CN105305602A - 铁路数字化牵引变电所的备用电源***及其自投方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁路数字化牵引变电所的备用电源及其自投方法，铁路数字化牵引变电所的备用电源***，包括供电网络，供电网络包括1#进线和2#进线，1#进线包括依次串联的隔离开关1QS、断路器1QF、主变压器1B，2#进线包括依次串联的隔离开关2QS、断路器2QF、主变压器2B，隔离开关1QS和断路器1QF之间的连接点为点A，隔离开关2QS和断路器2QF之间的连接点为点Ｂ，点Ａ通过跨线隔离开关3QS与点Ｂ连接；还包括自投控制***，所述自投控制***包括备自投装置，备自投装置通过GOOSE网与主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件连接。

Description

铁路数字化牵引变电所的备用电源***及其自投方法

技术领域

本发明涉及铁路电源领域，具体涉及电气化铁路数字化牵引变电所的备用电源***及其自投方法。

背景技术

数字化变电站是以变电站一二次设备为数字化对象，主要有两部分构成:一是智能化一次设备包括电子式互感器、智能化开关等；二是二次设备还需进行网络化分层:过程层、间隔层、站控层等几个部分，它们是以IEC61850通信规范为基础,在变电站内智能电气设备之间可以进行信息共享和互操作，是光电技术、信息技术、网络通信技术等多种技术的融合，具有现代化变电站的特点。可以说数字化变电站技术是当今世界电力***中最先进的电力自动化技术，引领着电力技术发展方向，同时随着IEC61850通信协议的提出，由智能化终端、数字化保护测控设备、数字化计量仪表、光纤以太网及IEC61850规约组成的可以完成包括信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化的分层分布式变电站已经被广泛认知，这种新型变电站站内信息全部做到数字化、信息传递实现网络化、通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。随着铁路数字化牵引变电所的应用，常规备用电源自投装置不能满足数字化牵引变电所综合自动化***需求，采用基于网络的GOOSE机制的备用电源自投装置势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供电气化铁路数字化牵引变电所的备用电源***及其自投方法，本发明在数字化保护平台的基础上进一步扩展备自投装置在数字化变电所的应用，通过基于网络GOOSE的通信机制，实现基于IEC61850的电气化铁路数字化牵引变电所的备用电源自投方法。该自投方法的实现有利于牵引变电所的设计、施工、调试、维护，降低了工程造价和简化了工程实施，进一步提高了牵引变电所的自动化水平，因此有着很好的应用前景。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：

铁路数字化牵引变电所的备用电源***，包括供电网络，供电网络包括1#进线和2#进线，1#进线包括依次串联的隔离开关1QS、断路器1QF、主变压器1B，主变压器1B的高压侧与断路器1QF连接，主变压器1B的低压侧通过断路器3QF连接α相线路，主变压器1B的低压侧通过断路器5QF连接β相线路；2#进线包括依次串联的隔离开关2QS、断路器2QF、主变压器2B，主变压器2B的高压侧与断路器2QF连接，主变压器2B的低压侧通过断路器4QF连接α相线路，主变压器2B的低压侧通过断路器6QF连接β相线路，隔离开关1QS和断路器1QF之间的连接点为点A，隔离开关2QS和断路器2QF之间的连接点为点Ｂ，点Ａ通过跨线隔离开关3QS与点Ｂ连接；还包括自投控制***，所述自投控制***包括备自投装置，备自投装置通过GOOSE网与主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件连接；主变高压侧智能组件包括1#高压侧智能组件和2#高压侧智能组件，1#高压侧智能组件采集1#高压侧设备的电压电流、并控制1#高压侧设备的开断，1#高压侧设备包括隔离开关1QS和断路器1QF、跨线隔离开关3QS，2#高压侧智能组件采集2#高压侧设备的电压电流、并控制2#高压侧设备的开断，2#高压侧设备包括隔离开关2QS和断路器2QF、跨线隔离开关3QS，主变低压侧α相智能组件采集α相低压侧设备并控制α相低压侧设备的开断，α相低压侧设备包括断路器3QF和断路器4QF，主变低压侧β相智能组件采集β相低压侧设备并控制β相低压侧设备的开断，β相低压侧设备包括断路器5QF和断路器6QF；备自投装置通过GOOSE网与主变主保护装置、主变后备保护装置、主变本体保护装置连接，主变主保护装置作为主变压器的主保护装置，实现差动速断保护、比率差动保护；主变后备保护装置作为主变压器的后备保护装置，实现高压侧过流保护、低压侧过流保护、零序过流保护、低压侧过电压保护、过负荷保护、失压保护；主变本体保护装置作为主变压器的非电量保护装置，实现非电量保护；所述主变压器包括主变压器1B和主变压器2B。

