CN208691006U - 一种贯通式同相供电设备控制系统 - Google Patents

一种贯通式同相供电设备控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种贯通式同相供电设备控制系统，包括站级同相供电控制单元、通信管理装置、继电保护装置；所述站级同相供电控制单元为多个，所述站级同相供电控制单元和继电保护装置通过系统通信网络连接通信管理装置；所述站级同相供电控制单元包括一个以上的站级同相供电控制装置，所述站级同相供电控制装置连接换流器，所述站级同相供电控制装置用于采集换流器的工作状态信息，并向换流器发送控制指令。本实用新型所述的贯通式同相供电设备控制系统实现了对站级同相供电控制装置的统一控制，实时监控换流器的运行数据，有效的保障了换流器的正常运行，减少了人力投入。

Description

一种贯通式同相供电设备控制系统
技术领域
本实用新型属于牵引供电设备技术领域，尤其是涉及一种贯通式同相供电设备控制系统。
背景技术
我国现行的大铁路牵引供电系统采用工频单相供电模式，其电源来自电力系统三相公共电网，采用工频单相交流的牵引供电系统简单可靠经济，但是也带来三相不平衡等电能质量问题，特别是不同供电区间之间采用不同的相供电必须设置电分相，电分相的存在使得现有列车过分相时必然存在失速，影响列车正常运行，对高速重载列车有极大的制约作用；同时增加司机的负担，存在闯分相造成异相短路的风险。
贯通式同相供电方式通过在牵引变电所设置大功率静止变流器(SFC) 交直交变换的设备，将牵引变电站三相交流电直接变换成25kV/50Hz单相交流电，牵引供电系统由传统的换相分段式供电转变为全线贯通式同相供电，可以改善牵引变电所的电能质量问题，降低牵引负荷三相不平衡对电力系统的影响，彻底取消了电分相的设置，提高了牵引变压器的利用率，对提高列车运行速度，减少故障发生特别是对短线路牵引供电系统有重要意义。
为保障贯通式同相供电系统的可靠稳定运行，对同相供电设备进行监视与控制是十分必要的。现有的换流器控制装置只能进行本地控制，不具备数据采集、信息收发与命令转发的功能，不能与当地后台控制系统或者远方调度中心进行信息和数据交互，不能有效的将数据汇总，统一监控。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种贯通式同相供电设备控制系统，以解决现有的系统无法对同向供电设备进行数据汇总，统一管理的情况。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种贯通式同相供电设备控制系统，包括站级同相供电控制单元、通信管理装置、继电保护装置；
所述站级同相供电控制单元为多个，所述站级同相供电控制单元和继电保护装置通过系统通信网络连接通信管理装置，所述通信管理装置通过以太网接口连接调度中心监控系统和当地后台监控系统；
所述站级同相供电控制单元包括一个以上的站级同相供电控制装置，所述站级同相供电控制装置连接换流器，所述站级同相供电控制装置用于采集换流器的工作状态信息，并向换流器发送控制指令。
进一步的，所述继电保护装置用于为牵引变电站内一次设备提供继电保护，包括电源自动投切装置、变压器保护装置、馈线保护装置，通过系统通信网络连接通信管理装置，并将故障动作信息通过通信管理装置发送至调度中心监控系统和当地后台监控系统。
进一步的，所述继电保护装置还通过GOOSE交换机连接GOOSE网络，所述站级同相供电控制装置也通过GOOSE交换机连接GOOSE网络。
进一步的，所述站级同相供电控制装置包括主控插件、背板、通信插件 A、通信插件B,所述背板上设有主控插件和通信插件A、通信插件B的插接口，所述主控插件通过背板连接通信插件A、通信插件B；
所述主控插件上设有主控单元以及与主控单元连接的外部通讯接口，所述外部通讯接口包括二以太网接口、一光纤接口、一RS232接口；
两个以太网接口为冗余结构；所述站级同相供电控制装置通过以太网接口连接系统通信网络。
进一步的，所述通信插件A和通信插件B都包括报文收/发转换器，以及报文收/发转换器连接的四个光纤接口；
所述通信插件A通过光纤接口连接换流器；
所述通信插件B通过两路光纤接口连接GOOSE交换机，所述GOOSE交换机连接GOOSE网络，所述通信插件B的另外两路光纤接口通过交换机连接内部规约网络。
进一步的，每个所述站级同相供电控制装置连接两个换流器，所述通信插件A通过光纤接口连接两个换流器,每个所述换流器通过两路光纤接口连接。
进一步的，每个所述站级同相供电控制单元包括两个站级同相供电控制装置，两个站级同相供电控制装置的主控插件之间通过以太网连接交换机组网。
进一步的，所述背板上还设有HMI插件，所述HMI插件通过背板连接主控插件，所述HMI插件上设有触控液晶屏、电源指示灯、通信单元指示灯；
所述背板上还设有电源插件，所述电源插件用于将DC/AC110V-220V转换为DC5V。
相对于现有技术，本实用新型所述的贯通式同相供电设备控制系统具有以下优势：
