CN106546803B - 一种铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铁路机车领域，为了解决因电流过大烧坏阻容电阻，机车电路存在安全隐患的问题，本发明提供了一种铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，包括电源模块、电流信号采集模块、控制模块和语音芯片，电源模块将直流电源转换成电流信号采集模块、控制模块和语音芯片对应所需的电压，控制模块通过将四个电流互感器的检测值的平均值与设定值进行比较，然后根据比较值判断阻容保护电阻电流是否正常，通过检测次边电流互感器反馈的信号，提前发现通过牵引回路阻容保护电阻的电流是否过大，执行分主断操作，避免发生牵引回路阻容保护电阻烧损事故。
Description
技术领域
本发明属于铁路机车领域，具体涉及一种铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置。
背景技术
阻容保护能保护过高的电压上升率，如抑制电网中的尖峰电压波。当尖峰波来时，因电容上的电压不变（来不及），尖峰波的电压会直接加在与电容串联的电阻上，而与电容串联的电阻值较小（只有几十欧姆），尖峰波的能量被消耗在电阻上，从而立即降低尖峰波的电压幅度。当正常运行时，电容的容抗远大于电阻（相差几百倍），阻容之路上的电流很小，故而电阻上的功率消耗很小。因此，阻容保护电阻回路的电流不能过大，否则阻容电阻会烧坏，但由于目前国内尚无牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置相关报道，阻容电阻使用过程中对机车电路构成隐患。
发明内容
本发明为了解决因电流过大烧坏阻容电阻，机车电路存在安全隐患的问题，进而提供了一种铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置。
本发明采用如技术方案：
一种铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，包括电源模块、电流信号采集模块、控制模块和语音芯片，所述电源模块的输入端连接直流电源，输出端分别与电流信号采集模块、控制模块、语音芯片连接，电流信号采集模块的输入端分别与机车用牵引回路中的四个阻容保护电阻的电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）连接，电流信号采集模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与语音芯片、预警灯以及机车牵引回路的主断路器连接。
所述电流信号采集模块与四个电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的连接回路中分别设有反向二极管。
所述电源模块采用了脉宽调制技术，电源插件设有输入/输出过流及输入/输出过压或欠压保护功能，电源模块的输入为直流110V电压，经DC/DC变换，分别产生±24V、±15V、±5V直流电压。
所述电流信号采集模块为信号检测电路，采用A/D转换为控制模块提供采集数据。
所述检测装置的检测过程如下：
电源模块将110V直流电源转换成电流信号采集模块、控制模块、语音芯片对应所需的±24V、±15V、±5V电源；
控制模块将电流信号采集模块采集到的四个电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A进行比较，比较值为K=[（A1+A2+A3+A4）/4A]；然后根据K值判断牵引回路阻容保护电阻电流是否正常，当检测到牵引回路阻容保护电阻电流过大时，发出语音报警信息，提醒司乘人员注意；当通过牵引回路阻容保护电阻的电流超过标准值且持续一定时间时，则控制模块输出控制指令执行阻容保护电阻所在机车牵引回路的分主断操作，并发出语音报警信息，待阻容保护电阻电流恢复正常后才能执行合主断操作；其中，A=10V，表示网压为25KV时次边电流互感器检测的值为10V。
当机车牵引回路阻容保护电阻采用二并联方式，且电阻功率为2000W时，控制模块的输出控制指令如下：
1）当0.76≤K≤1.2（相当于网压为19kV≤U≤30kV），装置正常工作；
2） 当1.2＜K≤1.6（相当于网压为30kV＜U≤40 kV），且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）；
3）当K＞1.6（网压为U＞40kV），且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）。
当牵引回路阻容保护电阻采用三并联方式，且电阻功率为2000W时，控制模块的输出控制指令如下：
1）当0.76≤K≤1.48（相当于网压为19kV≤U≤37kV），装置正常工作；
2）当1.48＜K≤1.88（相当于网压为37kV＜U≤47 kV），且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）；
3）当K＞1.88（相当于网压为U＞47kV），且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）。
当机车牵引回路阻容保护电阻采用二并联方式，且电阻功率为600W时，控制模块的输出控制指令如下：
1）当0.76≤K≤1.16（相当于网压为19kV≤U≤29kV），装置正常工作；
2） 当1.16＜K≤1.24（相当于网压为29kV＜U≤31 kV），且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）；
