[发明专利]安全型开关柜

说明书

本发明针对目前定子开关柜安全性不够、冗余程度不高的缺点，提出一种安全型开关柜，安全型开关柜电连接至供电设备和用电设备，并且可通信地连接至开合控制器；安全型开关柜通过多条不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据开合信息，选择性地切换至通状态或断状态。即使安全型开关柜与开合控制器之间的多条通信链路中的一路通信链路故障，也可以实现可靠性控制。

技术领域

本发明涉及开关及控制设备，特别地涉及一种用于轨道交通的安全型开关柜。

背景技术

开关柜是一种用于传统轨道交通的电气设备，主要作用是在牵引变电所牵引供电系统中进行输电、配电的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要由真空接触器、隔离开关、操作机构和各种保护装置构成。

在传统轨道交通牵引供电系统中，在供电线路检修、故障保护的条件下会使用开关柜的开合功能，使用频次不是很高，相应地在运营效率、安全方面，对开关柜的要求也不高。而磁浮交通牵引供电系统中，需通过开关柜给对应的长定子直线电机定子段提供牵引电源，称之为定子开关柜(又称定子开关站、轨旁开关柜)。定子开关柜是将一个牵引区域(两个牵引变电所间)划分为若干个供电区(定子段)，使一个牵引区域等效为一组较短的定子段，因此牵引控制系统驱动的是一个较小的电动机，以减少线路损耗。牵引控制系统根据磁浮车辆运行速度、运营间隔等等条件，开通或关断特定定子开关柜中的真空接触器，用以给长定子直线电机定子段通电、断电，提供车辆运行必要的动力，定子开关柜故障，无论是与上层牵引控制系统的通信协议解析错误，或是定子开关柜内部开关的动作错误，则直接影响运营效率、旅客舒适度等，严重的可能致使车辆无法到达运控既定的辅助停车区而发生安全事故。

目前，无论传统轨道交通牵引供电系统使用的开关柜，还是采用长定子直线电机的磁浮交通(上海示范线、德国TRANSRAPID试验线)牵引供电系统使用的定子开关柜，均使用PLC作为其控制设备。PLC控制器是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作控制器，具有逻辑运算、顺序运算、计时、计数等功能，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制开关有序动作。

如图1所示，轨道交通牵引控制系统通过串行Profibus通信方式将开关的开合信息发送给开关柜的PLC控制器，PLC控制器再将此开合信息转化为数字量的开合指令信号，控制真空接触器开合，实现向负载供电。带有微机保护功能的开关柜或定子开关柜通过另外一套PLC实现对开关状态监测、交直流采样单元、绝缘监测、防雷装置监测等功能。

换言之，开关柜内的两个PLC负责的功能不同，实际上用于控制真空接触器开合、实现向负载供电的PLC控制器与轨道交通牵引控制系统仅有一路通信连接，定子开关柜控制系统的冗余度不高，在单个PLC控制器(控制真空接触器开合的PLC控制器)与牵引控制系统之间的通信故障后，长定子直线电机将丧失能力。

发明内容

本发明针对目前定子开关柜安全性不够、冗余程度不高的缺点，提出一种安全型开关柜。

一种安全型开关柜，安全型开关柜电连接至供电设备和用电设备，并且可通信地连接至开合控制器；安全型开关柜通过多条不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据开合信息，选择性地切换至通状态或断状态；其中当安全型开关柜在通状态时，用电设备能够从供电设备接收电能；并且当安全型开关柜在断状态时，用电设备不能够从供电设备接收电能。

优选地，用电设备为磁浮列车的与安全型开关柜对应的牵引电机绕组段，并且开合控制器为磁浮列车的牵引电机控制系统。

优选地，安全型开关柜包括多个一级控制器和一个二级控制器，多个一级控制器分别通过不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据开合信息分别生成相应的多个一级开合指令，二级控制器接收多个一级开合指令，并根据多个一级开合指令生成二级开合指令，并且：安全型开关柜根据二级开合指令选择性地在通状态和断状态之间切换。