所内供电重组等功能，提高了控制的安全性。

图2中所示，广域级保护测控以供电臂为单元，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除、自愈重组、分层闭锁等全方位的保护控制及自动化功能。

（1）广域级保护测控有选择性的快速切除功能。

广域级保护测控以供电臂为单元，利用所间高速数据通道，共享供电臂范围内的所间电气量、开关量等数据信息，综合决策，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除。其中CB1~6为各所内馈线双极断路器，KF1~6为各所外接触网上网单极隔离开关，KL为变电所接触网上下行并联双极隔离开关，KT1~4为各所外接触网分段隔离开关。根据故障发生位置、上下行、类型把故障切除区段定义为图2所示的T11/F11/TF11/ T12/F12/TF12/T21/F21/TF21/T22/F22/TF22共12种类型。其中“Txx”表示T线故障，“Fxx”表示F线故障， “TFxx”表示T-F线故障。广域级测控保护能快速准确的识辨故障区段，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除。

（2）广域级保护测控自愈重组功能。

故障切除后，广域级保护测控根据故障位置等信息，可对供电方式进行自愈重组，隔离故障点或故障元件，快速恢复供电，缩小停电区间、范围。如图2所示，广域级测控保护为每种故障类型定义一种对应的自愈重组流程，每个自愈重组流程中仅把故障区段隔离开，剩余部分恢复供电。该自愈重组逻辑可根据现场实际需要整定配置。当馈线发生永久性故障并切除后，广域测控保护根据测距装置的故障点信息，启动供电臂自愈重组。以发生T11区段故障为例，供电臂自愈功能的流程图如图3所示。

（3）广域级保护测控分层闭锁功能。

从层次关系上讲，闭锁可以分为就地的硬接线闭锁、间隔层装置的逻辑闭锁、站控层闭锁和调度操作闭锁四个层次。分层闭锁实现了原来五防系统的开关闭锁功能，不需要再配置专门的五防系统，保证开关操作的安全性。分层闭锁示意图如图4所示。

就地级的硬接线闭锁主要实现本间隔内开关之间的简单闭锁，修改困难。

间隔层的逻辑闭锁通过软件配置实现，其配置灵活，运行、维护简单，可以很方便的实现一些很复杂的闭锁逻辑。

与间隔层闭锁相比，站控层的逻辑闭锁统筹利用全所的遥信量、模拟量，综合分析，判断开关是否处于可控状态。在发送遥控命令前，先判断开关是否在可控状态。如果判断出开关被闭锁，则在站控层直接提示用户，不允许遥控命令下发。各层闭锁的实现都相互独立，本层闭锁逻辑的实现不依赖于其它层次。间隔层和站控层的闭锁功能可通过软压板进行投退，以增加系统的灵活性。

本实用新型基于IEC61850通信技术及装置信息的相互交换与高效共享，以牵引变电所的供电范围为单元，将各供电设施的二次设备进行功能组合，实现对牵引供电设施主要设备的自动监视、测量、自动控制、分层保护、分层闭锁、自愈重组以及自动化功能。站域级保护测控基于全站信息实现保护的冗余和优化，除了冗余就地级主变保护、馈线保护、AT变保护的功能外，还支持断路器失灵保护与母线快速保护，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性。广域级保护测控以供电臂为单元，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除、自愈重组、分层闭锁等全方位的保护控制及自动化功能。本实用新型提高了保护的选择性与速动性，所以本实用新型具有好的应用前景。

本实施例为本实用新型较佳实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则范围内做任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.电气化铁路广域保护测控系统，其特征在于使用的设备分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，间隔层设备从管辖范围上，分为就地级保护测控、站域级保护测控和广域级保护测控三个层次，就地级保护测控包括主变保护、主变测控、AT变保护、馈线保护、故障测距，站域级保护测控基于全站信息实现保护的冗余和优化，站域级保护测控除了冗余就地级主变保护、馈线保护、AT变保护的功能外，还支持断路器失灵保护与母线快速保护，实现了保护的全覆盖，提高了保护的可靠性，广域级保护测控以供电臂为单元，实现对供电臂上下行故障有选择性的快速切除、自愈重组、分层闭锁全方位的保护控制及自动化功能，过程层设备与间隔层设备之间通过过程层网络交换信息，间隔层设备与站控层设备之间通过站控层网络交换信息，间隔层设备的广域级保护测控通过牵引变电所间广域保护测控通道交换信息。

2.根据权利要求1所述的电气化铁路广域保护测控系统，其特征在于过程层设备包括牵引变电所的本体组件、合并单元、智能终端、合并智能单元、电压MU，其中牵引变电所变压器高压侧的合并单元、智能终端、合并智能单元采用双重化配置，变压器低压侧的过程层装置采用合并单智能终端一体化装置。

3.根据权利要求1所述的电气化铁路广域保护测控系统，其特征在于间隔层就地级保护采用的测控装置包括主变保护装置、主变测控装置、馈线保护测控装置、AT变保护测控装置、故障测距装置、通用测控装置以及接触网开关监控装置、网络报文记录分析仪，其中主变保护装置也采用双重化配置方案，站域级保护测控和广域级保护测控，可分别配置站域保护测控装置、广域保护测控装置。

4.根据权利要求1所述的电气化铁路广域保护测控系统，其特征在于站控层设备包括一体化监控后台、时钟同步装置、远动通信机、测距管理机。