本发明的设计原理为：变电所主变间隔一次设备的智能组件采集间隔内的断路器和隔离开关（开关、刀闸）等状态量并以GOOSE报文发送到变电所过程层网络，数字化的备自投装置从过程层网络采集一次设备信息及其它智能组件发送来的GOOSE动作信息，实现对牵引变电所备用电源自动投切。这种牵引变电所数字化备自投的方法，通过GOOSE通信网传输分合闸命令和采集信号代替了常规备自投装置的硬接线通信方式，省去了所内装置至开关、保护装置与备自投装置之间的大量复杂控制电缆，备自投装置只需一根光纤通过过程层网络实现与外部智能组件及其他智能IED的连接。另外GOOSE通过通信过程中的不断自检，实现了装置间二次回路的智能化监测，提高了控制信号传输的可靠性。GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent）是面向通用对象的变电站通用事件的简称，它是IEC61850中的一种快速报文传输机制，用于传输变电站IED中间的重要的实时性信号。本发明采用IEC61850标准中的GOOSE报文传输机制，变电所采用基于IEC61850标准的通信网络进行信息互交，实现了***设备之间的数据、信息共享；建立统一的通信标准与数学建模，提高了***的扩展性，实现了装置的互操作性。在数字化变电站的应用突破了常规变电站通信的范畴，将网络通信技术深入到变电站自动化***保护、测量、远动等多元信息应用中。IEC61850标准即《变电站网络与通信协议》，是专门针对变电站自动化***通信体系的国际标准，它于2003年由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)制定。它通过构建信息模型，规范站内的信息通信，使用面向对象的功能服务等技术手段，致力于实现变电站设备之间的互操作性。相比于传统的通信协议，IEC61850主要采用了如下核心技术：1.面向对象的建模技术。IEC61850采用UML作为其标准的建模语言，UML语言定义良好、功能强大、易于表达、适应能力强，它既能支持面向对象的设计建模，又能支持从需求分析开始进行软件的设计开发。2.软件复用技术。IEC61850标准中融入大量的复用技术，极大提高了IEC61850的整体质量，方便日后维护。3.变电站配置语言SCL。IEC61850采用SCL语言来描述变电站***结构、通信***配置、智能电子设备配置和参数等，实现不同的IED配置工具、***配置工具之间相互兼容。4.面向通用对象的变电站事件模型GOOSE。IEC61850采用GOOSE报文机制，实现设备之间的快速通信。GOOSE报文采用了发布者/订阅者通信结构，适用于实时性要求高且信息量大的通信***，在实际应用中，GOOSE用来传输开关开合闸信息。5.制造报文规范MMS。MMS是设备之间的数据与信息传输的国际标准报文规范，使用了虚拟设备VMD以及映射的概念，在IEC61850标准中还定义了抽象通信服务接口ACSI，特定通信服务映射SCSM这样的概念。MMS具体的使用中，先对虚拟设备进行操作，然后通过映射实现对实体设备的管理。MMS应用于站控层与间隔层之间的通信。

相比传统的变电所备用电源自投***而言，传统的变电所备用电源自投***采用的自投控制***包括2个备自投装置，而这个2个备自投装置均分别直接采集和控制1#进路和2#进路的开关、刀闸，同时2个备自投装置需要互相交换信息，从而达到协同工作的目的这种方式的反应速率慢，故障率高。而本发明是基于数字化牵引变电所，因此在IEC61850和GOOSE的基础上，可以实现远程数字化控制，因此，只需要设置一个备自投装置进行逻辑运算控制外部的智能组件即可，通过控制智能组件分别控制各个开关、刀闸，从而从一个信息源头控制整个备用电源自投***的电源切换，本发明具备反应速度快，集成度高，故障率低等特点。

