專利名稱：數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
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測控系統(tǒng)及其運 行方法。
背景技術(shù)：
牽引變電所作為牽引供電系統(tǒng)的一個重要節(jié)點，其擔負著電氣化鐵道的電能傳輸 與分配的任務，因此保證其安全穩(wěn)定的運行具有重要意義。目前，常規(guī)變電所中的二次設備 普遍采用面向間隔、功能獨立的分層分布式結(jié)構(gòu)，控制、監(jiān)視、保護、故障錄波、計量與量測 等都是由相互獨立的裝置完成。牽引變電所采用上述模式有二次接線復雜、投資成本大、信 息不能共享、運行與維護成本高、缺乏整體協(xié)調(diào)與功能優(yōu)化的缺點。這些裝置基于單點信 息，沒有全局視角，時常會因為有效信息不足而做出錯誤的或局部最優(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)的設備進行統(tǒng) 一協(xié)調(diào)和配合，并能保證牽引變電所安全穩(wěn)定運行的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測控 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測控系統(tǒng)的運行方法。
本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測 控系統(tǒng)，包括過程層設備、間隔層設備及站控層設備，所述過程層設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，所述間隔層設備包括兩個互 為冗余的集中式保護測控裝置，所述合并單元和智能斷路器均與兩個集中式保護測控裝置 連接，所述站控層設備包括與兩個集中式保護測控裝置連接的工作站。本發(fā)明創(chuàng)造的集中 式保護測控裝置內(nèi)集成了變壓器保護、饋線保護、電容器保護、并補保護、測控及其他保護 裝置的功能，如此，本發(fā)明創(chuàng)造應用時相當于一臺中央計算機集中全所的設備信息，形成靈 活、可靠、多樣、互補的集中式保護系統(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，所述兩個集中式保護測控裝置分別連接有兩個交換 機，每個集中式保護測控裝置連接的兩個交換機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上與集中式保護測控裝置連接。
本發(fā)明中第二種組網(wǎng)方式，所述兩個集中式保護測控裝置分別連接有一個交換 機，所述智能斷路器通過連接在交換機上與集中式保護測控裝置連接。
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測控系統(tǒng) 均包括兩個GPS對時裝置，兩個GPS對時裝置中一個GPS對時裝置與兩個集中式保護測控 裝置連接，另一個GPS對時裝置與合并單元、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，所述兩個集中式保護測控裝置分別連接有一個交換 機，所述合并單元和智能斷路器均通過連接在交換機上與集中式保護測控裝置連接。
第三種組網(wǎng)方式的數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測控系統(tǒng)包括一個GPS對時 裝置，兩個集中式保護測控裝置連接的交換機均與該GPS對時裝置連接。
所述過程層設備包括多組由一個電子式互感器、一個合并單元及一個智能斷路器 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報文 傳輸總線上，兩個集中式保護測控裝置接通合并單元的線路連接在SMV報文傳輸總線上， 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報文總線上，兩個集中式保護 測控裝置接通智能斷路器的線路連接在GOOSE報文總線上。
所述站控層設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，兩個集中式保護測控裝置均通過連接在站控層總線上與工作站連接。
所述站控層設備還包括連接在站控層總線上的打印機和路由器。
數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測控系統(tǒng)的運行方法，包括以下步驟步驟一、電 子式互感器采集設備信息，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報文后發(fā)送到集中式保護測控裝置，與此同時，智能斷路器將開關狀態(tài)信 息也傳送到集中式保護測控裝置中；步驟二、集中式保護測控裝置結(jié)合開關狀態(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報文，然后GOOSE報文發(fā)送到智能斷路器；步驟三、智能斷路器根據(jù)接收到的GOOSE報文完成相應的控制。
本發(fā)明創(chuàng)造中采用交換機組成的以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡是交換式以太網(wǎng)，其優(yōu)點是沒有 幀碰撞現(xiàn)象，與其連接的各節(jié)點獨享帶寬，各節(jié)點運行也需要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)明包括過程層設備、間隔層設 備及站控層設備，其中，過程層設備包括電子式互感器、合并單元及智能斷路器，間隔層設 備包括兩個集中式保護測控裝置，站控層設備包括與兩個集中式保護測控裝置連接的工作 站，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，本發(fā)明的集中式保護測控裝置集成了牽引變電所全所 的保護功能，對全所設備的保護進行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與配合，方便實現(xiàn)定值切換并防止誤操作， 同時由于保護裝置的大幅度減少，減小了保護性能受溫度和濕度等環(huán)境因素的影響，增強 了抗干擾性，提高了保護性能與可靠性；本發(fā)明創(chuàng)造中兩個集中式保護測控裝置互為冗余， 兩個集中式保護測控裝置實時通信，互相校驗，互為備用，可獨立投退，提高了保護系統(tǒng)的 可靠性和安全性，每一個集中式保護測控裝置都能單獨實現(xiàn)全所的保護功能，當其中一個 集中式保護測控裝置出現(xiàn)故障造成保護動作延時或者拒動、誤動時，另一個集中式保護測 控裝置能夠及時投入使用，確保牽引變電所的安全穩(wěn)定運行。


圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例一如圖1所示，數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測控系統(tǒng)，包括過程層設備、間隔層設 備及站控層設備，其中，過程層設備包括多組由一個電子式互感器、一個合并單元及一個智 能斷路器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集控制單元組，過程層設備具有多組數(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，間隔層設備包括兩個互為冗余的 集中式保護測控裝置，合并單元和智能斷路器均與兩個集中式保護測控裝置連接，站控層 設備包括工作站、打印機及路由器，站控層設備中的工作站采用雙重化冗余配置。本實施 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報文傳輸總線和 GOOSE報文傳輸總線，打印機、路由器、工作站及集中式保護測控裝置均與站控層總線連接， 合并單元均與SMV報文傳輸總線連接，智能斷路器均與GOOSE報文傳輸總線連接。兩個集中 式保護測控裝置分別連接有兩個交換機，每個集中式保護測控裝置連接的兩個交換機中一 個交換機與SMV報文傳輸總線連接，另一個交換機與GOOSE報文傳輸總線連接，進而完成合 并單元和智能斷路器與集中式保護測控裝置的連接。本實施例還包括兩個GPS對時裝置， 一個GPS對時裝置與兩個集中式保護測控裝置連接，另一個GPS對時裝置與智能斷路器和 合并單元連接。為了保證信息的傳遞，本實施例中所采用的連接均采用光纖連接。
