一種基于iec61850系統(tǒng)智能牽引變電所整體框架系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電氣化鐵路牽引變電系統(tǒng)專用電氣技術(shù)方案，尤其是涉及一種基于IEC61850系統(tǒng)智能牽引變電所整體框架系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)牽引變電系統(tǒng)從可靠性、安全性、可維護(hù)性、可用性等方面考慮存在一些問(wèn)題，要真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班、實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備的全面管理，達(dá)到設(shè)備的狀態(tài)修及智能化輔助決策還有一定距離。其原因在于:一方面一次設(shè)備沒(méi)有智能化，常規(guī)的l1kv (或220kV)、27.5kV開關(guān)柜中的斷路器配備有操作機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)內(nèi)為信息輔助硬接點(diǎn)信息，采用電磁式互感器，輸出交流電流模擬量和電壓模擬量，信息傳輸較慢，一次各設(shè)備之間采用電纜連接存在分布電容、電磁干擾和壓降問(wèn)題，而電磁式互感器存在電磁諧振、飽和及動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍局限問(wèn)題等；另一方面牽引變電所采用微機(jī)保護(hù)綜合自動(dòng)化設(shè)備，控制保護(hù)信息通過(guò)就地開關(guān)柜端子接點(diǎn)，經(jīng)電纜上傳至控制室的保護(hù)測(cè)控屏上的開入插件，采樣、I/O轉(zhuǎn)化、處理在各廠家自建的平臺(tái)上進(jìn)行，不同的設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)線通信，甚至同一面屏上裝設(shè)有多個(gè)廠家的設(shè)備，由于數(shù)據(jù)源不一致，時(shí)鐘誤差大，
[0003]信息不能共享，存在多套系統(tǒng)平臺(tái)，算法、模型不一致，信息輸出標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，通信接口繁多，自有協(xié)議無(wú)法實(shí)現(xiàn)互操作；當(dāng)牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由于故障現(xiàn)場(chǎng)信息缺乏，導(dǎo)致?lián)岆U(xiǎn)時(shí)間長(zhǎng)，不能適應(yīng)高速鐵路運(yùn)營(yíng)的要求。
[0004]智能化技術(shù)的發(fā)展，也有一些廠家在研究數(shù)字化牽引變電所，在牽引變電所改造或站控層及間隔層方面搭建通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，采用過(guò)層程交換機(jī)，并沒(méi)有從系統(tǒng)的角度統(tǒng)籌規(guī)劃研究，建立統(tǒng)一的平臺(tái)，實(shí)施建模標(biāo)準(zhǔn)化、信息交互全網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間互操作和智能化，構(gòu)建輔助功能和高級(jí)應(yīng)用方面接入的智能化牽引變電所。
[0005]本系統(tǒng)在收取大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，公開了一種基于IEC61850系統(tǒng)智能牽引變電所整體框架技術(shù)，以適應(yīng)常規(guī)鐵路和高速鐵路智能牽引變電系統(tǒng)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是:針對(duì)G00SE和采樣值報(bào)文傳輸方式，對(duì)220kV/110kV/27.5kV采用不同的間隔配置，實(shí)現(xiàn)牽引變電所常規(guī)的保護(hù)、監(jiān)控、控制自動(dòng)化功能，利用G00SE網(wǎng)絡(luò)不增加專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確故障測(cè)距功能；并集牽引供電臂一體化監(jiān)控技術(shù)、所域功率平衡與電量平衡技術(shù)、基于IEC61850智能牽引供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線仿真技術(shù)為一體，便捷實(shí)現(xiàn)保護(hù)和系統(tǒng)功能驗(yàn)證，完成牽引變電所的智能化。
[0007]本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的，采取的技術(shù)方案是:一種基于IEC61850系統(tǒng)智能牽引變電所整體框架系統(tǒng)，包括智能牽引變電所系統(tǒng)拓?fù)浼斑B接關(guān)系配置，“三層
[0008]兩網(wǎng)”整體框架，110/27.5kV或220/2X27.5kV牽引變電所站控層、間隔層、過(guò)程層，智能牽引變電所站控層包括監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及打印機(jī)設(shè)備，完成人機(jī)接口及與各級(jí)主站系統(tǒng)通訊；間隔層包括保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、錄波、所域控制二次子系統(tǒng)，其特征在于:
[0009]過(guò)程層的每臺(tái)變壓器在間隔層雙重化配置變壓器保護(hù)裝置或一臺(tái)變壓器差動(dòng)保護(hù)和一臺(tái)變壓器后備保護(hù)；每臺(tái)變壓器配置一套變壓器本體保護(hù)，實(shí)現(xiàn)變壓器非電量保護(hù)、油溫采集、檔位采集及控制；每條饋線配置一臺(tái)保護(hù)裝置與本間隔的智能組件通過(guò)光纜連接，實(shí)現(xiàn)“直采直跳”，完成本間隔的保護(hù)功能；
[0010]配置間隔層交換機(jī)組成G00SE網(wǎng)，連接所內(nèi)所有的饋線保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)與分區(qū)所的保護(hù)協(xié)同動(dòng)作、故障測(cè)距及供電臂一體化監(jiān)控；
[0011]全所配置一臺(tái)跨間隔所域控制功能的所域保護(hù)控制裝置，實(shí)現(xiàn)備自投、故障錄波、功率平衡與電量平衡監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)異常監(jiān)視、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、簡(jiǎn)易母差與斷路器失靈、操作聯(lián)閉鎖等功能，充分利用共享的全站過(guò)程層信息實(shí)現(xiàn)了智能化功能擴(kuò)展；