3）当K＞1.24（网压为U＞31kV），且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明可运用于韶山系列电力机车上，通过检测次边电流互感器反馈的信号，提前发现通过牵引回路阻容保护电阻的电流是否过大，并对司机进行提示，当检测到过电流通过牵引回路阻容保护电阻一定时间后可自动跳主断，避免因高次谐波造成的网压过高，使牵引回路阻容保护电阻烧损的事故，有效提升了电力机车运用可靠性，具有良好的经济性和社会效益；
2、该装置增加了反向二极管，可有效防止装置故障时影响整车正常运行；
3、该装置采用短路保护功能（电源插件设有输入/输出过流及输入/输出过压或欠压保护功能），能够对装置本身和机车引入电源实施保护；
4、采用语音芯片，了根据控制系统要求发出语音报警信息；
5、该装置是采用控制模块控制自动分析、检测并发出执行指令，可根据电流传感器反馈的电流值变化，执行相应的语音提示及控制功能。
附图说明
图1为本发明的控制原理图。
具体实施方式
结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：
由图1所示控制原理可知，本发明所述铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，包括电源模块、电流信号采集模块、控制模块和语音芯片，所述电源模块的输入端连接110V的直流电源，输出端分别与电流信号采集模块、控制模块、语音芯片连接，为所述模块提供相应所需电源，电流信号采集模块的输入端分别与机车用牵引回路中的四个阻容保护电阻的电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）连接，电流信号采集模块的输出端与控制模块的输入端连接，将检测到值A1、A2、A3、A4输出至控制模块进行分析检测，控制模块的输出端与语音芯片、预警灯以及机车牵引回路的主断路器连接，进而根据检测值平均值与设定值的比较结果进行判断，发出语音报警、指示灯预警和跳主断指令。
为了防止装置故障时影响整车正常运行，在电流信号采集模块与四个电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的连接回路中分别加装了反向二极管。
电源模块：其输入为直流110V电压，经DC/DC变换，分别产生±24V、±15V、±5V直流电压，采用了现有的脉宽调制技术，电源插件设有输入/输出过流及输入/输出过压或欠压保护功能。
电流信号采集模块：该模块实际为信号检测电路，采用A/D转换为控制模块提供采集数据。
控制模块：控制模块将电流信号采集模块采集到的四个电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A进行比较，比较值为K=[（A1+A2+A3+A4）/4A]；然后根据K值判断牵引回路阻容保护电阻电流是否正常，当检测到牵引回路阻容保护电阻电流过大时，发出语音报警信息，提醒司乘人员注意；当通过牵引回路阻容保护电阻的电流超过标准值且持续一定时间时，则控制模块输出控制指令执行阻容保护电阻所在机车牵引回路的分主断操作，并发出语音报警信息，待阻容保护电阻电流恢复正常后才能执行合主断操作。
本发明通过检测次边电流互感器反馈的信号，提前发现通过牵引回路阻容保护电阻的电流是否过大，避免发生牵引回路阻容保护电阻烧损事故。
本发明的具体检测控制如下：
电源模块将110V直流电源转换成电流信号采集模块、时间电路模块及控制模块对应所需的±24V、±15V、±5V电源；
控制模块通过将四个电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A进行比较，比较值为K=[（A1+A2+A3+A4）/4A]；然后根据K值判断牵引回路阻容保护电阻电流是否正常，当检测到牵引回路阻容保护电阻电流过大时，发出语音报警信息，提醒司乘人员注意；当通过牵引回路阻容保护电阻的电流超过标准值且持续一定时间时，则控制模块输出控制指令执行阻容保护电阻所在机车牵引回路的分主断操作，并发出语音报警信息和指示灯预警信息，待阻容保护电阻电流恢复正常后才能执行合主断操作；其中，A=10V，表示网压为25KV时次边电流互感器检测的值为10V。
SS4改机车阻容保护电阻安装方式分为三种情况，1、电阻功率为2000W，二并联方式连接，2、电阻功率为2000W，三并联方式连接，3电阻功率600W，两并联方式连接，其他机车与SS4改机车情况一致。
实施例1
当机车牵引回路阻容保护电阻采用二并联方式，且电阻功率为2000W时，控制模块通过计算电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A=10V（网压为25KV时次边电流互感器检测的值为10V）进行比较，比较值为K，控制模块的输出控制指令如下：
1）当0.76≤K≤1.2（相当于网压为19kV≤U≤30kV），装置正常工作；
2） 当1.2＜K≤1.6（相当于网压为30kV＜U≤40 kV），且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）；
3）当K＞1.6（网压为U＞40kV），且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（即跳主断指令失电）。
实施例2
牵引回路阻容保护电阻采用三并联方式，且电阻功率为2000W时，控制模块通过计算电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A=10V（网压为25KV时次边电流互感器检测的值为10V）进行比较，比较值为K，控制模块的输出控制指令如下：
1）当0.76≤K≤1.48（相当于网压为19kV≤U≤37kV），装置正常工作；
