[发明专利]一种电气化铁路同相供电装置监控平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化铁路同相供电装置监控平台。

背景技术

监控平台式电气化铁路同相供电装置的重要组成部分，它是实现同相供电装置控制软硬件基础，可完成对牵引变两侧负荷的实时检测及闭环控制算法计算，并实现对两侧逆变器IGBT阀的触发、保护、协调控制及监视。其可靠性是同相供电装置能否安全稳定运行的前提。

同相供电监控平台的主要技术难点如下：1）强电磁干扰环境下底层IGBT阀的触发、保护与检测问题；2）同相供电装置两侧逆变器的协调控制与保护问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路同相供电装置监控平台，以解决现有同相供电监控平台所存在的协调控制与保护的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电气化铁路同相供电装置监控平台，该监控平台采用分层分布式结构，由最上层的HMI人机界面部分、中间的主控制器部分和底层的光电触发与检测部分组成：HMI人机界面部分由本地监控机和站控后台机组成；底层光电触发与检测部分包括设定个数的分光板和驱动板，所述驱动板用于与逆变器的并联IGBT阀组控制连接；所述分光板和驱动板与主控制器之间均通过光纤通信连接；所述本地监控机和站控后台机与主控制器通信连接；站控后台机同时用于与上级自动化系统通信相连。

所述主控制器部分包括电源板、开关量板、采样板、主控板、监控班和光纤板，其中采样板、主控板和光纤板各有两块，分为左右两个部分，分别用于控制同相供电装置整流侧逆变器和逆变侧逆变器。

所述本地监控机通过工业现场CAN总线与主控制器相连；站控后台机通过LAN口与主控制器相连；站控后台机同时通过光纤通信与上级自动化系统相连。

所述两主控板通过CAN总线与监控板之间通信连接。

本发明的电气化铁路同相供电装置监控平台由最上层的HMI人机界面部分、中间的主控制器部分和底层的光电触发与检测部分组成，可以实现在各种工况下对同相供电装置两侧变流器的控制，通过IGBT底层触发、保护与检测系统可主动完成保护功能，在阀体异常情况下，主动闭锁阀体，并将故障信号通过光纤上送至监控平台主控制器。同相供电监控平台采用多CPU板对两侧逆变器单独闭环控制，两块板之间采用触发同步信号及高速故障互锁信号实现同步触发和快速保护，当一侧存在故障时，两侧逆变器同时快速闭锁，从而有效的保护了设备的安全。

附图说明

图1是本发明同相供电装置主电路拓扑简图；

图2是监控平台系统框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步介绍。

如图1所示，同相供电装置安装在牵引变压器的两个端口，铁路牵引网取消电分相环节，而采用牵引变提供的α相电源供电。同相供电装置由单相背靠背交直交逆变器组成，包含整流侧逆变器、直流侧支撑电容和逆变侧逆变器，整流侧逆变器接于牵引变压器β端口，逆变侧逆变器接于牵引变压器α端口。

本发明的电气化铁路同相供电装置监控平台是一种全新的控制系统，它可以实现在各种工况下对同相供电装置两侧变流器的控制，其系统框图如图2所示，监控系统由本地监控机和站控后台机、主控制器部分和底层光电触发与检测部分组成。

监控平台采用分层分布式结构，最上层部分为HMI人机界面部分，由本地监控机和站控后台机组成。本地监控机通过工业现场CAN总线与主控制器相连，实现就地的监控功能；站控后台机通过LAN口与主控制器相连，实现站内远方的监控功能；站控后台机同时通过光纤通信或其它方式与上级自动化系统相连，两者之间采用标准远动通信规约。

监控系统中层部分为主控制器部分，主控制器有电源板、开关量板、采样板、主控板、监控班和光纤板组成。其中采样板、主控板和光纤板各安装两块，分为左右两个部分，分别控制同相供电装置整流侧逆变器和逆变侧逆变器。

两侧采样板各自检测牵引变压器两侧负荷的有功功率、无功功率、谐波电流，通过两块主控板各自进行闭环算法控制，计算所需补偿部分并形成PWM触发脉冲信号，通过对应光纤板将PWM触发脉冲信号转换为光信号送给底层光电触发与检测部分以实现对逆变器IGBT阀触发，同时通过光纤板直接检测底层光电触发与检测部分上送的IGBT阀反馈故障信号实现快速保护功能。

两侧主控板采用多CPU并行工作方式，本设置既考虑了两侧逆变器物理上的独立性，又考虑了控制上的相关性，在正常运行期间，两块板卡各自进行闭环运算，相互互不影响，同时两块板卡之间通过快速联络信号进行联络，以实现启动时的同步功能及故障闭锁时的同步闭锁功能，有效的提高了控制及保护的可靠性。