本发明采用IEC61850标准中的GOOSE报文传输机制，在数字化变电站的应用突破了常规变电站通信的范畴，将网络通信技术深入到变电站自动化***保护、测量、远动等多元信息应用中。在此背景下，采样数据作为变电站信息的重要部分，其传输同步能够以多种方式实现。其中，基于软件的算法具有实现灵活、无硬件投资的优点。EC61850的核心可以总结为：1、通过定义公共数据模型CDC、兼容逻辑节点CPLN和兼容数据类型CPDC进行信息建模。2、通过定义抽象通信服务接口ACSI描述通信服务。3、通过定义特定通信服务映射SCSM实现具体协议的映射应用。IEC61850与传统的IEC60870-5-103对比，最大的特点是它不仅是一个通信规约，而且还是一个面向变电站自动化***对象的标准。数字化变电站的突出特点体现在设备信息及传输的数字化，特别是以太网通信技术的深入应用，为信息、模型和服务的标准化提供了可能。IEC61850正是在这种背景下对变电站通信网络和***进行了具体规定。根据逻辑层次，IEC61850对变电站架构体系各层的信息流进行了规范。

本发明设计的电气化铁路数字化牵引变电所的备用电源，主要有供电网络、和控制供电网络的1#主变主保护装置、2#主变主保护装置、1#主变后备保护装置、2#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置、2#主变本体保护装置、1#主变高压侧智能组件、2#主变高压侧智能组件、1#主变低压侧a相智能组件、2#主变低压侧a相智能组件和1#主变低压侧b相智能组件、2#主变低压侧b相智能组件、通过GOOSE网（过程层网络）连接。

主变低压侧α相智能组件包括1#主变低压侧α相智能组件和2#主变低压侧α相智能组件，主变低压侧β相智能组件包括1#主变低压侧β相智能组件和2#主变低压侧β相智能组件，1#主变低压侧α相智能组件采集断路器3QF的电压电流、并控制断路器3QF的开断，2#主变低压侧α相智能组件采集断路器4QF的电压电流、并控制断路器4QF的开断，1#主变低压侧β相智能组件采集断路器5QF的电压电流、并控制断路器5QF的开断，2#主变低压侧β相智能组件采集断路器6QF的电压电流、并控制断路器6QF的开断。

在1#进线上，隔离开关1QS、断路器1QF位于主变压器1B的高压侧，断路器3QF、断路器5QF位于主变压器1B的低压侧，在2#进线上，隔离开关2QS、断路器2QF位于主变压器2B的高压侧，断路器4QF、断路器6QF位于主变压器2B的低压侧，同时采用跨线隔离开关3QS开切换1#进线和2#进线，正常变电所供电有四种方式：1#进线+1#主变、1#进线+2#主变、2#进线+2#主变、2#进线+1#主变；假设1#进线上的断路器1QF或/和断路器3QF或/和断路器5QF发生故障，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从2号线切换进入，形成1#进线+2#主变的进线模式；假设2#进线上的断路器2QF或/和断路器4QF或/和路器6QF发生故障，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从1号线切换进入，形成2#进线+1#主变的进线模式；假设1#进线中的主变压器1B发生故障，主变压器2B被保护，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从2号线切换进入，形成1#进线+2#主变的进线模式；假设2#进线中的主变压器2B发生故障，主变压器2B被保护，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从1号线切换进入，形成2#进线+1#主变的进线模式。

所述主变主保护装置包括1#主变主保护装置和2#主变主保护装置，1#主变主保护装置，主变后备保护装置包括1#主变后备保护装置和2#主变后备保护装置，主变本体保护装置包括1#主变本体保护装置和2#主变本体保护装置，1#主变主保护装置、1#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置均对应控制主变压器1B，2#主变主保护装置、2#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置均对应控制主变压器2B。

