專利名稱：數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牽引變電所，具體是數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)及其運(yùn) 行方法。
背景技術(shù)：
牽引變電所作為牽引供電系統(tǒng)的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，其擔(dān)負(fù)著電氣化鐵道的電能傳輸 與分配的任務(wù)，因此保證其安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有重要意義。目前，常規(guī)變電所中的二次設(shè)備 普遍采用面向間隔、功能獨(dú)立的分層分布式結(jié)構(gòu)，控制、監(jiān)視、保護(hù)、故障錄波、計(jì)量與量測 等都是由相互獨(dú)立的裝置完成。牽引變電所采用上述模式有二次接線復(fù)雜、投資成本大、信 息不能共享、運(yùn)行與維護(hù)成本高、缺乏整體協(xié)調(diào)與功能優(yōu)化的缺點(diǎn)。這些裝置基于單點(diǎn)信 息，沒有全局視角，時(shí)常會因?yàn)橛行畔⒉蛔愣龀鲥e(cuò)誤的或局部最優(yōu)而非全局最優(yōu)的判 斷，從而影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能對變電所內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng) 一協(xié)調(diào)和配合，并能保證牽引變電所安全穩(wěn)定運(yùn)行的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控 系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了該數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)的運(yùn)行方法。
本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測 控系統(tǒng)，包括過程層設(shè)備、間隔層設(shè)備及站控層設(shè)備，所述過程層設(shè)備包括電子式互感器、 合并單元及智能斷路器，所述電子式互感器與合并單元連接，所述間隔層設(shè)備包括兩個(gè)互 為冗余的集中式保護(hù)測控裝置，所述合并單元和智能斷路器均與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置 連接，所述站控層設(shè)備包括與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的工作站。本發(fā)明創(chuàng)造的集中 式保護(hù)測控裝置內(nèi)集成了變壓器保護(hù)、饋線保護(hù)、電容器保護(hù)、并補(bǔ)保護(hù)、測控及其他保護(hù) 裝置的功能，如此，本發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用時(shí)相當(dāng)于一臺中央計(jì)算機(jī)集中全所的設(shè)備信息，形成靈 活、可靠、多樣、互補(bǔ)的集中式保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造中的合并單元是電子式互感器數(shù)字化 輸出的接口設(shè)備，其主要功能是采集電子式互感器輸出的數(shù)字信號，并按照規(guī)定格式發(fā)送。
本發(fā)明中第一種組網(wǎng)方式，所述兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置分別連接有兩個(gè)交換 機(jī)，每個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的兩個(gè)交換機(jī)分別連接合并單元和智能斷路器，所述合 并單元和智能斷路器均通過連接在交換機(jī)上與集中式保護(hù)測控裝置連接。
本發(fā)明中第二種組網(wǎng)方式，所述兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置分別連接有一個(gè)交換 機(jī)，所述智能斷路器通過連接在交換機(jī)上與集中式保護(hù)測控裝置連接。
第一種組網(wǎng)方式和第二種組網(wǎng)方式的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng) 均包括兩個(gè)GPS對時(shí)裝置，兩個(gè)GPS對時(shí)裝置中一個(gè)GPS對時(shí)裝置與兩個(gè)集中式保護(hù)測控 裝置連接，另一個(gè)GPS對時(shí)裝置與合并單元、智能斷路器及電子式互感器連接。
本發(fā)明中第三種組網(wǎng)方式，所述兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置分別連接有一個(gè)交換 機(jī)，所述合并單元和智能斷路器均通過連接在交換機(jī)上與集中式保護(hù)測控裝置連接。
第三種組網(wǎng)方式的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)包括一個(gè)GPS對時(shí) 裝置，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的交換機(jī)均與該GPS對時(shí)裝置連接。