本實施例中GOOSE單獨組網(wǎng)，SMV報文由各合并單元經(jīng)多條光纖傳輸?shù)浇粨Q機，再 經(jīng)一條總線光纖傳送到集中式保護測控裝置內(nèi)，通信標準一律采用IEC61850-9-2。配置兩 個集中式保護測控裝置，每個集中式保護測控裝置各配置兩臺交換機，一臺用于接收并向 保護裝置發(fā)送SMV報文，另一臺用于接收集中式保護測控裝置傳來的GOOSE報文，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，從而實現(xiàn)集中式保護功能。
本實施例運行時，電子式互感器采集相關設備信息，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報文后，經(jīng)光纖發(fā)送到交換機，再 發(fā)送到集中式保護測控裝置，與此同時，智能斷路器將開關狀態(tài)信息也傳送到集中式保護 測控裝置中，集中式保護測控裝置結(jié)合開關狀態(tài)信息，依次調(diào)用保護算法程序包對采樣值 信息進行計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報文，啟動報文發(fā)送任務，通過光纖通信網(wǎng)絡，將GOOSE報文發(fā)送到智能執(zhí)行單元，智 能斷路器根據(jù)接收到的GOOSE報文完成相應的控制，從而實現(xiàn)保護功能。
實施例二本實施例與實施例一的主要區(qū)別在于本實施例中每個集中式保護測控裝置連接的交 換機的數(shù)量均為一個，兩個集中式保護測控裝置與SMV報文傳輸總線之間不通過交換機， 而是直接連接。本實施例中SMV報文數(shù)據(jù)應用點對點的直采方式，不通過交換機，合并單元 直接將SMV報文傳送至光纖通信網(wǎng)絡，這樣可避免由于使用交換機而帶來的抖動(時延不 確定性)。
實施例三本實施例與實施例一的主要區(qū)別在于本實施例中只有一個GPS對時裝置，每個集中 式保護測控裝置連接的交換機的數(shù)量均為一個，GPS對時裝置不直接與集中式保護測控裝 置、合并單元及智能斷路器連接，而是連接在分別與兩個集中式保護測控裝置相連接的兩 個交換機上。本實施例采用三網(wǎng)合一方案，三網(wǎng)即指SMV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)及IEEE 1588對時系統(tǒng)。這三種信息同時接入過程層交換機，保護測控裝置以一個網(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測控系統(tǒng)，其特征在于，包括過程層設備、間隔層設備及站控層設備，所述過程層設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，所述間隔層設備包括兩個互為冗余的集中式保護測控裝置，所述合并單元和智能斷路器均與兩個集中式保護測控裝置連接，所述站控層設備包括與兩個集中式保護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測控系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個集中式保護測控裝置分別連接有兩個交換機，每個集中式保護測控裝置連接的兩個交換機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上與集中式保護測控裝置連接。
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測控系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個集中式保護測控裝置分別連接有一個交換機，所述智能斷路器通過連接在交換機上與集中式保護測控裝置連接。
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測控系統(tǒng)，其特征在于， 還包括兩個GPS對時裝置，兩個GPS對時裝置中一個GPS對時裝置與兩個集中式保護測控裝置連接，另一個GPS對時裝置與合并單元、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測控系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個集中式保護測控裝置分別連接有一個交換機，所述合并單元和智能斷路器均通過連接在交換機上與集中式保護測控裝置連接。
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測控系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個GPS對時裝置，兩個集中式保護測控裝置連接的交換機均與該GPS對時裝置連接。
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測控系統(tǒng)，其特征在于，所述過程層設備包括多組由一個電子式互感器、一個合并單元及一個智能斷路器構(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報文傳輸總線上，兩個集中式保護測控裝置接通合并單元的線路連接在SMV報文傳輸總線上，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報文總線上，兩個集中式保護測控裝置接通智能斷路器的線路連接在GOOSE報文總線上。
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測控系統(tǒng)，其特征在于，所述站控層設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，兩個集中式保護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測控系統(tǒng)，其特征在于，所述站控層設備還包括連接在站控層總線上的打印機和路由器。
10.數(shù)字化牽引變電所的集中式保護測控系統(tǒng)的運行方法，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報文后發(fā)送到集中式保護測控裝置，與此同時，智能斷路器將開關狀態(tài)信息也傳送到集中式保護測控裝置中；步驟二、集中式保護測控裝置結(jié)合開關狀態(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報文，然后GOOSE報文發(fā)送到智能斷路器；步驟三、智能斷路器根據(jù)接收到的GOOSE報文完成相應的控制。
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測控系統(tǒng)，包括過程層設備、間隔層設備及站控層設備，其中，過程層設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，間隔層設備包括兩個互為冗余的集中式保護測控裝置，合并單元和智能斷路器均與兩個集中式保護測控裝置連接，站控層設備包括與兩個集中式保護測控裝置連接的工作站。本發(fā)明還公開了該系統(tǒng)的運行方法，本發(fā)明應用時能對變電所內(nèi)的設備進行統(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, 成都交大許繼電氣有限責任公司