还包括主变中性点隔离开关和变轨回流隔离开关，主变高压侧智能组件采集中性点隔离开关的电流电压、并控制中性点隔离开关的开断，主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件采集变轨回流隔离开关的电流电压、并控制变轨回流隔离开关的开断，主变中性点隔离开关包括主变中性点隔离开关7QS和主变中性点隔离开关8QS，主变中性点隔离开关7QS与主变压器1B的中性点连接后接地，主变中性点隔离开关8QS与主变压器2B的中性点连接后接地，变轨回流隔离开关包括变轨回流隔离开关9QS和变轨回流隔离开关10QS，变轨回流隔离开关9QS与主变压器1B的变轨回流点连接后接地，变轨回流隔离开关10QS与主变压器2B的变轨回流点连接后接地。

所述铁路数字化牵引变电所的备用电源的自投方法，包括如下步骤：

S1：对变电所进行供电方式进行分析，生成供电网络；

S2：识别供电网络中隔离开关和断路器、变压器、α相线路和β相线路运行方式，并记录所有隔离开关和断路器的开关初始状态，通过隔离开关和断路器的位置情况、隔离开关和断路器的电压情况，从而判断1#进线或2#进线为投运，否则为停运；

S3：当变电所发生故障，判断是进线故障跳闸还是主变压器故障跳闸，若发生进线故障跳闸则转步骤S4，若发生主变故障跳闸则转步骤S7；

S4：当变电所发生进线故障跳闸后，判断另一进线工作电源是否正常带电，若另一进线工作电源正常，则转步骤S5，若另一进线工作电源无压，则转步骤S6；

S5：若另一进线工作电源正常带电，则通过备自投装置切除有故障进线，通过控制跨线隔离开关3QS的开断，使得自动投切到另一进线上，使变电所快速恢复正常供电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S6：若另一进线工作电源也无压，则通过备自投装置切除有故障进线，不投切到另一进线上，变电所全所停电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S7：当变电所发生主变压器故障跳闸后，判断另一台主变压器是否工作正常。若另一主变压器工作正常，则转步骤S8，若另一主变压器工作不正常，则转步骤S9；

S8：若另一主变压器工作正常，则通过备自投装置切除有故障的主变压器，通过控制跨线隔离开关3QS的开断，使得自动投切到另一主变压器上，使变电所快速恢复正常供电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S9：若另一主变压器工作不正常，则通过备自投装置切除有故障的主变压器，不投切到另一主变压器上，变电所全所停电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S10：备自投装置自动投切过程结束。

在步骤S2中，备自投装置通过GOOSE网络和智能组件采集各个隔离开关、断路器的电流电压，智能组件包括主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件。

在步骤S2中，备自投装置通过GOOSE网络和主变主保护装置、主变后备保护装置、变压器本体保护装置采集主变压器的保护动作信息及进线的电压信息。

在步骤S5、步骤S6、步骤S8、步骤S9中，备自投装置通过GOOSE网络发送分合闸命令给智能组件，智能组件控制所对应受控的隔离开关、断路器进行分合闸操作，智能组件包括主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件。

本发明的有益效果：本发明公开了一种电气化铁路数字化牵引变电所的备用电源自投方法，克服常规备自投电缆复杂，电缆异常不能自检，设计、施工、调试、维护麻烦等缺点，基于网络GOOSE通信机制的备自投控制，通过GOOSE通信网传输分合闸命令和采集信号代替了常规备自投装置的硬接线通信方式，省去了所内装置至开关、保护装置与备自投装置之间的大量复杂控制电缆，备自投装置只需一根光纤通过过程层网络实现与外部智能组件及其他智能IED的连接。实现网络实时智能监测，GOOSE通过通信过程中的不断监测GOOSE心跳报文，一旦发现通信异常立即报告，实现了装置间二次回路的智能化监测，提高了控制信号传输的可靠性，降低运维难度。实现运行状态智能自适应，通过GOOSE实时报文，变电所可实时识别当前运行状态，根据运行状态智能选择自投方式，保证自投功能的适应性和正确性。该备用电源自投方法能够保证变电所对铁路接触网迅速恢复正常供电，继续为电力机车安全可靠地输送电能。

