[发明专利]数字化牵引变电所的集中式保护测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及牵引变电所，具体是数字化牵引变电所的集中式保护测控系统及其运行方法。

背景技术

牵引变电所作为牵引供电系统的一个重要节点，其担负着电气化铁道的电能传输与分配的任务，因此保证其安全稳定的运行具有重要意义。目前，常规变电所中的二次设备普遍采用面向间隔、功能独立的分层分布式结构，控制、监视、保护、故障录波、计量与量测等都是由相互独立的装置完成。牵引变电所采用上述模式有二次接线复杂、投资成本大、信息不能共享、运行与维护成本高、缺乏整体协调与功能优化的缺点。这些装置基于单点信息，没有全局视角，时常会因为有效信息不足而做出错误的或局部最优而非全局最优的判断，从而影响系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种能对变电所内的设备进行统一协调和配合，并能保证牵引变电所安全稳定运行的数字化牵引变电所的集中式保护测控系统，本发明还提供了该数字化牵引变电所的集中式保护测控系统的运行方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：数字化牵引变电所的集中式保护测控系统，包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，所述过程层设备包括电子式互感器、合并单元及智能断路器，所述电子式互感器与合并单元连接，所述间隔层设备包括两个互为冗余的集中式保护测控装置，所述合并单元和智能断路器均与两个集中式保护测控装置连接，所述站控层设备包括与两个集中式保护测控装置连接的工作站。本发明创造的集中式保护测控装置内集成了变压器保护、馈线保护、电容器保护、并补保护、测控及其他保护装置的功能，如此，本发明创造应用时相当于一台中央计算机集中全所的设备信息，形成灵活、可靠、多样、互补的集中式保护系统。本发明创造中的合并单元是电子式互感器数字化输出的接口设备，其主要功能是采集电子式互感器输出的数字信号，并按照规定格式发送。

本发明中第一种组网方式，所述两个集中式保护测控装置分别连接有两个交换机，每个集中式保护测控装置连接的两个交换机分别连接合并单元和智能断路器，所述合并单元和智能断路器均通过连接在交换机上与集中式保护测控装置连接。

本发明中第二种组网方式，所述两个集中式保护测控装置分别连接有一个交换机，所述智能断路器通过连接在交换机上与集中式保护测控装置连接。

第一种组网方式和第二种组网方式的数字化牵引变电所的集中式保护测控系统均包括两个GPS对时装置，两个GPS对时装置中一个GPS对时装置与两个集中式保护测控装置连接，另一个GPS对时装置与合并单元、智能断路器及电子式互感器连接。

本发明中第三种组网方式，所述两个集中式保护测控装置分别连接有一个交换机，所述合并单元和智能断路器均通过连接在交换机上与集中式保护测控装置连接。

第三种组网方式的数字化牵引变电所的集中式保护测控系统包括一个GPS对时装置，两个集中式保护测控装置连接的交换机均与该GPS对时装置连接。

所述过程层设备包括多组由一个电子式互感器、一个合并单元及一个智能断路器构成的数据采集控制单元组，每组数据采集控制单元组的合并单元均连接在一条SMV报文传输总线上，两个集中式保护测控装置接通合并单元的线路连接在SMV报文传输总线上，每组数据采集控制单元组的智能断路器均连接在一条GOOSE报文总线上，两个集中式保护测控装置接通智能断路器的线路连接在GOOSE报文总线上。 

所述站控层设备中的工作站采用双重化冗余配置，工作站均连接在一条站控层总线上，两个集中式保护测控装置均通过连接在站控层总线上与工作站连接。

所述站控层设备还包括连接在站控层总线上的打印机和路由器。

数字化牵引变电所的集中式保护测控系统的运行方法，包括以下步骤：步骤一、电子式互感器采集设备信息，并将采集到的信息发送到合并单元，合并单元将接收到的信息封装组织成SMV报文后发送到集中式保护测控装置，与此同时，智能断路器将开关状态信息也传送到集中式保护测控装置中；

步骤二、集中式保护测控装置结合开关状态信息和采样值信息做出逻辑判断，再将出口指令组织成GOOSE报文，然后GOOSE报文发送到智能断路器；

步骤三、智能断路器根据接收到的GOOSE报文完成相应的控制。

本发明创造中采用交换机组成的以太网通信网络是交换式以太网，其优点是没有帧碰撞现象，与其连接的各节点独享带宽，各节点运行也需要CSMA/CD协议（兼容性原因），但不会因检测到冲突而退避、重发。