一種城市軌道交通牽引供電控制系統的製作方法

2023-04-24 15:10:11

本發明涉及一種城市軌道交通牽引供電技術，具體地說是一種城市軌道交通牽引供電控制系統。

背景技術：

隨著社會生活的進步和社會經濟的發展，城市軌道交通(簡稱城軌，下同)作為一種高效的出行方式，以其載客量大、安全可靠、汙染和能耗小、佔地少等優點日益受到廣泛應用，已經成為解決大中城市交通擁擠問題的最佳方案之一，同時也成為衡量一個城市綜合實力的重要指標。

城軌牽引供電系統為城軌車輛提供動力，在整個城軌系統中佔有舉足輕重的地位。目前國內外的城軌牽引供電系統中多採用dc750v和dc1500v兩種供電制式，使用十二脈波或二十四脈波輸出的二極體不控整流器實現由交流電能向直流電能的轉換。由於二極體自身的反向截止特性，二極體不控整流器在車輛制動過程中無法將直流接觸網上剩餘的能量回饋到交流電網，因此在現有的城軌牽引供電系統中針對剩餘直流能量的處理而採取了多種方法，但是傳統的處理方法各有缺點。

能饋式牽引供電裝置以大功率pwm整流器作為基本交直流能量轉換單元，具有交直流能量的雙向流通能力；此外，能饋式牽引供電裝置的直流輸出特性完全可控，能夠有效抑制現有牽引供電系統在負載變化過程中的電壓波動問題；能饋式牽引供電裝置交流側的功率因數可調節至1，從而大大減少了其注入交流電網的諧波和無功成分。

然而現有的能饋式牽引供電裝置控制方式單一，其故障診斷和保護繁瑣複雜，城市軌道交通牽引供電系統的自動化水平和供電可靠性有待提高。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠提高自動化水平和供電可靠性的城市軌道交通牽引供電控制系統。

為了解決上述技術問題，本發明的城市軌道交通牽引供電控制系統，包括站級管理層，網絡通信層和間隔設備層，所述站級管理層內具有採用工控機作為站級管理層的主監控單元，所述網絡通信層內具有採用光纖介質的工業乙太網實現網絡通信的通信網絡，所述間隔設備層內設置有能饋式牽引供電裝置，所述能饋式牽引供電裝置與傳感器連接並能夠通過傳感器對模擬量信號進行採集，所述能饋式牽引供電裝置還能夠直接對其主迴路內部的數字量採集並與模擬量一起輸入其內部控制保護單元的數據採集節點進行調理和轉換，所述能饋式牽引供電裝置和主監控單元均接入高速工業乙太網的交換機進行數據通信，所述網絡通信層能夠通過通信協議採集各間隔設備層內能饋式牽引供電裝置的模擬量和數字量，並向各間隔設備層發出相應的跳閘信號以及控制信號，所述主監控單元能夠對通過網絡通信層傳輸的信息進行監控。

所述能饋式牽引供電裝置的模擬量信號包括牽引變電所相關位置的交直流電壓和電流的瞬時值，整流變壓器油溫，牽引變電所室溫；所述能饋式牽引供電裝置的數字量信號包括各交直流開關的狀態、各隔離開關的狀態、整流變壓器的有載調壓分接頭的位置，各保護測控單元的保護動作信號和保護動作時間，以及外部的閉鎖和控制信號。

採用上述的結構後，採用能饋式牽引供電裝置使其具有高質量的交直流電能控制能力，能饋式牽引供電裝置內部完善的數據採集能力以及對高性能通訊手段的支持大幅提高牽引變電所在監控和保護方面的自動化水平，在發生故障後能夠通過通信網絡傳輸自行診斷、實現故障組件的自動定位，大大縮短了故障維修時間，在最大程度上保證城軌牽引供電系統的供電可靠性和供電連續性，其結構設計合理，大大提高了牽引供電的可靠性和可控性、提高了牽引變電所的自動化控制水平、降低了整個牽引供電系統的運營和維護成本。

附圖說明

圖1為本發明城市軌道交通牽引供電控制系統的原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明的城市軌道交通牽引供電控制系統作進一步詳細說明。

如圖所示，由於採取了分層分布式的組織結構，因此牽引變電所內主要的二次保護功能均由間隔層的各二次設備完成，本發明的城市軌道交通牽引供電控制系統，包括站級管理層，網絡通信層和間隔設備層，在能饋式牽引變電所中，採用高性能的工控機作為站級管理層的主監控單元，實現站級管理；網絡通信層內具有採用光纖介質的工業乙太網實現網絡通信的通信網絡，在能饋式牽引變電所中，還具有通過對牽引變電所及所內各開關設備的控制、監視和數據採集，實現能饋式牽引變電所的多個間隔設備層，間隔設備層內設置有能饋式牽引供電裝置，能饋式牽引供電裝置與傳感器連接並能夠通過傳感器對模擬量信號進行採集，能饋式牽引供電裝置還能夠直接對其主迴路內部的數字量採集並與模擬量一起輸入其內部控制保護單元的數據採集節點進行調理和轉換，能饋式牽引供電裝置和主監控單元均接入高速工業乙太網的交換機進行數據通信，網絡通信層能夠通過通信協議採集各間隔設備層內能饋式牽引供電裝置的模擬量和數字量，並向各間隔設備層發出相應的跳閘信號以及其它的必要控制信號等，這些輸出信號可以根據現場的實際需要臨時增加，主監控單元能夠對通過網絡通信層傳輸的信息進行監控，由於主監控單元的數據輸出功能基本上完全基於網絡通訊層進行傳輸，故輸出量增減容易，使用起來十分便捷。

其中，能饋式牽引供電裝置的模擬量信號包括牽引變電所相關位置的交直流電壓和電流的瞬時值，整流變壓器油溫，牽引變電所室溫等；能饋式牽引供電裝置的數字量信號包括各交直流開關的狀態、各隔離開關的狀態、整流變壓器的有載調壓分接頭的位置，各保護測控單元的保護動作信號和保護動作時間，以及外部的其它閉鎖和控制信號等。

進一步地，由圖可見，本發明的主監控單元包括具有監控操作界面和虛擬示波器的監控平臺，進行數據接收和數據處理的數據接收和數據處理單元以及進行信息存儲的資料庫，數據接收和數據處理單元與乙太網絡連接並能夠將接收到的數據信息傳輸給監控操作界面和虛擬示波器，數據接收和數據處理單元還與資料庫連接並能夠將數據信息傳輸到資料庫，資料庫與虛擬示波器連接並能夠將數據傳輸給虛擬示波器，由此可見，主監控單元在二次保護方面僅起到部分配合和協調作用，其次，主監控單元根據牽引變電所內開關的動作情況，使用起跳閘信息作為故障錄波的觸發條件，另外，監控單元還可以對各保護測控單元的時鐘進行統一校準，其監控平臺用於對牽引變電所內的各交直流電壓和電流的波形進行實時顯示和記錄；對牽引變電所的交直流功率和電能進行實時計算、顯示和存儲；對交直流電壓和電流的精確工作錄波並在觸發條件滿足後自動轉入故障錄波方式，自動記錄故障點前後牽引變電所內的工作波形；各間隔層的設備和主監控單元均接入高速乙太網交換機進行數據通信，間隔設備層的設備之間以及間隔設備層的設備與主監控單元之間均經由乙太網聯通。