附图说明

图1为供电网络的电路示意图。

图2为自投控制***的结构示意图。

图3为自投控制***的数据流向示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1和图2和图3所示：

铁路数字化牵引变电所的备用电源***，包括供电网络，供电网络包括1#进线和2#进线，1#进线包括依次串联的隔离开关1QS、断路器1QF、主变压器1B，主变压器1B的高压侧与断路器1QF连接，主变压器1B的低压侧通过断路器3QF连接α相线路，主变压器1B的低压侧通过断路器5QF连接β相线路；2#进线包括依次串联的隔离开关2QS、断路器2QF、主变压器2B，主变压器2B的高压侧与断路器2QF连接，主变压器2B的低压侧通过断路器4QF连接α相线路，主变压器2B的低压侧通过断路器6QF连接β相线路，隔离开关1QS和断路器1QF之间的连接点为点A，隔离开关2QS和断路器2QF之间的连接点为点Ｂ，点Ａ通过跨线隔离开关3QS与点Ｂ连接；还包括自投控制***，所述自投控制***包括备自投装置，备自投装置通过GOOSE网与主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件连接；主变高压侧智能组件包括1#高压侧智能组件和2#高压侧智能组件，1#高压侧智能组件采集1#高压侧设备的电压电流、并控制1#高压侧设备的开断，1#高压侧设备包括隔离开关1QS和断路器1QF、跨线隔离开关3QS，2#高压侧智能组件采集2#高压侧设备的电压电流、并控制2#高压侧设备的开断，2#高压侧设备包括隔离开关2QS和断路器2QF、跨线隔离开关3QS，主变低压侧α相智能组件采集α相低压侧设备并控制α相低压侧设备的开断，α相低压侧设备包括断路器3QF和断路器4QF，主变低压侧β相智能组件采集β相低压侧设备并控制β相低压侧设备的开断，β相低压侧设备包括断路器5QF和断路器6QF；备自投装置通过GOOSE网与主变主保护装置、主变后备保护装置、主变本体保护装置连接，主变主保护装置作为主变压器的主保护装置，实现差动速断保护、比率差动保护；主变后备保护装置作为主变压器的后备保护装置，实现高压侧过流保护、低压侧过流保护、零序过流保护、低压侧过电压保护、过负荷保护、失压保护；主变本体保护装置作为主变压器的非电量保护装置，实现非电量保护；所述主变压器包括主变压器1B和主变压器2B。

本发明的设计原理为：变电所主变间隔一次设备的智能组件采集间隔内的断路器和隔离开关（开关、刀闸）等状态量并以GOOSE报文发送到变电所过程层网络，数字化的备自投装置从过程层网络采集一次设备信息及其它智能组件发送来的GOOSE动作信息，实现对牵引变电所备用电源自动投切。这种牵引变电所数字化备自投的方法，通过GOOSE通信网传输分合闸命令和采集信号代替了常规备自投装置的硬接线通信方式，省去了所内装置至开关、保护装置与备自投装置之间的大量复杂控制电缆，备自投装置只需一根光纤通过过程层网络实现与外部智能组件及其他智能IED的连接。另外GOOSE通过通信过程中的不断自检，实现了装置间二次回路的智能化监测，提高了控制信号传输的可靠性。GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent）是面向通用对象的变电站通用事件的简称，它是IEC61850中的一种快速报文传输机制，用于传输变电站IED中间的重要的实时性信号。

本发明设计的电气化铁路数字化牵引变电所的备用电源，主要有供电网络、和控制供电网络的1#主变主保护装置、2#主变主保护装置、1#主变后备保护装置、2#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置、2#主变本体保护装置、1#主变高压侧智能组件、2#主变高压侧智能组件、1#主变低压侧a相智能组件、2#主变低压侧a相智能组件和1#主变低压侧b相智能组件、2#主变低压侧b相智能组件、通过GOOSE网（过程层网络）连接。

