全贯通式柔性交流牵引供电多重化冗余站级系统的制作方法

所属的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

背景技术：

1、传统电气化铁路牵引供电系统采用2路外电源接入，如图1所示，双牵引主变为主备方式实现设备冗余供电，由于电分相与分区所的存在，只能实现所内供电设备冗余，所间无冗余的供电方式进行牵引供电。如图1所示，若传统牵引所1故障，则需要通过投切dl7开关实现牵引所越区为h2段供电，同时通过投切母联开关96/97实现为h1段供电。

2、由于铁路接触网存在电分相，不同牵引所之间存在分区所。当牵引所内单台牵引主变故障时，需要进行备自投投切，导致接触网出现间歇性无电；另外当整个牵引所双台牵引主变均故障时，由于分区所存在，所间只能通过倒闸越区供电，在倒闸期间也会导致接触网出现间歇性无电。另外由于接触网电分相与分区所的存在，使得接触网存在无电区，导致列车运行效率及可靠性降低。

3、目前所有同相供电技术中都是采用传统异相同相供电2路外电源及2个牵引变主备方式进行设备方式进行同相技术改造工作，对单个牵引所均需要2路外电源进行供电，接入外电源与牵引主变数量多，导致牵引供电系统成本投资成本成倍增加，造成资源浪费。

4、现有技术虽然实现了站级控保装置对贯通同相供电设备的实时信息监控，控制指令发送，实时的上传贯通同相供电系统的运行数据。现有技术方案缺少主备切换，双存储器，双通信系统，当站级操作系统中的任何电气环节出现故障时，控制系统都会发生故障，导致设备故障无法运行，站级操作系统的可靠性与稳定性比较低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，即现有异相与同相牵引供电系统中2路外电源接入资源浪费问题，牵引所所间供电无冗余，牵引所供电控制系统可靠性低问题，本发明提供了一种全贯通冗余式牵引供电系统、控制及设备，所述系统包括：

2、多个牵引所、牵引主变、静止功率转化器和上网开关；

3、每个牵引所经由1路外电源接入，外电源通过输入断路器连接至牵引主变的高压侧；

4、牵引主变的低压侧连接至静止功率转化器的整流侧；

5、其中，每个静止功率转化器包括16个逆变模块构成，逆变模块与控制器进行双传输通道冗余连接；

6、静止功率转化器的整流侧模块与逆变侧模块通过软连接铜排进行相连；

7、静止功率转化器的逆变侧模块级联后通过上网开关连接至接触网的上网母线；

8、所述静止功率转化器，基于控制系统控制；

9、各牵引所对应的接触网线段之间贯通。

10、进一步的，所述静止功率转化器，具体包括：

11、基于16个整流侧模块与16个逆变侧模块构成；

12、每个整流侧模块和逆变侧模块均为igbt并联h桥连接。

13、进一步的，所述多个牵引所，均配置冗余时钟系统；

14、每个所述冗余时钟系统，包括第一主时钟和第二主时钟；

15、第一主时钟和第二主时钟均通过gps或北斗系统发出的同步授时信号进行时钟同步；

16、当接收到所述授时信号时，第一主时钟和第二主时钟输出高精度时间信号t，基于预设的频率计算不同时刻静止功率转化器的理想电压相位θ，并将所述理想电压相位θ发送至当前牵引所对应的静止功率转化器，保障所有牵引所输出相同相位；

17、当任意一个主时钟发生故障，自动切换另一主时钟；

18、若任一牵引所的gps或北斗系统发出的同步授时信号被遮挡或失去授时，则通过光纤通信的方式请求另一牵引所的理想电压相位θ；

19、通过所述冗余时钟系统提高供电距离，实现没有分区所的接触网的稳定供电。

20、进一步的，所述静止功率转化器，为双层结构，其中上层或下层分别设置8个整流侧模块和8个逆变侧模块，整流侧模块和逆变侧模块的排布顺序相同、位置并列。

21、进一步的，所述整流侧模块和逆变侧模块，均包括一组主收发信号高性能管线头和一组备收发信号高性能管线头；整流侧模块和逆变侧模块通过收发信号高性能管线头与控制器实现双传输通道冗余。

