CN102092315B - 一种可控硅自动停送电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控硅自动停送电装置，属于电子开关技术领域，包括载波发射机安装在矿用电机车上，其输出端a通过电机车上的集电弓与分区架空线连接，其输出端b通过电机车本体接地；开关主机分别安装在相应分区架空线所在巷道的墙壁上，其输入端通过接线端子PX1与直流电源连接，其输出端通过接线端子PX2与分区架空线连接，由设置在隔爆散热外壳中的载波接收机ZBJS，关断电路，漏电检测电路和主接线等构成的机芯组成；有益效果是实现了有机车时架空线路有电，无机车时架空线路无电的安全理念，远距离控制自动停送电开关导通与关断，具备漏电检测与闭锁功能，实现提高了直流架线供电的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动停送电开关，尤其涉及一种可控硅自动停送电装置，属于电子开关技术领域。
背景技术
矿山运输线或井下运输巷的电机车架空线需分段供电，特别是车场和人员过往频繁的区段，有关安全规程要求煤矿井下车地点必须设有安全设备，这对矿工的人身安全、生产安全和能源节约都有重大意义。
目前，煤矿普遍使用的分区开关设备均是通过人工操作，不仅影响工作效率，而且煤矿正在使用的老式直流架线自动停送电装置多采用ZC0系列直流接触器作开关元件，但是该开关元件功能简单，控制简陋，接线繁琐，缺少漏电闭锁与保护功能，在井下潮湿环境极易发生电弧飞溅，烧毁自动停送电开关等事故，给人员井下作业带来一定的安全隐患。
发明内容
针对上述现存的技术问题，本发明提供了一种可控硅自动停送电装置，适用于煤矿井下电机车直流架空线停送电操作，不仅有效的弥补了老式自动停送电装置的功能缺陷与安全缺陷，还实现直流架空线停送电无触点化，兼具漏电闭锁与报警功能。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：本发明包括载波发射机和开关主机，载波发射机安装在矿用电机车上，其输出端a通过电机车上的集电弓与分区架空线连接，其输出端b通过电机车本体接地；开关主机分别安装在相应分区架空线所在巷道的墙壁上，由设置在隔爆散热外壳中的载波接收机ZBJS，关断电路，漏电检测电路和主接线等构成的机芯组成，其输入端通过接线端子PX1与直流电源连接，其输出端通过接线端子PX2与分区架空线连接。
载波接收机ZBJS输入端a通过接线端子PX2与分区架空线连接，其输入端b与接地端GND连接，其输出端d与可编程序控制器LOGO！的输入端I2连接，其输入端e、c分别与DC/DC电源变换器Pow1的输出端L+1、com连接。
关断电路由两个继电器K1及其常开触点、一个电容器C1和一个电阻R1组成；继电器K1常开触点的一端与可控硅器件KP阳极A连接，其另一端与电阻R1的一端均连接到电容器C1的一端，电容器C1的另一端通过直流电流互感器HL与可控硅器件KP阴极K连接，电阻R1的另一端与接地端GND连接。
漏电检测电路由一个继电器K2及其常开触点、一个电阻R2串联组成；继电器K2一端通过电阻R2与接线端子PX2连接，其另一端与接地端GND连接。
主接线由熔断器RD、可控硅器件KP、触发器MB-1、可编程序控制器LOGO！、DC/DC电源变换器Pow1和信号指示牌XHP组成；接线端子PX1、熔断器RD、可控硅器件KP、直流电流互感器HL和接线端子PX2依次串联形成电机车主供电线路；接线端子PX1与直流电源连接；可控硅器件KP阳极A与熔断器RD一端连接，其阴极K与触发器MB-1的c端连接，阴极K的输出线穿过穿芯式电流互感器HL与接线端子PX2连接，其控制极G与触发器MB-1的m端连接；电流互感器HL输出端a与可编程序控制器的输入端I7连接；触发器MB-1的m端与可控硅器件KP控制极G连接，其c端与可控硅器件KP阴极K连接，其a端与可编程序控制器LOGO！输出端Q1连接，其b端接地；可编程序控制器LOGO！的输入端L+、com分别与DC/DC电源变换器Pow1的输出端L+1、com连接，其输出端Q2、Q3、Q4分别连接继电器K1、K2、K3后接地；DC/DC电源变换器Pow1的输入端与接线端子PX1连接，其输出端com接地；接线端子PX2与分区架空线连接。
本发明的工作原理是：整个电机车架空线据实际情况分为若干受控区段，并采取独立供电，每段分区架空线设置相应的开关主机，直流电源由变电所引出后须通过自动停送电开关输送到每段架空线上，相邻两段架空线之间通过绝缘木连接为一体。每段架空线的“停”、“送”电依赖于电机车发出信号控制开关主机来实现。
当电机车未驶进某段分区架空线时，该区的可控硅KP处于正向阻断状态，自动停送电开关为断开状态，仅由DC/DC电源变换器Pow1→载波接收机ZBJS→接线端子PX2→分区架空线输送+24V安全低压。