(1)本实用新型所述的贯通式同相供电设备控制系统实现了对贯通式同相供电设备的统一控制，实时监控换流器的运行数据，有效的保障了换流器的正常运行，减少了人力投入。
(2)本实用新型所述的贯通式同相供电设备控制系统可实时监测同相供电设备的工作状态，实现牵引变电站当地后台以及调度控制中心对同相供电设备的人工控制；该系统也可通过接收牵引变电站内继电保护装置的故障动作信息，根据预设的逻辑进行判断，实现对同相供电设备的自动控制。
(3)本实用新型所述的贯通式同相供电设备控制系统多处采用了冗余结构设计，当出现故障时，可以采用备用装置及时补救，保证了整个系统安全稳定的运行。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的贯通式同相供电设备控制系统原理图；
图2为本实用新型实施例所述的站级同相供电控制装置原理框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示，一种贯通式同相供电设备控制系统，调度中心连接同时监控多个站，每个站都包括站级同相供电控制单元和继电保护装置、通信管理装置，每个站的站级同相供电控制单元和继电保护装置通过系统通信网络将数据信息和动作信息传送至通信管理装置；
贯通式同相供电设备控制系统包括站级同相供电控制单元、通信管理装置、继电保护装置；
所述站级同相供电控制单元为多个，所述站级同相供电控制单元和继电保护装置通过系统通信网络连接通信管理装置，所述通信管理装置通过以太网接口连接调度中心监控系统和当地后台监控系统；
所述站级同相供电控制单元包括一个以上的站级同相供电控制装置，所述站级同相供电控制装置连接换流器，所述站级同相供电控制装置用于采集换流器的工作状态信息，并向换流器发送控制指令。
通信管理装置采用现有装置，对各路信息进行采集、汇总，发送至调度中心监控系统和当地后台监控系统。
站级同相供电控制装置可实时监测贯通式同相供电换流器的工作状态，实现了站级控制，它具有数据采集、信息收发与命令转发的功能，可将换流器的实时数据上传至当地后台控制系统或者远方调度中心，也可接受当地后台控制系统或者调度中心控制系统发来的控制命令，并转发给换流器。
站级同相供电控制装置与换流器控制器之间采用IEC60044-8标准进行通信，链路层选定为IEC60870-5-1的FT3格式，通用帧的传输速度为 10Mbit/s，使用曼彻斯特码，首先传输的是最高位MSB。
所述的换流器是一种大功率静止变流器(SFC)，属于交直交变换设备范畴，它与牵引变电站进线三相交流电直接相连，可将其变换成25kV/50Hz 单相交流电。
所述的继电保护装置包括馈线保护装置、变压器保护装置、电源自动投切装置等多个类型保护装置，分别连接至系统通信网络，与系统通信网络上的各个装置进行信息交互。当继电保护装置发现供电一次设备故障，会通过系统通信网络向通信管理装置发送故障信息，也会通过GOOSE网络将故障动作信息发送至站级同相供电控制装置。
所述继电保护装置还通过GOOSE交换机连接GOOSE网络，所述站级同相供电控制装置也通过GOOSE交换机连接GOOSE网络。继电保护装置可以通过 GOOSE网络直接通信。
所述的站级同相供电控制装置具有数据采集、信息收发与命令转发的功能，站级同相供电控制装置可以采集换流器控制器的数据通过主控插件的以太网接口发送至通信管理装置，也可以接收通信管理装置发来的控制命令并转发至换流器控制器；所述的站级同相供电控制装置还可以根据继电保护装置通过GOOSE网络发送过来的故障动作信息进行逻辑判断，判断结果发送至换流器控制器，换流器控制器根据判断结果控制换流器的工作状态。
如图2所示，所述站级同相供电控制装置包括主控插件、背板、通信插件A、通信插件B,所述背板上设有主控插件和通信插件A、通信插件B的插接口，所述主控插件通过背板连接通信插件A、通信插件B；
所述主控插件上设有主控单元和与主控单元连接的外部通讯接口，所述外部通讯接口包括二以太网接口、一光纤接口、一RS232接口；主控单元采用power pc 8315处理器；
站级同相供电控制装置的各个模块采用插件的形式设计，可以快速安装，当其中一个模块出现问题时，只需要更换相应的插件，维修快捷方便，并且有效的节约了维修费用。
两个以太网接口为冗余结构；所述站级同相供电控制装置通过以太网接口连接系统通信网络。当其中一个以太网接口出现故障，可以通过更换另一个以太网接口代替，保证正常通信。
所述通信插件A和通信插件B都包括报文收/发转换器，以及报文收/发转换器连接的四个光纤接口；
所述通信插件A通过光纤接口连接换流器；
所述通信插件B通过两路光纤接口连接GOOSE交换机，所述GOOSE交换机连接GOOSE网络，所述通信插件B的另外两路光纤接口通过交换机连接内部规约网络。继电保护装置与站级同相供电控制装置之间通过GOOSE网络以 GOOSE报文的形式进行通信。
GOOSE网络是面向通用对象的变电站事件，是IEC61850中的一种快速报文传输机制，用于传输变电站内IED之间重要的实时性信号。GOOSE采用网络信号代替了常规变电站装置之间硬接线的通信方式，大大简化了变电站二次电缆接线。