22、进一步的，所述控制器，包括：

23、核心主控板，所述主控板包括acn05控制器和bcn05控制器；

24、其中acn05控制器包括aof1主脉冲板、aof2主脉冲板、aof3主脉冲板和aof4主脉冲板，并与主收发信号高性能管线头连接；

25、其中bcn05控制器包括bof1主脉冲板、bof2主脉冲板、bof3主脉冲板和bof4主脉冲板，并与备收发信号高性能管线头连接。

26、进一步的，所述控制器，具体包括：

27、acn05控制器、bcn05控制器、双通信驱动系统、a多重化冗余操作系统、b多重化冗余操作系统、测控装置a和测控装置b；

28、其中acn05控制器的1zt1与整流侧模块的z1r1相连，acn05控制器的1zr1与整流侧模块z1的t1相连，acn05控制器的1nt1与逆变侧模块n1的r1相连，acn05控制器的1nr1与逆变侧模块n1的t1相连；

29、bcn05控制器的1zr2与整流侧模块z1的t2相连，bcn05控制器的1zt2与整流侧模块z1的r2相连，bcn05控制器的1nr2与逆变侧模块n1的t2相连，bcn05控制器的1nt2与逆变侧模块n1的r2相连；

30、acn05控制器与bcn05控制器通过背板电口相互连接；

31、acn05控制器与bcn05控制器，均分别单独同时连接至测控装置a和测控装置b；

32、双通信驱动系统，通过rs485连接至a多重化冗余操作系统；通过rs232连接至b多重化冗余操作系统；

33、a多重化冗余操作系统与b多重化冗余操作系统，通过实时切换通信连接。

34、进一步的，所述控制系统，具体包括：

35、用户登录模块，配置为启动系统后验证spc密钥，准许用户登录；

36、启动策略模块，配置为用户登录成功后，依据第一启动策略进行启动，在第一启动策略启动故障时切换第二启动策略；

37、冗余操作界面模块，配置为成功启动后，进入并显示站控操作系统的a多重化冗余操作系统和b多重化冗余操作系统；

38、冗余功能操作界面模块，配置为通过a多重化冗余操作系统或b多重化冗余操作系统接收用户的控制指令，并依据所述控制指令调整站控操作系统的控制器；

39、遥调量参数设置模块，配置为基于所述控制指令进行站控操作系统的遥调量参数设置；

40、遥信状态显示模块，用于显示站控操作系统的遥信参量；所述遥信参量包括：

41、遥测量数据显示模块，用于显示遥测量数据；

42、遥控量数据下发模块，配置为调用遥控指令函数并对站控操作系统进行控制指令下发。

43、进一步的，所述牵引所数量n≥2，且spc静止功率转化器采用m+2冗余模式。

44、用户登录模块，配置为启动系统后验证spc密钥，准许用户登录；

45、启动策略模块，配置为用户登录成功后，依据第一启动策略进行启动，在第一启动策略启动故障时切换第二启动策略；

46、冗余操作界面模块，配置为成功启动后，进入并显示站控操作系统的a多重化冗余操作系统和b多重化冗余操作系统；

47、冗余功能操作界面模块，配置为通过a多重化冗余操作系统或b多重化冗余操作系统接收用户的控制指令，并依据所述控制指令调整站控操作系统的控制器；

48、遥调量参数设置模块，配置为基于所述控制指令进行站控操作系统的遥调量参数设置；

49、遥信状态显示模块，用于显示站控操作系统的遥信参量；

50、遥测量数据下发模块，配置为调用遥控指令函数并对站控操作系统进行控制指令下发。

51、进一步的，所述用户登录模块，包括工程师登录模式和运维登录模式；

52、所述工程师登录模式，配置为允许登录用户进行观察spc运行状态、报警信息、控制设备开关、更改控制与保护参数和调试spc运行状态的动作；

53、所述运维登录模式，配置为允许登录用户进行观察spc运行状态、报警信息、控制设备开关的动作。

54、进一步的，所述启动策略模块，具体为当用户登录成功后，判断通信状态a和通信状态b是否正常；

55、若通信状态a和通信状态b均正常，则进入a多重化冗余操作系统进行系统监测，并以a站级控保装置与a测控装置进行spc控制；

56、若通信状态a或通信状态b有且仅有1个为正常的通信状态，以正常的通信状态对应的操作系统对应的站级控保装置与测控装置进行spc控制；

57、若通信状态a和通信状态b均故障，则进行故障报警，系统启动失败。