[0012]所述的每臺(tái)斷路器在線監(jiān)測(cè)設(shè)備或變壓器油色譜分析設(shè)備直接接入站控層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)；
[0013]配置通訊管理機(jī)用于接入站內(nèi)交直流系統(tǒng)、接觸網(wǎng)隔隔離開關(guān)控制系統(tǒng)等非IEC61850接口設(shè)備或系統(tǒng)，建模按照IEC61850-8-1的MMS標(biāo)準(zhǔn)接入到站控層；所內(nèi)其它非IEC61850通訊的輔助設(shè)備采用通訊管理機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為接入間隔層網(wǎng)絡(luò)。
[0014]所述的220kV變電所，變壓器高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)A相開關(guān)和低壓側(cè)B相開關(guān)的智能組件完全雙重化配置，每臺(tái)智能組件接入獨(dú)立的電流互感器線圈、電壓互感器線圈和跳閘線圈，每臺(tái)智能組件通過(guò)光纜接入雙重化的變壓器保護(hù)和所域保護(hù)裝置，兩套變壓器保護(hù)系統(tǒng)是完全獨(dú)立。
[0015]所述的llOkV變電所，變壓器高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)A相開關(guān)和低壓側(cè)B相開關(guān)各配置兩臺(tái)智能組件，分別和變壓器差動(dòng)保護(hù)、變壓器后備保護(hù)相連，變壓器差動(dòng)保護(hù)對(duì)應(yīng)智能組件接入電流互感器差動(dòng)線圈電流，變壓器后備保護(hù)對(duì)應(yīng)智能組件接入電流互感器保護(hù)線圈電流、零序電流、測(cè)量電流、母線電壓和零序電壓；變壓器差動(dòng)智能組件配置斷路器操作回路并與斷路器連接，后備智能組件采用空節(jié)點(diǎn)方式并入到操作回路。
[0016]牽引網(wǎng)上下行或其它線路間隔各配置一臺(tái)智能組件，實(shí)現(xiàn)間隔的模擬量采集、開關(guān)量采集和開關(guān)分合控制，通過(guò)光纜連接到相應(yīng)的保護(hù)裝置。
[0017]間隔層設(shè)備按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模，以MMS機(jī)制與站控層設(shè)備直接通信，網(wǎng)絡(luò)采
[0018]用單星形以太網(wǎng)方式。
[0019]主變低壓側(cè)每相配置一臺(tái)電壓互感器智能組件，接入本相兩臺(tái)電壓互感器的模擬量，進(jìn)行切換后通過(guò)電壓擴(kuò)展裝置，采用光纜通道輸送給本相所有智能組件，電壓信號(hào)采用IEC60044-7/8 的 FT3 格式。
[0020]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:取消了過(guò)程層交換機(jī)，建立面向牽引變電所全景數(shù)據(jù)的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)原始模擬信息、狀態(tài)信息和操作控制的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)共享；按所域主機(jī)的功能和控制選擇方案，根據(jù)運(yùn)行管理方式確定數(shù)據(jù)流方向，集牽引供電臂一體化監(jiān)控技術(shù)、所域功率平衡與電量平衡技術(shù)、基于IEC61850智能牽引供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線仿真技術(shù)為一體，實(shí)現(xiàn)牽引變電所的智能化。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]智能牽引變電所站控層由監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、通訊管理機(jī)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)打
[0024]印機(jī)等設(shè)備組成，完成人機(jī)接口及與各級(jí)主站系統(tǒng)通訊；間隔層由保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、錄波、所域控制等二次子系統(tǒng)組成，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能；過(guò)程層由常規(guī)互感器或電子式互感器、智能組件等構(gòu)成，完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，包括實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量的采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、信息轉(zhuǎn)換及控制命令的執(zhí)行等，過(guò)程層數(shù)據(jù)采用全站同步采集的方式實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一時(shí)間斷
[0025]面的全景數(shù)據(jù)為運(yùn)行系統(tǒng)分析判斷提供了充分的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；間隔層設(shè)備和過(guò)程層的設(shè)備全部采用光纖通訊，取消電纜連接。
[0026](一)站控層
[0027]站控層采用單星形以太網(wǎng)方式，傳輸速率不低于100Mbps，主要用于傳輸麗S、G00SE和SNTP報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)配置了監(jiān)控主機(jī)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、雙套遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、站控層交換、專用管理機(jī)等，實(shí)現(xiàn)牽引變電所、AT所、分區(qū)所一體化監(jiān)控的相應(yīng)功能，完成與調(diào)度系統(tǒng)通訊、站內(nèi)交直流系統(tǒng)、網(wǎng)隔開控制系統(tǒng)等非IEC61850接入，站內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、安防、環(huán)境監(jiān)測(cè)等信息的傳送；與外部接口采用縱向加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息安全防護(hù)。
[0028](二)間隔層
[0029]間隔層設(shè)備按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模，以麗S機(jī)制與站控層設(shè)備直接通信，網(wǎng)絡(luò)采用單星形以太網(wǎng)方式；間隔層可實(shí)現(xiàn)每臺(tái)變壓器雙