所述過程層設(shè)備包括多組由一個(gè)電子式互感器、一個(gè)合并單元及一個(gè)智能斷路器 構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集控制單元組，每組數(shù)據(jù)采集控制單元組的合并單元均連接在一條SMV報(bào)文 傳輸總線上，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置接通合并單元的線路連接在SMV報(bào)文傳輸總線上， 每組數(shù)據(jù)采集控制單元組的智能斷路器均連接在一條GOOSE報(bào)文總線上，兩個(gè)集中式保護(hù) 測控裝置接通智能斷路器的線路連接在GOOSE報(bào)文總線上。
所述站控層設(shè)備中的工作站采用雙重化冗余配置，工作站均連接在一條站控層總 線上，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置均通過連接在站控層總線上與工作站連接。
所述站控層設(shè)備還包括連接在站控層總線上的打印機(jī)和路由器。
數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括以下步驟步驟一、電 子式互感器采集設(shè)備信息，并將采集到的信息發(fā)送到合并單元，合并單元將接收到的信息 封裝組織成SMV報(bào)文后發(fā)送到集中式保護(hù)測控裝置，與此同時(shí)，智能斷路器將開關(guān)狀態(tài)信 息也傳送到集中式保護(hù)測控裝置中；步驟二、集中式保護(hù)測控裝置結(jié)合開關(guān)狀態(tài)信息和采樣值信息做出邏輯判斷，再將出 口指令組織成GOOSE報(bào)文，然后GOOSE報(bào)文發(fā)送到智能斷路器；步驟三、智能斷路器根據(jù)接收到的GOOSE報(bào)文完成相應(yīng)的控制。
本發(fā)明創(chuàng)造中采用交換機(jī)組成的以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)是交換式以太網(wǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是沒有 幀碰撞現(xiàn)象，與其連接的各節(jié)點(diǎn)獨(dú)享帶寬，各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行也需要CSMA/⑶協(xié)議(兼容性原因)， 但不會因檢測到?jīng)_突而退避、重發(fā)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明包括過程層設(shè)備、間隔層設(shè) 備及站控層設(shè)備，其中，過程層設(shè)備包括電子式互感器、合并單元及智能斷路器，間隔層設(shè) 備包括兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置，站控層設(shè)備包括與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的工作 站，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的集中式保護(hù)測控裝置集成了牽引變電所全所 的保護(hù)功能，對全所設(shè)備的保護(hù)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與配合，方便實(shí)現(xiàn)定值切換并防止誤操作， 同時(shí)由于保護(hù)裝置的大幅度減少，減小了保護(hù)性能受溫度和濕度等環(huán)境因素的影響，增強(qiáng) 了抗干擾性，提高了保護(hù)性能與可靠性；本發(fā)明創(chuàng)造中兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置互為冗余， 兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置實(shí)時(shí)通信，互相校驗(yàn)，互為備用，可獨(dú)立投退，提高了保護(hù)系統(tǒng)的 可靠性和安全性，每一個(gè)集中式保護(hù)測控裝置都能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)全所的保護(hù)功能，當(dāng)其中一個(gè) 集中式保護(hù)測控裝置出現(xiàn)故障造成保護(hù)動作延時(shí)或者拒動、誤動時(shí)，另一個(gè)集中式保護(hù)測 控裝置能夠及時(shí)投入使用，確保牽引變電所的安全穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例一如圖1所示，數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，包括過程層設(shè)備、間隔層設(shè) 備及站控層設(shè)備，其中，過程層設(shè)備包括多組由一個(gè)電子式互感器、一個(gè)合并單元及一個(gè)智 能斷路器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集控制單元組，過程層設(shè)備具有多組數(shù)據(jù)采集控制單元組，每組數(shù) 據(jù)采集控制單元組的電子式互感器與其內(nèi)合并單元連接，間隔層設(shè)備包括兩個(gè)互為冗余的 集中式保護(hù)測控裝置，合并單元和智能斷路器均與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接，站控層 設(shè)備包括工作站、打印機(jī)及路由器，站控層設(shè)備中的工作站采用雙重化冗余配置。