58、进一步的，所述a多重化冗余操作系统；

59、a多重化冗余操作系统包括，项目a多重化冗余操作系统和b多重化冗余操作系统切换，用于显示：通信状态、 60gt开关状态、70gt开关状态、10gt开关状态、60g开关状态、阀塔变流器整流逆变解锁状态、站控切换设置、测控切换设置、spc有功功率设置、测试选择通道设置、显示spc运行模式、控制模式选择、显示选择设置、spc调试模式选择、站控权控制、系控权控制、水冷装置启停控制按钮、输入开关60gt与70gt合分闸控制按钮、软启动开关10gt合分闸按钮、spc装置整流逆变解锁控制、输出开关柜合分闸按钮、系统控制复位按钮、预留按钮、spc系统16个阀组电压显示、spc系统16个阀组电流显示、spc-t运行状态、水冷装置运行状态、参数下发状态、测控报警1-4级、站控报警1-4级、站级控制器主备状态显示、测控控制器主备状态显示、显示spc系统输入电压/输出电压、显示he1、he2和he3霍尔电流数值。

60、进一步的，所述冗余功能操作界面模块，具体为：对第一保护参数、第二保护参数、第一控制参数、第二控制参数、故障信息、保护使能、数据显示、温度显示、第一整流状态、第二整流状态、第三整流状态、第四整流状态、第一逆变状态、第二逆变状态、第三逆变状态、第四逆变状态、串抗和阀组报警信息、测控报警信息、站控报警信息、阀组报警信息、i/o状态、三工位开关控制、断线报警信息进行显示。

61、进一步的，所述遥调量参数设置模块，用于通过对第一保护参数、第二保护参数、第一控制参数、第二控制参数、故障信息、保护使能、数据显示、温度显示、第一整流状态、第二整流状态、第三整流状态、第四整流状态、第一逆变状态、第二逆变状态、第三逆变状态、第四逆变状态、串抗和阀组报警信息、测控报警信息、站控报警信息、阀组报警信息、i/o状态、三工位开关控制、断线报警信息进行设置。

62、进一步的，所述遥调量参数设置模块，支持同时对a多重化冗余操作系统和b多重化冗余操作系统的遥调量进行输入，支持同时进行参数整定并赋值到通信状态a的变量和通信状态b的变量，并支持同时下发参数、参数变更、参数存储、调用配方存储函数和下发eeprom存储标志位，实现双存储系统。

63、进一步的，所述遥信状态显示模块，具体为：

64、对遥测数据信息进行显示，和通过双通信系统上传，并对a多重化冗余操作系统和b多重化冗余操作系统的数据进行整定显示。

65、进一步的，所述遥测量数据下发模块，用于通过调用指令函数对a多重化冗余操作系统或b多重化冗余操作系统的遥控指令进行下发，控制正常的通信状态对应的操作系统及对应的操作系统执行工作。

66、本发明的有益效果：

67、（1）本发明通过采用冗余时钟系统确保每个牵引所输出相同相位的电压，使得本发明的接触网能够增大供电距离进而实现取消电分相，的贯通供电。

68、（2）本发明独特地采用1路外电源代替传统2路外电源接入铁路牵引供电系统方式，实现全线外电源通过接触网贯通备用，实现牵引所之间冗余，可靠性高，任何1路外电源故障，即任何一个牵引所故障，接触网均无断电时间；并采用ab双重冗余控保和m+2模块冗余提升可靠性。

69、（3）本发明全贯通冗余式牵引供电系统可以减少外电源接入数量及牵引主变数量，减少约一半的牵引供电系统投资总额。取消电分相与分区所，车源网完全解耦。

70、（4）本发明实现了两种控制策略、控制器ab之间的并行冗余和交叉冗余，ab控制器之间可以进行数据交换与同步，可以快速准确的进行ab控制器切换，提高控制器的稳定性。

71、（5）本发明通过在登录系统时采用工程师登录模式和运维登录模型，防止对控制与保护参数进行更改引起的牵引系统故障，避免误操作。

72、（6）本发明采用串口双通信冗余技术进行数据交换，避免传统牵引供电系统中因通信故障导致供电设备停机问题，提高牵引供电系统通信的可靠性。

73、（7）本发明采用上位机配方存储技术于下位机eeprom存储技术相结合实现存储冗余，保障全贯通式柔性交流牵引供电系统数据的准确性。

74、（8）本发明通过上位机操作界面可以实时的观测全贯通式柔性交流牵引供电系统的运行状态，下发控制指令，可以实时的进行ab界面的切换，实现可视化冗余，提高柔性牵引供电系统的灵活性。