一种基于牵引变电所的智能网络监测装置的制作方法

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统领域。具体涉及一种基于牵引变电所的智能网络监测装置。

背景技术：

目前电气化铁路供电系统已普遍采用有人值班牵引变电所，配电所和无人值班分区亭等管理模式，由铁路局调度中心的scada系统对铁路沿线变电所、分区亭内的运行工况进行集中监控。随着国家电气化铁路建设的大力发展，铁路沿线的牵引、开闭所及分区亭数目众多，地域分布广且很多地处偏远、人烟稀少区域，给铁路供电维护管理带来了诸多不便。因此当铁路供电scada网络通道节点设备(如通讯管理机)出现工作异常时，调度中心无法对所内设备进行远程操作，仅能依靠人力奔赴现场抢修，不仅延长故障修复时间，而且还会花费很大的成本和资源，严重影响了铁路供电及行车安全。为了节约人力成本，提高管理效率，缩短故障修复时间，可采用智能化监测、控制、管理技术，能够对所辖内牵引所亭内的重要网络设备进行实时监控与远程维护，这将大大减轻日常巡视检修人员的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产，为无人值守模式提供了完备、可靠的保障。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出了一种基于牵引变电所的智能网络监测装置，该网络检测装置基于原有铁路供电scada系统网络，综合监控网络通道内的通信报文，快速分析并处理调度和所内设备之间的网络故障，对所辖内牵引所亭内的重要网络设备进行实时监控与远程维护，降低电气化铁路的运营和维护成本。本装置提供了数据镜像、故障诊断、专家系统和智能管理等功能。

为达到以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于铁路牵引变电所的智能网络检测装置，通过所述工业交换机接入铁路供电scada系统网络，实时在线监测所内通信管理机及其与自动化设备的通讯工作状态，包括工业交换机、工控机、微断空开和电源模块，所述工控机分别与所述工业交换机、微断空开和电源模块相连，所述微断空开与所述电源模块相连；

所述工控机：采用64位多核处理器，负责网络数据的采集和处理、开入/开出扫描、网络对时和监控系统通信，通过优化的低功耗无风扇设计保证其在恶劣工况下也能长时间稳定运行；

所述工业交换机：采用低功耗、高性能的工业以太网交换机产品，支持多个百兆光口和电口。负责报文镜像，网络隔离及数据转发，能够实现铁路供电scada系统网络接入；

所述微断空开：负责远程遥控，自动控制，过流保护和短路保护；

所述电源模块包括开关电源和中间继电器，所述开关电源和中间继电器负责提供多路稳压电源，给所述网络检测装置各个模块供电。

所述网络检测装置通过实时监测铁路供电scada系统网络内的通信数据，可实现网络故障的快速分析和处理及所内设备的远程维护和管理，提高铁路供电scada系统网络的可靠性和稳定性，降低电气化铁路的运营和维护成本。

该网络检测装置提供了铁路scada网络通信数据镜像、网络故障诊断、故障分析和故障处理及恢复等功能。

该网络检测装置通过工业交换机接入铁路供电scada系统网络，利用端口镜像，获取供电网络内的所有报文信息，从而实现网间隔离，保证铁路供电调度scada数据通讯网与所内综自设备局域网之间独立运行，互不影响。

附图说明

图1为本实施例中基于铁路牵引变电所的智能网络检测装置的硬件结构图。

图2为本实施例中牵引变电所网络监测系统的结构原理图。

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，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

铁路牵引变电所智能网络检测装置，是在原有铁路供电scada系统网络的基础上，综合监控网络通道内的通信报文，快速分析并处理调度和所内设备之间的网络故障，实现对所辖内牵引所亭内的重要网络设备进行实时监控与远程维护。

本装置在总体设计时对各模块设计、程序执行、通信实现等方面均充分考虑了抗干扰的要求，装置整体抗干扰能力较强，不需加装另外的抗干扰器件。

如图1所示，本实施例中基于铁路牵引变电所的智能网络检测装置的硬件结构图，包括工业交换机、工控机、微断空开和电源模块，所述工控机分别与所述括工业交换机、微断空开和电源模块相连，所述微断空开与所述电源模块相连；所述电源模块包括开关电源和中间继电器；

