直流牵引供电系统实训平台及方法与流程

本发明属于电气实训设备，尤其涉及一种直流牵引供电系统实训平台及方法。

背景技术：

1、直流牵引供电系统是轨道交通牵引供电系统中最重要部分之一，为了保证列车正常运营、在故障情况下保证设备及人身安全，运维人员需要对直流牵引供电系统的工作原理和保护功能进行掌握和训练。目前，对于运维人员的教学有两种方式：一种是采用课件和模型进行教学，这种教学方式无法真实和直观了解直流牵引供电系统的工作原理，学员知识及实操技能的不足也存在非常大的安全隐患；另一种是采用1:1设备进行教学和实训，这种教学方式也仅仅是单台的直观了解和操作，不能通电，无法了解直流牵引供电系统的保护功能和原理，更无法进行直流牵引供电系统的故障处理和分析。

2、综上，现有的教学方式均无法对直流牵引供电系统的保护功能和原理进行了解，多数采用理论教学，无法进行故障模拟，更加无法引导学员进行故障处理和分析。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种直流牵引供电系统实训平台及方法，以解决传统教学方式无法了解直流牵引供电系统的保护功能和原理，更无法进行直流牵引供电系统的故障处理和分析的问题。

2、本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种直流牵引供电系统实训平台，包括工控机、模拟信号发生器、通讯管理机以及控制监控器；所述工控机与所述模拟信号发生器、通讯管理机和控制监控器连接；所述模拟信号发生器与所述直流牵引供电系统中各设备的保护隔离变送器连接；所述通讯管理机与所述直流牵引供电系统中各设备的继电保护装置连接；所述控制监控器与所述直流牵引供电系统中各设备的继电保护装置或断路器连接；

3、所述工控机，用于根据不同的故障模拟指令产生相应的控制信号；以及用于对所述通讯管理机传输的故障数据进行分析，并根据分析结果给出相应的提示，显示故障波形；

4、所述模拟信号发生器，用于在工控机的控制下给所述直流牵引供电系统中的各设备提供故障模拟信号；

5、所述通讯管理机，用于将所述直流牵引供电系统中各设备的故障数据传输给工控机；

6、所述控制监控器，用于在工控机的控制下控制所述直流牵引供电系统中对应设备的断路器进行分合闸。

7、进一步地，所述实训平台还包括与所述工控机连接的急停按钮，所述急停按钮用于在紧急情况下控制实训平台断电。

8、进一步地，所述实训平台还包括与所述工控机连接的辅助按钮，所述辅助按钮包括复位按钮和启动按钮，所述复位按钮用于试验完成后控制整个实训平台的信号复位，所述启动按钮用于控制实训平台启动。

9、进一步地，所述实训平台还包括与所述工控机连接的指示灯，所述指示灯用于在工控机给出提示的同时给出灯光指示。

10、基于同一构思，本发明还提供一种直流牵引供电系统实训平台的控制方法，所述实训平台包括工控机、模拟信号发生器、通讯管理机以及控制监控器；所述工控机与所述模拟信号发生器、通讯管理机和控制监控器连接；所述模拟信号发生器与所述直流牵引供电系统中各设备的保护隔离变送器连接；所述通讯管理机与所述直流牵引供电系统中各设备的继电保护装置连接；所述控制监控器与所述直流牵引供电系统中各设备的继电保护装置或断路器连接；

11、所述控制方法包括以下步骤：

12、所述工控机根据故障模拟指令产生控制信号；

13、所述模拟信号发生器在所述控制信号的控制下产生故障模拟信号，并将所述故障模拟信号输入至所述直流牵引供电系统中对应设备的保护隔离变送器；所述控制监控器在所述控制信号的控制下控制所述直流牵引供电系统中对应设备的断路器合闸；

14、所述直流牵引供电系统中对应设备的继电保护装置判断是否满足对应的发生要求，在满足对应的发生要求时，所述直流牵引供电系统中对应设备的继电保护装置启动故障录波且故障保护发生；

15、所述直流牵引供电系统中对应设备的继电保护装置将故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

16、所述工控机对所述故障数据进行分析，并根据分析结果给出提示，显示对应的故障波形。

17、进一步地，当所述直流牵引供电系统中的设备为直流进线柜，且所述故障模拟指令为第一故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

18、所述工控机根据第一故障模拟指令产生第一控制信号；

19、所述模拟信号发生器在所述第一控制信号的控制下产生第一故障模拟信号，并将所述第一故障模拟信号输入至所述直流进线柜的电流保护隔离变送器；所述控制监控器在所述第一控制信号的控制下控制所述直流进线柜的断路器合闸；

20、所述直流进线柜的继电保护装置判断是否满足逆流保护发生要求，在满足逆流保护发生要求时，所述直流进线柜的继电保护装置启动故障录波且逆流保护发生；

21、所述直流进线柜的继电保护装置将逆流保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

22、所述工控机对所述逆流保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出逆流保护相关提示，显示逆流保护故障波形。

23、进一步地，当所述直流牵引供电系统中的设备为直流馈线柜，且所述故障模拟指令为第二故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

24、所述工控机根据第二故障模拟指令产生第二控制信号；

25、所述模拟信号发生器在所述第二控制信号的控制下产生第二故障模拟信号，并将所述第二故障模拟信号输入至所述直流馈线柜的电流保护隔离变送器；所述控制监控器在所述第二控制信号的控制下控制所述直流馈线柜的断路器合闸；

26、所述直流馈线柜的继电保护装置判断是否满足瞬时过电流保护发生要求，在满足瞬时过电流保护发生要求时，所述直流馈线柜的继电保护装置启动故障录波且瞬时过电流保护发生；

