【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市轨道交通供电，具体为一种柔性直流牵引变电所智能控制系统。
技术介绍
1、目前城市轨道交通牵引供电系统采用牵引变压器、二极管整流器组合为牵引整流机组，输出直流电源为牵引网供电，由于牵引整流机组本身存在阻抗，其输出的电压会随着电流的增加而线性下降；牵引整流机组输出的电流大小是由列车的位置、列车的运行状态（启动、巡航、惰性、制动）、牵引网阻抗分布等因素确定的，自身不具备主动调节输出电压和电流的功能。因为缺少对系统潮流的主动调控，存在牵引网电压波动较大、再生制动能量无法充分利用、供电系统内部节能困难的问题。
2、双向牵引机组是由牵引变压器、igbt变流器组合而成的，它具备主动调节输出电压和电流的功能。城市轨道交通柔性直流牵引供电技术是利用双向牵引机组替代“二极管牵引整流机组+能馈装置”的组合，并通过“智能控制系统”实现对全线牵引网侧潮流的实时、动态管控，提升牵引供电能力和节能效益。供电系统接线示意图如下述图1所示。
3、双向牵引机组已逐渐应用成熟，但用于实现不同双向牵引机组之间协同控制的“智能控制系统”还没有形成，并未真正构成柔性直流牵引供电系统，无法实现柔性直流供电网络的核心功能，也无法验证和发挥柔性直流牵引供电系统的优势。
4、综上所述，柔性直流牵引供电的智能控制系统技术属于技术空白，有必要根据我国城市轨道交通实际需求，对柔性直流牵引供电智能控制系统进行研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔性直流牵引变电所智能控制
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供的一种柔性直流牵引变电所智能控制系统，包括变电所站控层和变电所间隔层，其中：
4、所述变电所站控层包括：
5、智能通信控制器，所述智能通信控制器包括cpu核心主板、主/备电源模块、di数字量输入模块、do数字量输出模块、背板、维护端口、以太网扩展模块以及串口扩展模块；
6、供电潮流控制器，所述供电潮流控制器采用一体化装置，中央处理模块采用嵌入式处理器；
7、电气参数监测终端，所述电气参数监测终端采用一体化装置，中央处理模块采用浮点高性能dsp，采样频率不小于10khz；
8、以及时钟同步装置；
9、所述变电所间隔层包括：
10、双向变流器控制保护单元，所述双向变流器控制保护单元设置在双向变流器内；
11、以及其余变电所间隔层结构，所述其余变电所间隔层结构包括直流保护装置及plc测控单元、上网隔离开关（含纵联开关）智能控制终端、交流开关柜保护装置以及变压器温控器。
12、优选的，所述变电所站控层还包括goose交换机、mms交换机、监控工作站以及网络分析仪；所述智能通信控制器、供电潮流控制器、电气参数监测终端、时钟同步装置、goose交换机、mms交换机、监控工作站以及网络分析仪皆集中设置在智能控制信号盘内。
13、优选的，所述时钟同步装置通过站间光纤双网组成时钟网络，并分别从任意2座车站的通信二级母钟接入时钟源，并转换成irig-b信号。
14、优选的，所述供电潮流控制器和电气参数监测终端皆具备多个以太网光口，用于传送goose报文和mms报文；且皆具备rs485接口，用于与irig-b时钟同步。
15、优选的，所述变电所间隔层还包括电流监测装置和电压监测装置；其中，所述电流监测装置设置在直流开关柜和中压交流开关柜内，用于柜内电流参数的实时监测，所述电压监测装置设置在直流开关柜和中压交流开关柜内，用于柜内电压参数的实时监测。
16、优选的，所述直流保护装置及plc测控单元、上网隔离开关（含纵联开关）智能控制终端、交流开关柜保护装置以及变压器温控器皆设置有两个goose通信接口和两个mms通信接口。
17、优选的，所述智能通信控制器用于实现变电所内基础设备与监控工作站、综合监控系统之间的通信传输，接收电力调度中心指令、向基础设备层设备发布指令、收集并处理从基础设备采集到的各类信息。
18、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
19、1、本专利技术提出了一种柔性直流牵引变电所智能控制系统架构。在城市轨道交通变电所综合自动化系统的基础上，利用goose网络、供电潮流控制器、电气参数监测终端、时钟同步装置等设备，实现了柔性直流牵引供电系统状态实时感知、系统潮流动态调控、时钟同步等核心功能。
20、2、本专利技术提出了智能通信控制器的架构。采用嵌入式处理器，取代传统x86处理器，在全面降低系统功耗的同时，本体集成了多个以太网光口，解决了传统通信控制器无法通过光纤直接组网的难题，省去了光电转换装置，提高了数据传输效率，并且有效降低了设备成本。