主变低压侧α相智能组件包括1#主变低压侧α相智能组件和2#主变低压侧α相智能组件，主变低压侧β相智能组件包括1#主变低压侧β相智能组件和2#主变低压侧β相智能组件，1#主变低压侧α相智能组件采集断路器3QF的电压电流、并控制断路器3QF的开断，2#主变低压侧α相智能组件采集断路器4QF的电压电流、并控制断路器4QF的开断，1#主变低压侧β相智能组件采集断路器5QF的电压电流、并控制断路器5QF的开断，2#主变低压侧β相智能组件采集断路器6QF的电压电流、并控制断路器6QF的开断。

在1#进线上，隔离开关1QS、断路器1QF位于主变压器1B的高压侧，断路器3QF、断路器5QF位于主变压器1B的低压侧，在2#进线上，隔离开关2QS、断路器2QF位于主变压器2B的高压侧，断路器4QF、断路器6QF位于主变压器2B的低压侧，同时采用跨线隔离开关3QS开切换1#进线和2#进线，正常变电所供电有四种方式：1#进线+1#主变、1#进线+2#主变、2#进线+2#主变、2#进线+1#主变；假设1#进线上的断路器1QF或/和断路器3QF或/和断路器5QF发生故障，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从2号线切换进入，形成1#进线+2#主变的进线模式；假设2#进线上的断路器2QF或/和断路器4QF或/和路器6QF发生故障，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从1号线切换进入，形成2#进线+1#主变的进线模式；假设1#进线中的主变压器1B发生故障，主变压器2B被保护，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从2号线切换进入，形成1#进线+2#主变的进线模式；假设2#进线中的主变压器2B发生故障，主变压器2B被保护，则备自投装置控制1#主变高压侧智能组件或/和2#主变高压侧智能组件闭合跨线隔离开关3QS，使得电流从1号线切换进入，形成2#进线+1#主变的进线模式。

所述主变主保护装置包括1#主变主保护装置和2#主变主保护装置，1#主变主保护装置，主变后备保护装置包括1#主变后备保护装置和2#主变后备保护装置，主变本体保护装置包括1#主变本体保护装置和2#主变本体保护装置，1#主变主保护装置、1#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置均对应控制主变压器1B，2#主变主保护装置、2#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置均对应控制主变压器2B。

还包括主变中性点隔离开关和变轨回流隔离开关，主变高压侧智能组件采集中性点隔离开关的电流电压、并控制中性点隔离开关的开断，主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件采集变轨回流隔离开关的电流电压、并控制变轨回流隔离开关的开断，主变中性点隔离开关包括主变中性点隔离开关7QS和主变中性点隔离开关8QS，主变中性点隔离开关7QS与主变压器1B的中性点连接后接地，主变中性点隔离开关8QS与主变压器2B的中性点连接后接地，变轨回流隔离开关包括变轨回流隔离开关9QS和变轨回流隔离开关10QS，变轨回流隔离开关9QS与主变压器1B的变轨回流点连接后接地，变轨回流隔离开关10QS与主变压器2B的变轨回流点连接后接地。

所述铁路数字化牵引变电所的备用电源的自投方法，包括如下步骤：

S1：对变电所进行供电方式进行分析，生成供电网络；

S2：识别供电网络中隔离开关和断路器、变压器、α相线路和β相线路运行方式，并记录所有隔离开关和断路器的开关初始状态，通过隔离开关和断路器的位置情况、隔离开关和断路器的电压情况，从而判断1#进线或2#进线为投运，否则为停运；

S3：当变电所发生故障，判断是进线故障跳闸还是主变压器故障跳闸，若发生进线故障跳闸则转步骤S4，若发生主变故障跳闸则转步骤S7；

S4：当变电所发生进线故障跳闸后，判断另一进线工作电源是否正常带电，若另一进线工作电源正常，则转步骤S5，若另一进线工作电源无压，则转步骤S6；

S5：若另一进线工作电源正常带电，则通过备自投装置切除有故障进线，通过控制跨线隔离开关3QS的开断，使得自动投切到另一进线上，使变电所快速恢复正常供电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S6：若另一进线工作电源也无压，则通过备自投装置切除有故障进线，不投切到另一进线上，变电所全所停电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S7：当变电所发生主变压器故障跳闸后，判断另一台主变压器是否工作正常。若另一主变压器工作正常，则转步骤S8，若另一主变压器工作不正常，则转步骤S9；