27、所述直流馈线柜的继电保护装置将瞬时过电流保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

28、所述工控机对所述瞬时过电流保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出瞬时过电流保护相关提示，显示瞬时过流保护故障波形；

29、所述直流馈线柜的继电保护装置判断是否达到重合闸条件，当达到重合闸条件时，直流馈线柜的继电保护装置将控制直流馈线柜的断路器进行重合闸，同时重合闸指令通过通讯管理机传输给工控机，工控机根据重合闸指令给出重合闸提示；当未达到重合闸条件时，直流馈线柜的继电保护装置控制直流馈线柜的闭锁断路器分闸；

30、当所述直流牵引供电系统中的设备为直流馈线柜，且所述故障模拟指令为第三故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

31、所述工控机根据第三故障模拟指令产生第三控制信号；

32、所述模拟信号发生器在所述第三控制信号的控制下产生第三故障模拟信号，并将所述第三故障模拟信号输入至所述直流馈线柜的电流保护隔离变送器；所述控制监控器在所述第三控制信号的控制下控制所述直流馈线柜的断路器合闸；

33、所述直流馈线柜的继电保护装置判断是否满足延时过电流保护发生要求，在满足延时过电流保护发生要求时，所述直流馈线柜的继电保护装置启动故障录波且延时过电流保护发生；

34、所述直流馈线柜的继电保护装置将延时过电流保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

35、所述工控机对所述延时过电流保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出延时过电流保护相关提示，显示延时过流保护故障波形；

36、当所述直流牵引供电系统中的设备为直流馈线柜，且所述故障模拟指令为第四故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

37、所述工控机根据第四故障模拟指令产生第四控制信号；

38、所述模拟信号发生器在所述第四控制信号的控制下产生第四故障模拟信号，并将所述第四故障模拟信号输入至所述直流馈线柜的电流保护隔离变送器；所述控制监控器在所述第四控制信号的控制下控制所述直流馈线柜的断路器合闸；

39、所述直流馈线柜的继电保护装置判断是否满足馈出母线电流增量保护发生要求，在满足馈出母线电流增量保护发生要求时，所述直流馈线柜的继电保护装置启动故障录波且馈出母线电流增量保护发生；

40、所述直流馈线柜的继电保护装置将馈出母线电流增量保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

41、所述工控机对所述馈出母线电流增量保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出馈出母线电流增量保护相关提示，显示馈出母线电流增量保护故障波形。

42、进一步地，当所述直流牵引供电系统中的设备为直流负极柜，且所述故障模拟指令为第五故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

43、所述工控机根据第五故障模拟指令产生第五控制信号；

44、所述模拟信号发生器在所述第五控制信号的控制下产生第五故障模拟信号，并将所述第五故障模拟信号输入至所述直流负极柜的电压保护隔离变送器；

45、所述直流负极柜的继电保护装置判断是否满足框架电压报警或跳闸保护发生要求，在满足框架电压报警或跳闸保护发生要求时，所述直流负极柜的继电保护装置启动故障录波且框架电压报警或跳闸保护发生；

46、所述直流负极柜的继电保护装置将框架电压报警和跳闸保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

47、所述工控机对所述框架电压报警和跳闸保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出框架电压报警和跳闸保护相关提示，显示框架电压报警和跳闸保护故障波形；

48、当所述直流牵引供电系统中的设备为直流负极柜，且所述故障模拟指令为第六故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

49、所述工控机根据第六故障模拟指令产生第六控制信号；

50、所述模拟信号发生器在所述第六控制信号的控制下产生第六故障模拟信号，并将所述第六故障模拟信号输入至所述直流负极柜的电流保护隔离变送器；

51、所述直流负极柜的继电保护装置判断是否满足框架电流跳闸保护发生要求，在满足框架电流跳闸保护发生要求时，所述直流负极柜的继电保护装置启动故障录波且框架电流跳闸保护发生；

52、所述直流负极柜的继电保护装置将框架电流跳闸保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

53、所述工控机对所述框架电流跳闸保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出框架电流跳闸保护相关提示，显示框架电流跳闸保护故障波形。

54、进一步地，当所述直流牵引供电系统中的设备为钢轨电位限制装置，且所述故障模拟指令为第七故障模拟指令时，所述控制方法包括以下步骤：

55、所述工控机根据第七故障模拟指令产生第七控制信号；

56、所述模拟信号发生器在所述第七控制信号的控制下产生第七故障模拟信号，并将所述第七故障模拟信号输入至所述钢轨电位限制装置的电流保护隔离变送器；

57、所述钢轨电位限制装置的继电保护装置判断是否满足ⅰ、ⅱ段电压保护发生要求，在满足ⅰ、ⅱ段电压保护发生要求时，所述钢轨电位限制装置的继电保护装置启动故障录波且ⅰ、ⅱ段电压保护发生；

58、所述钢轨电位限制装置的继电保护装置将ⅰ、ⅱ段电压保护故障数据通过通讯管理机传输给工控机；

59、所述工控机对所述ⅰ、ⅱ段电压保护故障数据进行分析，并根据分析结果给出ⅰ、ⅱ段电压保护相关提示，显示ⅰ、ⅱ段电压保护故障波形。

60、有益效果

61、与现有技术相比，本发明的优点在于：

62、本发明根据典型直流牵引供电系统进行1:1设备配置(即真实的直流牵引供电系统与与实训平台配套的直流牵引供电系统的一致)，能够根据直流牵引供电系统中的直流电压的1/10对设备进行一次供电，能够进行直流牵引供电系统的保护工作原理展示、故障模拟、故障处理和故障分析，使学员更好地掌握直流牵引供电系统的保护工作原理以及故障处理和分析，提高了学员掌握技能的速度。