本實(shí)施 例包括一條站控層總線和兩條過程層總線，兩條過程層總線分別作為SMV報(bào)文傳輸總線和 GOOSE報(bào)文傳輸總線，打印機(jī)、路由器、工作站及集中式保護(hù)測控裝置均與站控層總線連接， 合并單元均與SMV報(bào)文傳輸總線連接，智能斷路器均與GOOSE報(bào)文傳輸總線連接。兩個(gè)集中 式保護(hù)測控裝置分別連接有兩個(gè)交換機(jī)，每個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的兩個(gè)交換機(jī)中一 個(gè)交換機(jī)與SMV報(bào)文傳輸總線連接，另一個(gè)交換機(jī)與GOOSE報(bào)文傳輸總線連接，進(jìn)而完成合 并單元和智能斷路器與集中式保護(hù)測控裝置的連接。本實(shí)施例還包括兩個(gè)GPS對時(shí)裝置， 一個(gè)GPS對時(shí)裝置與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接，另一個(gè)GPS對時(shí)裝置與智能斷路器和 合并單元連接。為了保證信息的傳遞，本實(shí)施例中所采用的連接均采用光纖連接。
本實(shí)施例中GOOSE單獨(dú)組網(wǎng)，SMV報(bào)文由各合并單元經(jīng)多條光纖傳輸?shù)浇粨Q機(jī)，再 經(jīng)一條總線光纖傳送到集中式保護(hù)測控裝置內(nèi)，通信標(biāo)準(zhǔn)一律采用IEC61850-9-2。配置兩 個(gè)集中式保護(hù)測控裝置，每個(gè)集中式保護(hù)測控裝置各配置兩臺交換機(jī)，一臺用于接收并向 保護(hù)裝置發(fā)送SMV報(bào)文，另一臺用于接收集中式保護(hù)測控裝置傳來的GOOSE報(bào)文，以組播的 方式將出口指令發(fā)送給智能斷路器，控制斷路器刀閘的開閉，從而實(shí)現(xiàn)集中式保護(hù)功能。
本實(shí)施例運(yùn)行時(shí)，電子式互感器采集相關(guān)設(shè)備信息，通過光纖將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到 合并單元，各合并單元將接收到的信息封裝組織成SMV報(bào)文后，經(jīng)光纖發(fā)送到交換機(jī)，再 發(fā)送到集中式保護(hù)測控裝置，與此同時(shí)，智能斷路器將開關(guān)狀態(tài)信息也傳送到集中式保護(hù) 測控裝置中，集中式保護(hù)測控裝置結(jié)合開關(guān)狀態(tài)信息，依次調(diào)用保護(hù)算法程序包對采樣值 信息進(jìn)行計(jì)算并給出邏輯判定結(jié)果，然后將出口指令(例如跳閘、告警、重合閘等)組織成 GOOSE報(bào)文，啟動報(bào)文發(fā)送任務(wù)，通過光纖通信網(wǎng)絡(luò)，將GOOSE報(bào)文發(fā)送到智能執(zhí)行單元，智 能斷路器根據(jù)接收到的GOOSE報(bào)文完成相應(yīng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于本實(shí)施例中每個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的交 換機(jī)的數(shù)量均為一個(gè)，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置與SMV報(bào)文傳輸總線之間不通過交換機(jī)， 而是直接連接。本實(shí)施例中SMV報(bào)文數(shù)據(jù)應(yīng)用點(diǎn)對點(diǎn)的直采方式，不通過交換機(jī)，合并單元 直接將SMV報(bào)文傳送至光纖通信網(wǎng)絡(luò)，這樣可避免由于使用交換機(jī)而帶來的抖動(時(shí)延不 確定性)。
實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于本實(shí)施例中只有一個(gè)GPS對時(shí)裝置，每個(gè)集中 式保護(hù)測控裝置連接的交換機(jī)的數(shù)量均為一個(gè)，GPS對時(shí)裝置不直接與集中式保護(hù)測控裝 置、合并單元及智能斷路器連接，而是連接在分別與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置相連接的兩 個(gè)交換機(jī)上。本實(shí)施例采用三網(wǎng)合一方案，三網(wǎng)即指SMV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)及IEEE 1588對時(shí)系統(tǒng)。這三種信息同時(shí)接入過程層交換機(jī)，保護(hù)測控裝置以一個(gè)網(wǎng)口就可全部接入，簡化了系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