S8：若另一主变压器工作正常，则通过备自投装置切除有故障的主变压器，通过控制跨线隔离开关3QS的开断，使得自动投切到另一主变压器上，使变电所快速恢复正常供电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S9：若另一主变压器工作不正常，则通过备自投装置切除有故障的主变压器，不投切到另一主变压器上，变电所全所停电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S10：备自投装置自动投切过程结束。

在步骤S2中，备自投装置通过GOOSE网络和智能组件采集各个隔离开关、断路器的电流电压，智能组件包括主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件。

在步骤S2中，备自投装置通过GOOSE网络和主变主保护装置、主变后备保护装置、变压器本体保护装置采集主变压器的保护动作信息及进线的电压信息。

在步骤S5、步骤S6、步骤S8、步骤S9中，备自投装置通过GOOSE网络发送分合闸命令给智能组件，智能组件控制所对应受控的隔离开关、断路器进行分合闸操作，智能组件包括主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.铁路数字化牵引变电所的备用电源***，其特征在于：包括供电网络，供电网络包括1#进线和2#进线，1#进线包括依次串联的隔离开关1QS、断路器1QF、主变压器1B，主变压器1B的高压侧与断路器1QF连接，主变压器1B的低压侧通过断路器3QF连接α相线路，主变压器1B的低压侧通过断路器5QF连接β相线路；2#进线包括依次串联的隔离开关2QS、断路器2QF、主变压器2B，主变压器2B的高压侧与断路器2QF连接，主变压器2B的低压侧通过断路器4QF连接α相线路，主变压器2B的低压侧通过断路器6QF连接β相线路，隔离开关1QS和断路器1QF之间的连接点为点A，隔离开关2QS和断路器2QF之间的连接点为点Ｂ，点Ａ通过跨线隔离开关3QS与点Ｂ连接；还包括自投控制***，所述自投控制***包括备自投装置，备自投装置通过GOOSE网与主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件连接；主变高压侧智能组件包括1#高压侧智能组件和2#高压侧智能组件，1#高压侧智能组件采集1#高压侧设备的电压电流、并控制1#高压侧设备的开断，1#高压侧设备包括隔离开关1QS和断路器1QF、跨线隔离开关3QS，2#高压侧智能组件采集2#高压侧设备的电压电流、并控制2#高压侧设备的开断，2#高压侧设备包括隔离开关2QS和断路器2QF、跨线隔离开关3QS，主变低压侧α相智能组件采集α相低压侧设备并控制α相低压侧设备的开断，α相低压侧设备包括断路器3QF和断路器4QF，主变低压侧β相智能组件采集β相低压侧设备并控制β相低压侧设备的开断，β相低压侧设备包括断路器5QF和断路器6QF；备自投装置通过GOOSE网与主变主保护装置、主变后备保护装置、主变本体保护装置连接，主变主保护装置作为主变压器的主保护装置，实现差动速断保护、比率差动保护；主变后备保护装置作为主变压器的后备保护装置，实现高压侧过流保护、低压侧过流保护、零序过流保护、低压侧过电压保护、过负荷保护、失压保护；主变本体保护装置作为主变压器的非电量保护装置，实现非电量保护；所述主变压器包括主变压器1B和主变压器2B。

2.根据权利要求1所述的铁路数字化牵引变电所的备用电源***，其特征在于：主变低压侧α相智能组件包括1#主变低压侧α相智能组件和2#主变低压侧α相智能组件，主变低压侧β相智能组件包括1#主变低压侧β相智能组件和2#主变低压侧β相智能组件，1#主变低压侧α相智能组件采集断路器3QF的电压电流、并控制断路器3QF的开断，2#主变低压侧α相智能组件采集断路器4QF的电压电流、并控制断路器4QF的开断，1#主变低压侧β相智能组件采集断路器5QF的电压电流、并控制断路器5QF的开断，2#主变低压侧β相智能组件采集断路器6QF的电压电流、并控制断路器6QF的开断。