21、3、本专利技术提出了柔性直流牵引供电系统实时感知方案，利用中压交流开关柜内电压互感器、电流互感器，直流开关柜内电压变送器、电流变送器，实现对本所中压交流系统、直流牵引供电系统的状态监测。方案可实施性强，便于推广应用。
22、4、本专利技术提出了柔性直流牵引供电潮流控制网络方案，采用分区、分级、冗余配置的思路，将控制网络分为区域级网络和线路级网络。有效提高了潮流计算可靠性、降低了网络延时。
23、5、本专利技术提出了柔性直流牵引供电系统时钟同步网络方案。时钟同步装置由2个冗余的时钟同步模块及时钟切换模块组成，所间通过光纤双网互联，提高了时钟系统可靠性。系统时钟源分别取自任意2座车站的通信二级母钟，可实施性强。
24、6、本专利技术提出了柔性直流牵引供电系统智能控制策略和算法。以3座牵引所为例，给出了不同工况下的控制策略，减小了线路损耗，提高了再生能量利用率。
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1.一种柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于，包括变电所站控层和变电所间隔层，其中：
2.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述变电所站控层还包括GOOSE交换机、MMS交换机、监控工作站以及网络分析仪；所述智能通信控制器、供电潮流控制器、电气参数监测终端、时钟同步装置、GOOSE交换机、MMS交换机、监控工作站以及网络分析仪皆集中设置在智能控制信号盘内。
3.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述时钟同步装置通过站间光纤双网组成时钟网络，并分别从任意2座车站的通信二级母钟接入时钟源，并转换成IRIG-B信号。
4.根据权利要求3所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述供电潮流控制器和电气参数监测终端皆具备多个以太网光口，用于传送GOOSE报文和MMS报文；且皆具备RS485接口，用于与IRIG-B时钟同步。
5.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述变电所间隔层还包括电流监测装置和电压监测装置；其中，所述电流监测装置设置在
6.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述直流保护装置及PLC测控单元、上网隔离开关智能控制终端、交流开关柜保护装置以及变压器温控器皆设置有两个GOOSE通信接口和两个MMS通信接口。
7.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述智能通信控制器用于实现变电所内基础设备与监控工作站、综合监控系统之间的通信传输，接收电力调度中心指令、向基础设备层设备发布指令、收集并处理从基础设备采集到的各类信息。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于，包括变电所站控层和变电所间隔层，其中：
2.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述变电所站控层还包括goose交换机、mms交换机、监控工作站以及网络分析仪；所述智能通信控制器、供电潮流控制器、电气参数监测终端、时钟同步装置、goose交换机、mms交换机、监控工作站以及网络分析仪皆集中设置在智能控制信号盘内。
3.根据权利要求1所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述时钟同步装置通过站间光纤双网组成时钟网络，并分别从任意2座车站的通信二级母钟接入时钟源，并转换成irig-b信号。
4.根据权利要求3所述的柔性直流牵引变电所智能控制系统，其特征在于：所述供电潮流控制器和电气参数监测终端皆具备多个以太网光口，用于传送goose报文和mms报文；且皆具备rs485接口，...
【专利技术属性】
技术研发人员：段然，康克农，李晶，张英利，许忠杰，伍维瑾，桑梓杰，沈菊，李力鹏，梁世文，周汉臣，刘强，
申请(专利权)人：中铁电气化勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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