如上所述，則能很好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，包括過程層設(shè)備、間隔層設(shè)備及站控層設(shè)備，所述過程層設(shè)備包括電子式互感器、合并單元及智能斷路器，所述電子式互感器與合并單元連接，所述間隔層設(shè)備包括兩個(gè)互為冗余的集中式保護(hù)測控裝置，所述合并單元和智能斷路器均與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接，所述站控層設(shè)備包括與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的工作站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置分別連接有兩個(gè)交換機(jī)，每個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的兩個(gè)交換機(jī)分別連接合并單元和智能斷路器，所述合并單元和智能斷路器均通過連接在交換機(jī)上與集中式保護(hù)測控裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置分別連接有一個(gè)交換機(jī)，所述智能斷路器通過連接在交換機(jī)上與集中式保護(hù)測控裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于， 還包括兩個(gè)GPS對時(shí)裝置，兩個(gè)GPS對時(shí)裝置中一個(gè)GPS對時(shí)裝置與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接，另一個(gè)GPS對時(shí)裝置與合并單元、智能斷路器及電子式互感器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置分別連接有一個(gè)交換機(jī)，所述合并單元和智能斷路器均通過連接在交換機(jī)上與集中式保護(hù)測控裝置連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)GPS對時(shí)裝置，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的交換機(jī)均與該GPS對時(shí)裝置連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述過程層設(shè)備包括多組由一個(gè)電子式互感器、一個(gè)合并單元及一個(gè)智能斷路器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集控制單元組，每組數(shù)據(jù)采集控制單元組的合并單元均連接在一條SMV報(bào)文傳輸總線上，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置接通合并單元的線路連接在SMV報(bào)文傳輸總線上，每組數(shù)據(jù)采集控制單元組的智能斷路器均連接在一條GOOSE報(bào)文總線上，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置接通智能斷路器的線路連接在GOOSE報(bào)文總線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述站控層設(shè)備中的工作站采用雙重化冗余配置，工作站均連接在一條站控層總線上，兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置均通過連接在站控層總線上與工作站連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，其特征在于，所述站控層設(shè)備還包括連接在站控層總線上的打印機(jī)和路由器。
10.數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、電子式互感器采集設(shè)備信息，并將采集到的信息發(fā)送到合并單元，合并單元將接收到的信息封裝組織成SMV報(bào)文后發(fā)送到集中式保護(hù)測控裝置，與此同時(shí)，智能斷路器將開關(guān)狀態(tài)信息也傳送到集中式保護(hù)測控裝置中；步驟二、集中式保護(hù)測控裝置結(jié)合開關(guān)狀態(tài)信息和采樣值信息做出邏輯判斷，再將出口指令組織成GOOSE報(bào)文，然后GOOSE報(bào)文發(fā)送到智能斷路器；步驟三、智能斷路器根據(jù)接收到的GOOSE報(bào)文完成相應(yīng)的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了數(shù)字化牽引變電所的集中式保護(hù)測控系統(tǒng)，包括過程層設(shè)備、間隔層設(shè)備及站控層設(shè)備，其中，過程層設(shè)備包括電子式互感器、合并單元及智能斷路器，電子式互感器與合并單元連接，間隔層設(shè)備包括兩個(gè)互為冗余的集中式保護(hù)測控裝置，合并單元和智能斷路器均與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接，站控層設(shè)備包括與兩個(gè)集中式保護(hù)測控裝置連接的工作站。本發(fā)明還公開了該系統(tǒng)的運(yùn)行方法，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)能對變電所內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和配合，并能保證牽引變電所安全穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號H02J13/00GK103001327SQ20121046282
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者王牣, 陳德明, 韓正慶, 陳小川 申請人:西南交通大學(xué), 成都交大許繼電氣有限責(zé)任公司