CN106427671B - 用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，可以解决地震预警监测系统对列车的有效控制，同时尽量保证了在非地震情况下不影响列车的正常运行；装置的逻辑核心使用CPLD，具有良好的扩展性、实时性，其可靠性和安全性也较其它实现方式更高。同时，装置内集成独立UPS，可在失去外电后保持设备工作168小时以上；并且，通过设置断电监督继电器，在电池耗尽后也不会引起牵变系统断电，尽可能的减少了对牵变系统的影响。此外，通过设置远程隔离信号，可以在调试现场检测设备的预警算法时远程控制隔离，减少人的工作量，设置的人工隔离开关则可完全屏蔽继电器对牵变系统的控制，在维修或更换部件时不会对牵变系统造成影响。

Description

用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置

技术领域

本发明涉及铁路地震预警防护技术领域，尤其涉及一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置。

背景技术

我国是一个地震灾害多发的国家，地震灾害对高速铁路的安全运营有着极大的威胁。根据多年来日本的高速铁路运营经验表明，地震预警监测是防止或减少高速铁路地震灾害的有效手段。

地震预警的基本思想是利用电磁波的传播速度(约30万公里/秒)远大于地震波速(约l0公里/秒)、地震P波传播快于地震主运动S波与面波的特点，在地震波或地震主运动尚未到达给定地点时，及时发出警报使高速列车尽快减速或停车，以防止或减轻地震灾害造成的重大人员伤亡和经济损失。

目前，我国的高速铁路运营里程已超过20000公里，其中一部分线路跨越了地震危险区。针对我国高速铁路的现状，研发可行的地震预警监测系统非常迫切，其中如何实现对地震警报的防护，使高速行驶的列车降速或停车，是地震预警监测系统中非常关键的部分。然而，现有技术中还没有较为完善的方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，可以实时实现地震紧急处置时的断电防护，具有高效、可靠的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，设置于监控单元与牵引变电系统之间，其包括：CPLD，以及与其相连的第一与第二地震预警继电器；其中：

CPLD还与监控单元的主机与备机通过DB9连接器直连，CPLD的input 1、input 3端口分别对应的接收主机、备机输出的控制信号，input 2、input 4端口分别对应的接收主机、备机输出的远程隔离信号，当input 1与input 3端口均接收到高电平继电器报警信号，且input 2与input 4端口均接收到高电平隔离状态信号，则对第一与第二地震预警继电器进行报警输出；同时，通过input 5与input 6端口分别对应的回采第一与第二地震预警继电器状态，并通过output 1与output 3端口分别对应将回采的继电器状态发送给主机与备机。

还包括：分别与CPLD连接的断电监督继电器、第一与第二UPS；

所述断电监督继电器为常态落下，当CPLD对第一与第二地震预警继电器进行报警输出时，还通过output 7端口输出高电平至断电监督继电器，使断电监督继电器吸起；

同时，通过input 7、input 8、input 9分别对应的回采断电监督继电器、第一UPS、第二UPS的状态并发送给主机与备机。

还包括：

隔离开关，其连接在第一地震预警继电器与第一UPS之间，以及第二地震预警继电器与第二UPS之间，为两个UPS和两个地震预警继电器的电源之间提供一个可控的通道；

非隔离状态下，通道断开，UPS的24V电源不直接为地震预警继电器供电；隔离状态下通道连通，UPS的24V电源直接为地震预警继电器供电，此时第一与第二地震预警继电器不受CPLD的控制。

还包括：分别与CPLD连接的蜂鸣器与显示灯；

当地震预警继电器或者断电监督继电器的回采状态异常，或者，第一UPS或第二UPS工作异常时，通过output 8端口输出故障报警信号，由蜂鸣器与显示灯进行声光报警。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，断电防护装置可以解决地震预警监测系统对列车的有效控制，同时尽量保证了在非地震情况下不影响列车的正常运行；装置的逻辑核心使用CPLD，具有良好的扩展性、实时性，其可靠性和安全性也较其它实现方式更高。同时，装置内集成独立UPS，可在失去外电后保持设备工作168小时以上；并且，通过设置断电监督继电器，在电池耗尽后也不会引起牵变系统断电，尽可能的减少了对牵变系统的影响。此外，通过设置远程隔离信号，可以在调试现场检测设备的预警算法时远程控制隔离，减少人的工作量，设置的人工隔离开关则可完全屏蔽继电器对牵变系统的控制，在维修或更换部件时不会对牵变系统造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置设置场景示意图；

图2为本发明实施例提供的用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的隔离开关的连接示意图；

图4为本发明实施例提供的断电防护装置与牵变系统的接线示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置(以下简称断电防护装置)，设置于监控单元与牵引变电系统之间。具体的，如图1所示，断电防护装置与监控单元部署于铁路沿线的牵引变电所，断电防护装置与监控单元主机、备机通过输出接口进行数据通信，断电防护装置接收监控单元主机的现场阈值报警信息，断电防护装置通过12芯电缆与牵引变电系统的接口相连。

断电防护装置内部构成如图2所示，其主要包括：CPLD，以及与其相连的第一与第二地震预警继电器、断电监督继电器、第一与第二UPS，以及蜂鸣器与显示灯。其中：

CPLD还与监控单元的主机与备机通过DB9连接器直连，DB9连接器具有9个接口，其中1口为控制信号输入、2口为远程隔离信号输入、3口为电源状态输出、4口为继电器状态输出、5-9口为预留。