当电机车行驶至某段分区架空线时，启动电机车上的载波发射机，输出相应频率的高频信号，主机开关内的载波接收机ZBJS输入端a接受信号后，触发载波接收机ZBJS的输出继电器吸合，进一步，信号送入可编程控制器LOGO！输入端I2，由可编程控制器LOGO！经过程序处理，从输出端Q1向触发器MB-1输出信号，触发器MB-1开通，并向可控硅K P控制极G输出触发脉冲，可控硅KP立即导通，然后直流电输入接线端子PX1→熔断器RD→可控硅KP阳极A→可控硅KP阴极K→分区架空线，所控区段架空线带电，直流电再由分区架空线→电机车集电弓→电机车启动开关→电机车电动机，从而电机车正常工作。
当电机车上的载波发射机关断时，载波接收机ZBJS的继电器释放，可编程控制器LOGO！输出信号使得触发器MB-1关断，则可控硅KP控制极G无触发信号，同时可编程控制器LOGO！启动关断电路，在可控硅KP阴极K和阳极A间架施加反向电压，使得可控硅KP关断，此时分区架空线断开高压直流电源，仅由DC/DC电源变换器Pow1提供直流低压。
另外，在关断程序启动前2秒，可编程控制器LOGO！控制漏电检测程序运行，对架空线绝缘并进行在线检测。若检测结果为不漏电，则自动停送电装置在2秒后自动关断；若检测结果为漏电，则可编程控制器LOGO！接通报警单元并记忆，同时强行关断自动停送电装置。自动停送电装置关断后，可控硅KP阴极K通过限流电阻R1接地，自动停送电装置本体漏电检测程序运行，若检测到漏电电流大于国家规定值2.5mA，则接通报警单元报警。
本发明的有益效果是：载波开关的应用省略了在巷道中敷设控制线，实现远距离控制自动停送电开关导通与关断；利用大功率高反压可控硅实现直流架线停送电无触点化，杜绝电弧事故；具备架空线与自动停送电装置本体漏电检测与闭锁功能，提高直流架线供电的安全可靠性；安装方便，可靠灵敏，故障率低；实现了有机车时架空线路有电，无机车时架空线路无电的安全理念，保障煤矿架空线路用电的本质安全，避免和减少矿井人员触电伤亡的事故发生。
附图说明
图1为本发明的电路接线原理图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
包括载波发射机和开关主机，载波发射机安装在矿用电机车上，其输出端a通过电机车上的集电弓与分区架空线连接，其输出端b通过电机车本体接地；开关主机分别安装在相应分区架空线所在巷道的墙壁上，由设置在隔爆散热外壳中的载波接收机ZBJS，关断电路，漏电检测电路和主接线等构成的机芯组成，其输入端通过接线端子PX1与直流电源连接，其输出端通过接线端子PX2与分区架空线连接。
如图1所示，载波接收机ZBJS输入端a通过接线端子PX2与分区架空线连接，其输入端b与接地端GND连接，其输出端d与可编程序控制器LOGO！的输入端I2连接，其输入端e、c分别与DC/DC电源变换器Pow1的输出端L+1、com连接。
关断电路由两个继电器K1及其常开触点、一个电容器C1和一个电阻R1组成；继电器K1常开触点的一端与可控硅器件KP阳极A连接，其另一端与电阻R1的一端均连接到电容器C1的一端，电容器C1的另一端通过直流电流互感器HL与可控硅器件KP阴极K连接，电阻R1的另一端与接地端GND连接。
漏电检测电路由一个继电器K2及其常开触点、一个电阻R2串联组成；继电器K2一端通过电阻R2与接线端子PX2连接，其另一端与接地端GND连接。
主接线由熔断器RD、可控硅器件KP、触发器MB-1、可编程序控制器LOGO！、DC/DC电源变换器Pow1和信号指示牌XHP组成；接线端子PX1、熔断器RD、可控硅器件KP、直流电流互感器HL和接线端子PX2依次串联形成电机车主供电线路；接线端子PX1与直流电源连接；可控硅器件KP阳极A与熔断器RD一端连接，其阴极K与触发器MB-1的c端连接，阴极K的输出线穿过穿芯式电流互感器HL与接线端子PX2连接，其控制极G与触发器MB-1的m端连接；电流互感器HL输出端a与可编程序控制器的输入端I7连接；所述的触发器MB-1的m端与可控硅器件KP控制极G连接，其c端与可控硅器件KP阴极K连接，其a端与可编程序控制器LOGO！输出端Q1连接，其b端接地；可编程序控制器LOGO！的输入端L+、com分别与DC/DC电源变换器Pow1的输出端L+1、com连接，其输出端Q2、Q3、Q4分别连接继电器K1、K2、K3后接地；DC/DC电源变换器Pow1的输入端与接线端子PX1连接，其输出端com接地；接线端子PX2与分区架空线连接。
其中，载波接收机ZBJS和载波发射机用来发射和接受电机车的驶进信号；DC/DC电源变换器Pow1用于向分区架空线输送+24V安全低压；可编程序控制器LOGO！用于程序控制电路的通断信号；熔断器RD作为短路和过电流的保护器；可控硅KP用作无触点开关以快速接通或切断电路；触发器MB-1用来控制主回路可控硅的触发导通；电流互感器HL用于在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路；关断电路用于关闭可控硅KP无触点开关；漏检电路用于检测电路有无漏电情况。