内部规约网络采用各设备间一个标准的数据传输约定，通过使用相同的报文格式，保证通信畅通。
每个所述站级同相供电控制装置连接两个换流器，所述通信插件A通过两路光纤接口连接两个换流器。
每个所述站级同相供电控制单元包括两个站级同相供电控制装置，两个站级同相供电控制装置的主控插件通过以太网接口连接交换机组网。两个站级同相供电控制装置与换流器和系统通信网络、GOOSE网络、内部规约网络的连接方式都相同，一个主用，另一个作为备用，两个站级同相供电控制装置通过以太网接口连接交换机组网，当一个出现故障的时候，另一个及时接管，使整个系统稳定运行。
所述背板上还设有HMI插件，所述HMI插件通过背板连接主控插件，所述HMI插件上设有触控液晶屏、电源指示灯、通信单元指示灯；所述的HMI 插件的电源指示灯、通信插件A工作指示灯和通信插件B工作指示灯分别具有两种工作模式，当装置上电时，电源指示灯变成绿色，当装置供电异常或电源插件故障时，电源指示灯变成红色；当通信插件A和通信插件B正常工作时，通信插件A工作指示灯和通信插件B工作指示灯变成绿色，当通信插件A和通信插件B通信异常或故障时，通信插件A工作指示灯和通信插件B 工作指示灯变成红色。
所述背板上还设有电源插件，所述电源插件用于将DC/AC110V-220V转换为DC5V。所述背板上还是设有电源插件，所述电源插件用于将 DC/AC110V-220V转换为DC5V。电源插件后端设有电源供电接口，用于连接外部电源。该电源插件具有电源输入电压自适应功能，解决了不同现场供电电压不同的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (8)

1.一种贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：包括站级同相供电控制单元、通信管理装置、继电保护装置；
所述站级同相供电控制单元为多个，所述站级同相供电控制单元和继电保护装置通过系统通信网络连接通信管理装置，所述通信管理装置通过以太网接口连接调度中心监控系统和当地后台监控系统；
所述站级同相供电控制单元包括一个以上的站级同相供电控制装置，所述站级同相供电控制装置连接换流器，所述站级同相供电控制装置用于采集换流器的工作状态信息，并向换流器发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：所述继电保护装置用于为牵引变电站内一次设备提供继电保护，包括电源自动投切装置、变压器保护装置、馈线保护装置，通过系统通信网络连接通信管理装置，并将故障动作信息通过通信管理装置发送至调度中心监控系统和当地后台监控系统。
3.根据权利要求1所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：所述继电保护装置还通过GOOSE交换机连接GOOSE网络，所述站级同相供电控制装置也通过GOOSE交换机连接GOOSE网络。
4.根据权利要求3所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：所述站级同相供电控制装置包括主控插件、背板、通信插件A、通信插件B,所述背板上设有主控插件和通信插件A、通信插件B的插接口，所述主控插件通过背板连接通信插件A、通信插件B；
所述主控插件上设有主控单元以及与主控单元连接的外部通讯接口，所述外部通讯接口包括二以太网接口、一光纤接口、一RS232接口；
两个以太网接口为冗余结构；所述站级同相供电控制装置通过以太网接口连接系统通信网络。
5.根据权利要求4所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：所述通信插件A和通信插件B都包括报文收/发转换器，以及报文收/发转换器连接的四个光纤接口；
所述通信插件A通过光纤接口连接换流器；
所述通信插件B通过两路光纤接口连接GOOSE交换机，所述GOOSE交换机连接GOOSE网络，所述通信插件B的另外两路光纤接口通过交换机连接内部规约网络。
6.根据权利要求5所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：每个所述站级同相供电控制装置连接两个换流器，所述通信插件A通过光纤接口连接两个换流器,每个所述换流器通过两路光纤接口连接。
7.根据权利要求6所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：每个所述站级同相供电控制单元包括两个站级同相供电控制装置，两个站级同相供电控制装置的主控插件之间通过以太网连接交换机组网。
8.根据权利要求4所述的贯通式同相供电设备控制系统，其特征在于：所述背板上还设有HMI插件，所述HMI插件通过背板连接主控插件，所述HMI插件上设有触控液晶屏、电源指示灯、通信单元指示灯；
所述背板上还设有电源插件，所述电源插件用于将DC/AC110V-220V转换为DC5V。
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