第一与第二地震预警继电器为图2中的QDZYJ1、QDZYJ2，两个继电器为常态吸起。

CPLD还与监控单元的主机与备机通过DB9连接器直连，CPLD的input 1、input 3端口分别对应的接收主机、备机输出的控制信号，input 2、input 4端口分别对应的接收主机、备机输出的远程隔离信号，当input 1与input 3端口均接收到高电平继电器报警信号，且input 2与input 4端口均接收到高电平隔离状态信号，则对第一与第二地震预警继电器进行报警输出；同时，通过input 5与input 6端口分别对应的回采第一与第二地震预警继电器状态，并通过output 1与output 3端口分别对应将回采的继电器状态发送给主机与备机。

断电监督继电器(QDDJDJ)为常态落下，当CPLD对第一与第二地震预警继电器进行报警输出时，还通过output 7端口输出高电平至断电监督继电器，使断电监督继电器吸起；

同时，通过input 7、input 8、input 9分别对应的回采断电监督继电器、第一UPS、第二UPS的状态并发送给主机与备机。

其中，input表示输入端口，其后数字表示输入端口的序号；output表示输出端口，其后数字表示输出端口的序号。

第一与第二UPS(即图2中的UPS1、UPS2)可以为24V UPS，用于为断电防护装置供电，保证该断电防护装置在失去外电168小时内可正常工作；此外，断电防护装置面板上有1个人工的隔离开关，如图3所示，隔离开关可简化看作一个双刀双掷开关，其连接在第一地震预警继电器与第一UPS之间，以及第二地震预警继电器与第二UPS之间，为两个UPS和两个地震预警继电器的电源之间提供一个可控的通道。非隔离状态下，通道断开，UPS的24V电源不直接为地震预警继电器供电；隔离状态下通道连通，UPS的24V电源直接为继电器供电，此时第一与第二地震预警继电器不受CPLD的控制，可在维修或CPLD故障状态下保证继电器状态，不造成牵变系统断电。

同时，由于牵变所属于有人值守，断电防护装置供电中的蜂鸣器和显示灯，可以实现对设备故障的声光报警。具体的，当地震预警继电器或者断电监督继电器的回采状态异常，或者，第一UPS或第二UPS工作异常时，通过output 8端口输出故障报警信号，由蜂鸣器与显示灯进行声光报警。

本发明实施例上述CPLD的逻辑控制如表1所示：

本发明实施例中的断电防护装置与牵变系统的接线示意图如图4所示。

地震预警监测系统向牵引变电所两路供电回路各输出三组无源接点，以第一个回路为例：第一组为常开接点1(无地震报警时打开)，接点闭合时直接驱动1#高压断路器分闸；第二组为常开接点2(无地震报警时打开)，接点闭合时通过1#主变保护测控装置器驱动1#高压断路器分闸；第三组为无源常闭接点(无地震报警时闭合)，接点打开时通过1#主变保护测控装置器实现牵变系统的报警。

本发明实施例提供的断电防护装置主要具有如下优点：

1)CPLD实现对输入输出的逻辑控制，效率较高，保证了装置的实时性。单一元件的质量控制也较其它的实现方式(如通过门电路芯片实现复杂逻辑)更为安全可靠。

2)集成继电器专用的24V UPS，可在失去外电、机柜UPS电池耗尽后继续保持装置的可用性。

3)高可靠性的装置和完善的隔离功能保证了设备在使用、维护、故障等状态下均不会影响牵变系统。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，其特征在于，设置于监控单元与牵引变电系统之间，其包括：CPLD，以及与其相连的第一与第二地震预警继电器；其中：

CPLD还与监控单元的主机与备机通过DB9连接器直连，CPLD的input 1、input 3端口分别对应的接收主机、备机输出的控制信号，input 2、input 4端口分别对应的接收主机、备机输出的远程隔离信号，当input 1与input 3端口均接收到高电平继电器报警信号，且input 2与input 4端口均接收到高电平隔离状态信号，则对第一与第二地震预警继电器进行报警输出；同时，通过input 5与input 6端口分别对应的回采第一与第二地震预警继电器状态，并通过output 1与output 3端口分别对应将回采的继电器状态发送给主机与备机；

其中，input表示输入端口，其后数字表示输入端口的序号；output表示输出端口，其后数字表示输出端口的序号。

2.根据权利要求1所述的一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，其特征在于，还包括：分别与CPLD连接的断电监督继电器、第一与第二UPS；

所述断电监督继电器为常态落下，当CPLD对第一与第二地震预警继电器进行报警输出时，还通过output 7端口输出高电平至断电监督继电器，使断电监督继电器吸起；

同时，通过input 7、input 8、input 9分别对应的回采断电监督继电器、第一UPS、第二UPS的状态并发送给主机与备机。

3.根据权利要求2所述的一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，其特征在于，还包括：

隔离开关，其连接在第一地震预警继电器与第一UPS之间，以及第二地震预警继电器与第二UPS之间，为两个UPS和两个地震预警继电器的电源之间提供一个可控的通道；

非隔离状态下，通道断开，UPS的24V电源不直接为地震预警继电器供电；隔离状态下通道连通，UPS的24V电源直接为地震预警继电器供电，此时第一与第二地震预警继电器不受CPLD的控制。

4.根据权利要求2所述的一种用于高速铁路地震紧急处置的断电防护装置，其特征在于，还包括：分别与CPLD连接的蜂鸣器与显示灯；

当地震预警继电器或者断电监督继电器的回采状态异常，或者，第一UPS或第二UPS工作异常时，通过output 8端口输出故障报警信号，由蜂鸣器与显示灯进行声光报警。