[实用新型]电气化铁路数字化牵引变电站综合自动化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动化系统，特别涉及一种电气化铁路数字化牵引变电站综合自动化系统。

背景技术

目前应用的电气化铁路牵引变电站自动化系统的拓扑图参见附图1，一般称这种系统为分层分布式，即分间隔层和变电站层。间隔层分为针对一个一次间隔配置一个智能保护测控单元(又称为IED)的，比如馈线保护测控装置、电容器保护测控装置等，另一种为跨一次间隔配置的智能保护测控单元的，比如备用电源自投装置、微机防误操作闭锁装置、综合测控装置等。

结合这个拓扑图可以看出信息分成横向的和纵向的，横向的信息指不同IED之间的信息及不同一次间隔之间交流的信息，纵向的指从一次间隔到变电站层甚至调度之间的信息交流。一般的牵引变电站综合自动化系统大概会包括如下种类的IED设备：主变压器保护装置、综合测控装置、馈线保护测控装置、电容器保护测控装置、备用电源自投装置、故障测距装置、通讯管理单元等。不同的IED在获得同一个模拟量、开关量及状态量的方法是经电缆从同一地方接入，不同IED控制同一个开关经电缆到同一操作回路。状态量指复合电压动作、电压互感器回路异常、电流互感器回路异常、操作回路异常等经组合判断的开关量，不同IED间传递信息靠的是继电器动作经电缆进入另一IED的遥信回路。可见数字信息交流方式是重动继电器的多个触点—有源电缆—开入量检测回路或继电器，模拟信息靠电缆连接，比如每个馈线保护都要从电压互感器经电缆引入电压信号。

从间隔层到变电站层的信息交互目前主要采用现场总线或以太网完成，其交流的信息内容为远动所要求的四遥数据量，即实现遥测、遥信、遥控、遥调及保护动作报文和基本的配置数据，所以交流数据少、实时性不高，可靠性要求也不是很高。来自同一个一次设备间隔的数据经不同的IED上传到变电站层可能不一致或相互矛盾，而且这个矛盾往往被忽视而不是解决掉，比如来自线路测量的电流、线路保护的电流、线路计量的电流及母差保护的电流不一致就是被忽视的，另外就是不同IED反映的一个断路器矛盾的开关状态也是被忽略或人工处理的。

综上所述，目前的这种两层式结构电缆连接复杂，可靠性差，横向不同的IED之间以及一次设备与不同的IED间信息传递是以电缆的方式传递的，没有信息的共享，一次设备之间的信息没有交互。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于IEC61850标准的电气化铁路数字化牵引变电站综合自动化系统，它设计简单、可靠性高、能够很好地实现信息共享。

本实用新型采取的技术方案如下：

本实用新型的整个系统除了变电站层、间隔层，还包括过程层，三个部分均满足IEC61850标准，采用“就地数字化”和“集成保护”方案，实现变电站信息在实时、可靠基础上最大程度共享。

所述的“就地数字化”方案是指在一次设备间隔附近安装“就地数字化”设备，将一次设备接收到的信息就地数字化，具体包括两个方面：(1)在所述的过程层，面向对象对一次设备采集的数据进行数字化，比如按高压进线间隔、主变本体间隔、主变低压主进间隔、动力变间隔、并补间隔、馈线间隔进行对象划分，每个对象以“就地数字化设备”进行数字化，这样使不同间隔之间的电缆连接最少。(2)在每个所述的对象中，“就地数字化设备”对所有的电压互感器、电流互感器、开关量、控制量、其它模拟量信息按IEC 61850-9-2及GOOSE规约格式数字化，仅用一台装置完成了一个间隔的合并单元和智能终端的功能，“就地数字化设备”输出仅为一根光缆连到控制室。所述的“就地数字化设备”可以接传统的电磁互感器、模拟量输出的电子式互感器、数字量输出的电子式互感器。

所述的“就地数字化设备”CPU采用Freescale公司高性能ColdFire32位工业级处理器，主频166MHz，外扩32M DDR、16M Flash和2M NVRAM，双以太网，16位A/D转换器实现同步采样。所述的就地数字化设备采用嵌入式安装方式，包括3个功能插件：模拟量采集及转换插件、基本I/O及电源插件、扩展输出及操作回路插件；另外有主板及背板。

所述的“集成保护”方案是指所有间隔的过程层通过光交换机接入一个集成IED，即由一个集成IED完成所有间隔的保护测控功能，在“集成保护”内部保护测控软件各自独立运行。