本發(fā)明涉及一種城市軌道交通牽引供電技術(shù)，具體地說是一種城市軌道交通牽引供電控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會生活的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)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、污染和能耗小、占地少等優(yōu)點(diǎn)日益受到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)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(shí)力的重要指標(biāo)。
城軌牽引供電系統(tǒng)為城軌車輛提供動力，在整個城軌系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。目前國內(nèi)外的城軌牽引供電系統(tǒng)中多采用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管不控整流器實(shí)現(xiàn)由交流電能向直流電能的轉(zhuǎn)換。由于二極管自身的反向截止特性，二極管不控整流器在車輛制動過程中無法將直流接觸網(wǎng)上剩余的能量回饋到交流電網(wǎng)，因此在現(xiàn)有的城軌牽引供電系統(tǒng)中針對剩余直流能量的處理而采取了多種方法，但是傳統(tǒng)的處理方法各有缺點(diǎn)。
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(zhuǎn)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(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)在負(fù)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(cè)的功率因數(shù)可調(diào)節(jié)至1，從而大大減少了其注入交流電網(wǎng)的諧波和無功成分。
然而現(xiàn)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(hù)繁瑣復(fù)雜，城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的自動化水平和供電可靠性有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)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(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的城市軌道交通牽引供電控制系統(tǒng)，包括站級管理層，網(wǎng)絡(luò)通信層和間隔設(shè)備層，所述站級管理層內(nèi)具有采用工控機(jī)作為站級管理層的主監(jiān)控單元，所述網(wǎng)絡(luò)通信層內(nèi)具有采用光纖介質(zhì)的工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的通信網(wǎng)絡(luò)，所述間隔設(shè)備層內(nèi)設(shè)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并能夠通過傳感器對模擬量信號進(jìn)行采集，所述能饋式牽引供電裝置還能夠直接對其主回路內(nèi)部的數(shù)字量采集并與模擬量一起輸入其內(nèi)部控制保護(hù)單元的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)理和轉(zhuǎn)換，所述能饋式牽引供電裝置和主監(jiān)控單元均接入高速工業(yè)以太網(wǎng)的交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述網(wǎng)絡(luò)通信層能夠通過通信協(xié)議采集各間隔設(shè)備層內(nèi)能饋式牽引供電裝置的模擬量和數(shù)字量，并向各間隔設(shè)備層發(fā)出相應(yīng)的跳閘信號以及控制信號，所述主監(jiān)控單元能夠?qū)νㄟ^網(wǎng)絡(luò)通信層傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行監(jiān)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(guān)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(shù)字量信號包括各交直流開關(guān)的狀態(tài)、各隔離開關(guān)的狀態(tài)、整流變壓器的有載調(diào)壓分接頭的位置，各保護(hù)測控單元的保護(hù)動作信號和保護(hù)動作時間，以及外部的閉鎖和控制信號。
采用上述的結(jié)構(gòu)后，采用能饋式牽引供電裝置使其具有高質(zhì)量的交直流電能控制能力，能饋式牽引供電裝置內(nèi)部完善的數(shù)據(jù)采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(jiān)控和保護(hù)方面的自動化水平，在發(fā)生故障后能夠通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸自行診斷、實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的供電可靠性和供電連續(xù)性，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(tǒng)的運(yùn)營和維護(hù)成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明城市軌道交通牽引供電控制系統(tǒng)的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的城市軌道交通牽引供電控制系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖所示，由于采取了分層分布式的組織結(jié)構(gòu)，因此牽引變電所內(nèi)主要的二次保護(hù)功能均由間隔層的各二次設(shè)備完成，本發(fā)明的城市軌道交通牽引供電控制系統(tǒng)，包括站級管理層，網(wǎng)絡(luò)通信層和間隔設(shè)備層，在能饋式牽引變電所中，采用高性能的工控機(jī)作為站級管理層的主監(jiān)控單元，實(shí)現(xiàn)站級管理；網(wǎng)絡(luò)通信層內(nèi)具有采用光纖介質(zhì)的工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的通信網(wǎng)絡(luò)，在能饋式牽引變電所中，還具有通過對牽引變電所及所內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的控制、監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)能饋式牽引變電所的多個間隔設(shè)備層，間隔設(shè)備層內(nèi)設(shè)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并能夠通過傳感器對模擬量信號進(jìn)行采集，能饋式牽引供電裝置還能夠直接對其主回路內(nèi)部的數(shù)字量采集并與模擬量一起輸入其內(nèi)部控制保護(hù)單元的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)理和轉(zhuǎn)換，能饋式牽引供電裝置和主監(jiān)控單元均接入高速工業(yè)以太網(wǎng)的交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)通信層能夠通過通信協(xié)議采集各間隔設(shè)備層內(nèi)能饋式牽引供電裝置的模擬量和數(shù)字量，并向各間隔設(shè)備層發(fā)出相應(yīng)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(jù)現(xiàn)場的實(shí)際需要臨時增加，主監(jiān)控單元能夠?qū)νㄟ^網(wǎng)絡(luò)通信層傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行監(jiān)控，由于主監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)輸出功能基本上完全基于網(wǎng)絡(luò)通訊層進(jìn)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(guān)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(shù)字量信號包括各交直流開關(guān)的狀態(tài)、各隔離開關(guān)的狀態(tài)、整流變壓器的有載調(diào)壓分接頭的位置，各保護(hù)測控單元的保護(hù)動作信號和保護(hù)動作時間，以及外部的其它閉鎖和控制信號等。
進(jìn)一步地，由圖可見，本發(fā)明的主監(jiān)控單元包括具有監(jiān)控操作界面和虛擬示波器的監(jiān)控平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理單元以及進(jìn)行信息存儲的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理單元與以太網(wǎng)絡(luò)連接并能夠?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)信息傳輸給監(jiān)控操作界面和虛擬示波器，數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理單元還與數(shù)據(jù)庫連接并能夠?qū)?shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫與虛擬示波器連接并能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給虛擬示波器，由此可見，主監(jiān)控單元在二次保護(hù)方面僅起到部分配合和協(xié)調(diào)作用，其次，主監(jiān)控單元根據(jù)牽引變電所內(nèi)開關(guān)的動作情況，使用起跳閘信息作為故障錄波的觸發(fā)條件，另外，監(jiān)控單元還可以對各保護(hù)測控單元的時鐘進(jìn)行統(tǒng)一校準(zhǔn)，其監(jiān)控平臺用于對牽引變電所內(nèi)的各交直流電壓和電流的波形進(jìn)行實(shí)時顯示和記錄；對牽引變電所的交直流功率和電能進(jìn)行實(shí)時計(jì)算、顯示和存儲；對交直流電壓和電流的精確工作錄波并在觸發(fā)條件滿足后自動轉(zhuǎn)入故障錄波方式，自動記錄故障點(diǎn)前后牽引變電所內(nèi)的工作波形；各間隔層的設(shè)備和主監(jiān)控單元均接入高速以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，間隔設(shè)備層的設(shè)備之間以及間隔設(shè)備層的設(shè)備與主監(jiān)控單元之間均經(jīng)由以太網(wǎng)聯(lián)通。