2）当1.48＜K≤1.88（相当于网压为37kV＜U≤47 kV），且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）；
3）当K＞1.88（相当于网压为U＞47kV），且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）。
实施例3
当机车牵引回路阻容保护电阻采用二并联方式，且电阻功率为600W时，控制模块通过计算电流互感器（177TA、176TA、187TA、186TA）的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A=10V（网压为25KV时次边电流互感器检测的值为10V）进行比较，比较值为K，控制模块的输出控制指令如下：
1）当0.76≤K≤1.16（相当于网压为19kV≤U≤29kV），装置正常工作；
2） 当1.16＜K≤1.24（相当于网压为29kV＜U≤31 kV），且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）；
3）当K＞1.24（网压为U＞31kV），且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作（跳主断指令失电）。
本发明中未作特殊说明的模块或元件等均为现有技术。
Claims (4)
1.一种铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，其特征在于：包括电源模块、电流信号采集模块、控制模块和语音芯片，所述电源模块的输入端连接直流电源，输出端分别与电流信号采集模块、控制模块、语音芯片连接，电流信号采集模块的输入端分别与机车用牵引回路中的四个阻容保护电阻的电流互感器(177TA、176TA、187TA、186TA)连接，电流信号采集模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与语音芯片、预警灯以及机车牵引回路的主断路器连接；
所述检测装置的检测过程如下：
电源模块将110V直流电源转换成电流信号采集模块、控制模块、语音芯片对应所需的±24V、±15V、±5V电源；
控制模块将电流信号采集模块采集到的四个电流互感器(177TA、176TA、187TA、186TA)的检测值A1、A2、A3、A4的平均值与设定值A进行比较，比较值为K＝[(A1+A2+A3+A4)/4A]；然后根据K值判断牵引回路阻容保护电阻电流是否正常，当检测到牵引回路阻容保护电阻电流超过标准值时，发出语音报警信息，提醒司乘人员注意；当通过牵引回路阻容保护电阻的电流超过标准值且持续一定时间时，则控制模块输出控制指令执行阻容保护电阻所在机车牵引回路的分主断操作，并发出语音报警信息，待阻容保护电阻电流恢复正常后才能执行合主断操作；其中，A＝10V，表示网压为25KV时次边电流互感器检测的值为10V；
当机车牵引回路阻容保护电阻采用二并联方式，且电阻功率为2000W时，控制模块的输出控制指令如下：
1)当0.76≤K≤1.2，装置正常工作；
2)当1.2＜K≤1.6，且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作；
3)当K＞1.6，且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作；
当牵引回路阻容保护电阻采用三并联方式，且电阻功率为2000W时，控制模块的输出控制指令如下：
1)当0.76≤K≤1.48，装置正常工作；
2)当1.48＜K≤1.88，且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作；
3)当K＞1.88，且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作；
当机车牵引回路阻容保护电阻采用二并联方式，且电阻功率为600W时，控制模块的输出控制指令如下：
1)当0.76≤K≤1.16，装置正常工作；
2)当1.16＜K≤1.24，且持续时间超过300S时，预警灯亮，执行跳主断指令，语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作；
3)当K＞1.24，且持续时间超过180S时，预警灯亮，执行跳主断指令，并语音提示“牵引电路阻容保护电阻电流过大”，待网压恢复到正常时可执行合主断操作。
2.根据权利要求1所述的铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，其特征在于：所述电流信号采集模块与四个电流互感器(177TA、176TA、187TA、186TA)的连接回路中分别设有反向二极管。
3.根据权利要求2所述的铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，其特征在于：所述电源模块采用脉宽调制技术，电源插件设有输入/输出过流及输入/输出过压或欠压保护功能，电源模块的输入为直流110V电压，经DC/DC变换，分别产生±24V、±15V、±5V直流电压。
4.根据权利要求3所述的铁路机车用牵引回路阻容保护电阻过电流检测装置，其特征在于：所述电流信号采集模块为信号检测电路，采用A/D转换为控制模块提供采集数据。
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Non-Patent Citations (1)
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