本发明的工作工程：欲通过某段分区架线时，控制电机车上安装的载波发射机发射该段相应的频率，此时载波发射机就可向可编程控制器LOGO！发射信号，控制触发器MB-1向可控硅KP发出触发电流，使得可控硅KP导通，直流电源给所控区段架空线送电，位于所控区段的电机车正常工作。当电机车驶离该区段时，其上的载波发射机关断，载波接收机ZBJS的继电器释放，可编程控制器LOGO！输出信号使得触发器MB-1关断，则可控硅器件KP控制极G无触发信号，同时可编程控制器LOGO！启动关断电路，在可控硅KP阴极K和阳极A间架加反向电压，使得可控硅KP关断，此时分区架空线断开高压直流电源，仅由DC/DC电源变换器Pow1提供直流低压。
另外，在关断程序启动前2秒，可编程控制器LOGO！控制漏电检测程序运行，对架空接触线绝缘并进行在线检测。若检测结果为不漏电，则自动停送电装置在2秒后自动关断；若检测结果为漏电，则接通报警单元并记忆，同时强行关断自动停送电装置。自动停送电装置关断后，可控硅KP阴极K通过限流电阻R1接地，自动停送电装置本体漏电检测程序运行，若检测到漏电电流大于国家规定值2.SmA，则接通报警单元报警。
由于载波发射机的作用，当电机车到达某区段时，开关给该区段自动送电，以保证电机车行驶的需要；当电机车驶离该区段后，开关自动切断该区段的架空线电源，使得架空线平时不使用时处于无电状态。保证了线下行人和检修人员的人身安全。以可控硅器件KP作为主回路开关元件可实现直流架线供电电路无火花，无触点快速接通与关断，杜绝直流电弧事故。另外，漏电闭锁与报警功能对于提高安全用电水平，减少人身触电伤亡事故和设备漏电保护起着重要作用。
Claims (4)
1.一种可控硅自动停送电装置，包括载波发射机和开关主机；其特征在于所述的载波发射机安装在矿用电机车上，其输出端a通过电机车上的集电弓与分区架空线连接，其输出端b通过电机车本体接地；所述的开关主机分别安装在相应分区架空线所在巷道的墙壁上，其输入端通过接线端子PX1与直流电源连接，其输出端通过接线端子PX2与分区架空线连接，由设置在隔爆散热外壳中的载波接收机ZBJS、关断电路、漏电检测电路和主接线构成的机芯组成；所述的主接线由熔断器RD、可控硅器件KP、触发器MB-1、可编程序控制器LOGO！、DC/DC电源变换器Pow1和信号指示牌XHP组成；接线端子PX1、熔断器RD、可控硅器件KP、直流电流互感器HL和接线端子PX2依次串联形成电机车主供电线路；所述的接线端子PX1与直流电源连接；所述的可控硅器件KP阳极A与熔断器RD一端连接，其阴极K与触发器MB-1的c端连接，阴极K的输出线穿过穿芯式电流互感器HL与接线端子PX2连接，其控制极G与触发器MB-1的m端连接；所述的电流互感器HL输出端a与可编程序控制器的输入端I7连接；所述的触发器MB-1的m端与可控硅器件KP控制极G连接，其c端与可控硅器件KP阴极K连接，其a端与可编程序控制器LOGO！输出端Q1连接，其b端接地；所述的可编程序控制器LOGO！的输入端L+、输入端com分别与DC/DC电源变换器Pow1的输出端L+1、输出端com连接，其输出端Q2 、输出端Q3、 输出端Q4分别连接继电器线圈K1、继电器线圈K2、继电器线圈K3后接地；所述的DC/DC电源变换器Pow1 的输入端与接线端子PX1连接，其输出端com接地；所述的接线端子PX2与分区架空线连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控硅自动停送电装置，其特征在于所述的载波接收机ZBJS输入端a通过接线端子PX2与分区架空线连接，其输入端b与接地端GND连接，其输出端d与可编程序控制器LOGO！的输入端I2连接，其输入端e、输入端c分别与DC/DC电源变换器Pow1的输出端L+1、输出端com连接。
3.根据权利要求1所述的一种可控硅自动停送电装置，其特征在于所述的关断电路由两个继电器K1及其常开触点、一个电容器C1和一个电阻R1组成；继电器K1常开触点的一端与可控硅器件KP阳极A连接，其另一端与电阻R1的一端均连接到电容器C1的一端，电容器C1的另一端通过直流电流互感器HL与可控硅器件KP阴极K连接，电阻R1的另一端与接地端GND连接。
4.根据权利要求1所述的一种可控硅自动停送电装置，其特征在于所述的漏电检测电路由一个继电器K2及其常开触点、一个电阻R2串联组成；继电器K2一端通过电阻R2与接线端子PX2连接，其另一端与接地端GND连接。
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