3.根据权利要求1所述的铁路数字化牵引变电所的备用电源***，其特征在于：所述主变主保护装置包括1#主变主保护装置和2#主变主保护装置，1#主变主保护装置，主变后备保护装置包括1#主变后备保护装置和2#主变后备保护装置，主变本体保护装置包括1#主变本体保护装置和2#主变本体保护装置，1#主变主保护装置、1#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置均对应控制主变压器1B，2#主变主保护装置、2#主变后备保护装置、1#主变本体保护装置均对应控制主变压器2B。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的铁路数字化牵引变电所的备用电源***，其特征在于：还包括主变中性点隔离开关和变轨回流隔离开关，主变高压侧智能组件采集中性点隔离开关的电流电压、并控制中性点隔离开关的开断，主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件采集变轨回流隔离开关的电流电压、并控制变轨回流隔离开关的开断，主变中性点隔离开关包括主变中性点隔离开关7QS和主变中性点隔离开关8QS，主变中性点隔离开关7QS与主变压器1B的中性点连接后接地，主变中性点隔离开关8QS与主变压器2B的中性点连接后接地，变轨回流隔离开关包括变轨回流隔离开关9QS和变轨回流隔离开关10QS，变轨回流隔离开关9QS与主变压器1B的变轨回流点连接后接地，变轨回流隔离开关10QS与主变压器2B的变轨回流点连接后接地。

5.基于权利要求1-4中任意一项所述的铁路数字化牵引变电所的备用电源***的自投方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对变电所进行供电方式进行分析，生成供电网络；

S2：识别供电网络中隔离开关和断路器、变压器、α相线路和β相线路运行方式，并记录所有隔离开关和断路器的开关初始状态，通过隔离开关和断路器的位置情况、隔离开关和断路器的电压情况，从而判断1#进线或2#进线为投运，否则为停运；

S3：当变电所发生故障，判断是进线故障跳闸还是主变压器故障跳闸，若发生进线故障跳闸则转步骤S4，若发生主变故障跳闸则转步骤S7；

S4：当变电所发生进线故障跳闸后，判断另一进线工作电源是否正常带电，若另一进线工作电源正常，则转步骤S5，若另一进线工作电源无压，则转步骤S6；

S5：若另一进线工作电源正常带电，则通过备自投装置切除有故障进线，通过控制跨线隔离开关3QS的开断，使得自动投切到另一进线上，使变电所快速恢复正常供电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S6：若另一进线工作电源也无压，则通过备自投装置切除有故障进线，不投切到另一进线上，变电所全所停电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S7：当变电所发生主变压器故障跳闸后，判断另一台主变压器是否工作正常,

若另一主变压器工作正常，则转步骤S8，若另一主变压器工作不正常，则转步骤S9；

S8：若另一主变压器工作正常，则通过备自投装置切除有故障的主变压器，通过控制跨线隔离开关3QS的开断，使得自动投切到另一主变压器上，使变电所快速恢复正常供电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S9：若另一主变压器工作不正常，则通过备自投装置切除有故障的主变压器，不投切到另一主变压器上，变电所全所停电，同时备自投装置发动作信号给后台及调度；

S10：备自投装置自动投切过程结束。

6.根据权利要求5所述的自投方法，其特征在于：在步骤S2中，备自投装置通过GOOSE网络和智能组件采集各个隔离开关、断路器的电流电压，智能组件包括主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件。

7.根据权利要求5所述的自投方法，其特征在于：在步骤S2中，备自投装置通过GOOSE网络和主变主保护装置、主变后备保护装置、变压器本体保护装置采集主变压器的保护动作信息及进线的电压信息。

8.根据权利要求5所述的自投方法，其特征在于：在步骤S5、步骤S6、步骤S8、步骤S9中，备自投装置通过GOOSE网络发送分合闸命令给智能组件，智能组件控制所对应受控的隔离开关、断路器进行分合闸操作，智能组件包括主变高压侧智能组件、主变低压侧α相智能组件、主变低压侧β相智能组件。