工控机：装置的核心部件，采用64位多核处理器、大容量固态存储、可编程开入、开出等实现高性能、多功能的同时，通过优化的低功耗无风扇设计保证其在恶劣工况下也能长时间稳定运行。其功能包括网络数据的采集和处理、开入/开出扫描、网络对时和监控系统通信等，可实现各种复杂的故障处理及设备管理等功能。

工业交换机：采用低功耗、高性能的工业以太网交换机产品，支持多个百兆光口和电口。其功能主要包括报文镜像，网络隔离及数据转发，可实现铁路供电scada系统网络接入。

微断空开：负责远程遥控，自动控制，过流保护、短路保护等功能。

开关电源和中间继电器：提供多路稳压电源，给装置各个模块供电。

如图2所示，本实施例中牵引变电所网络监测系统的结构原理图，本装置通过工业交换机接入铁路供电scada网络，镜像网络中的所有数据。工控机对这些数据进行分析和处理，实现牵引所亭内的重要网络设备进行实时监控与远程维护。

下面结合附图2，对本装置的网络监测系统作进一步详述，智能网络检测装置通过路由器接入铁路供电scada系统网络，当牵引变电所内重要网络设备故障后，通过实时监控软件自动控制微断空开，并将开出分闸后，数秒后再次合闸，重新上电启动网络设备，恢复网络通信，所述智能网络检测装置的工业交换机与通信管理机相连，所述通信管理机由所述智能网络检测装置的微断空开的电源控制，所述智能网络检测装置解析并监视通信管理机，综合自动化设备通过交换机把自身的工作状态上传给所述通信管理机，所述智能网络检测装置的工控机通过工业交换机分析、监控所述通信管理机中的通信报文，分析所述铁路供电scada系统网络内的网络故障，实现实时监控与远程维护。

(1)、实时在线监测所内重要网络设备，如通信管理机及其与微机保护、测控装置等自动化设备的通讯工作状态。当所内重要网络设备故障后，通过实时监控软件自动控制微断空开，并将开出分闸后，5s后再次合闸，重新上电启动网络设备，快速恢复网络通信。

(2)、解析并监视通信管理机对调度中心操作命令上传、下达的整个执行过程，如检测到异常及故障出现，及时向有人值班的远端复视监控主站发出告警提示信息，同时本地日志保存过程记录以便故障回溯。

(3)、接收远端复视监控主站发出的对本所异常网络设备的故障修复处理，如接收到具体指令并通过必要的用户操作权限验证后，通过开出控制通信管理机电源遥控微断空开分合，从而完成对故障通信管理机的重新上电重启操作。

(4)、接收通讯管理机、微机保护、测控装置等设备发出的自检告警如开入、开出异常、ram出错等信息，并反馈到远端复视监控主站系统，提醒运营维护人员及时检修。

铁路scada系统网络在电气化铁路中有着不可替代的作用，是保障铁路安全可靠供电的基础。智能网络检测装置基于原有铁路供电scada系统网络，综合监控网络通道内的通信报文，快速分析并处理调度和所内设备之间的网络故障，对所辖内牵引所亭内的重要网络设备进行实时监控与远程维护。当铁路牵引变电所，配电所和无人值班分区亭内的重要通信设备(如通信管理机)故障时，scada系统网络中断，该装置会30s内重新启动所内通信设备，实现铁路scada系统网络中断时快速且有选择性的消除故障，恢复网络通信功能。当3min后网络故障仍旧不能恢复正常时，会根据实际情况上报调度中心，警告维护人员进行设备更换。此外该装置实时上报所内重要通信设备的运行状态，调度中心通过iec-104远动通道进行实时监控和维护。这将大大减轻日常巡视检修人员的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产，为无人值守模式提供了完备、可靠的保障。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。