CN112782490B - 一种超高隔离的轨电位测控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高隔离的轨电位测控装置，包括主机和高隔离互感器，所述主机包含有前罩壳，所述前罩壳一侧固定安装有前面板，所述前罩壳内部设置有显示设置板、控制主板、测量电源板，所述显示设置板靠近前面板的一侧固定安装有液晶显示屏，所述显示设置板靠近前面板的一侧贯穿安装有设置按钮，所述显示设置板与控制主板之间连接有上排连接线，所述显示设置板与测量电源板之间连接有下排连接线，所述显示设置板靠近前面板的一侧上端部固定安装有状态指示灯。该种超高隔离的轨电位测控装置，使得高隔离互感器测量端与主机的接点输出控制端具有10kV以上的隔离，保证测试端与内部电路和后续设备之间的隔离，达到高耐压的效果。

Description

一种超高隔离的轨电位测控装置

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种超高隔离的轨电位测控装置。

背景技术

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，也广泛运用于中短距离的城市公共交通中。在电气化轨道交通中,钢轨不仅是列车的运行轨道而且是牵引回流网络的重要组成部分,钢轨纵向电阻及钢轨与大地之间泄漏导纳的存在必然使得钢轨与大地之间存在电位差即轨道电位。轨道电位异常升高将会危及站台乘客安全、损坏沿线设备,而轨道电位限制装置的动作又将增大杂散电流的泄漏,杂散电流的泄漏会对地下金属结构管道造成严重的电腐蚀。

在轨道交通领域，一次侧电源可能会产生10kV以上的冲击电压，现在普遍采用一个隔离变送器的方案，输入测量电压，输出模拟信号，经过PLC采集后与显示屏通信，最终由用户在显示屏上看到测量到的相关数据，对于普通的测量装置来说，这种等级的电压过高，在隔离耐压上无法达到10kV以上，在恶劣的使用环境下容易导致测量装置的损坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种超高隔离的轨电位测控装置，能产生高耐压的技术效果。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括主机和高隔离互感器，所述主机包含有前罩壳，所述前罩壳一侧固定安装有前面板，所述前罩壳内部设置有显示设置板、控制主板、测量电源板，所述显示设置板靠近前面板的一侧固定安装有液晶显示屏，所述显示设置板靠近前面板的一侧贯穿安装有设置按钮，所述显示设置板与控制主板之间连接有上排连接线，所述显示设置板与测量电源板之间连接有下排连接线，所述显示设置板靠近前面板的一侧上端部固定安装有状态指示灯，所述主机与高隔离互感器之间连接有若干根互感器连线，所述互感器连线与高隔离互感器之间分别连接有电源V-端子、信号M端子、电源V+端子、共地E端子，所述高隔离互感器的另一侧连接有测试HT-端子和测试HT+端子，所述控制主板靠近后面板的一侧固定安装有输出端子排，所述测量电源板靠近后面板的一侧固定安装有输入端子排。

作为本发明的一种优选技术方案，所述设置按钮包括上移键、下移键、左移键、右移键、取消键和确认键，所述设置按钮位于液晶显示屏的一侧，所述设置按钮贯穿前面板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述状态指示灯包括电源指示灯、十路电位指示灯、电流输入指示灯、装置故障指示灯、计数指示灯、闭锁指示灯和通讯指示灯，所述状态指示灯位于液晶显示屏上方，所述状态指示灯贯穿前面板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述测试HT-端子和测试HT+端子外环面均固定粘接有陶瓷绝缘护套，所述输出端子排包括十路电位输出接点、电流监测接点、四路开关接点。

作为本发明的一种优选技术方案，所述输入端子排包括通讯端子、四路开关量输入端子、电流输入端子、互感器信号端子和工作电源端子。

作为本发明的一种优选技术方案，所述前罩壳与前面板连成一体，所述前罩壳两侧与前面板连接处均固定安装有外壳安装卡头，所述前罩壳的另一侧固定安装有后面板，所述后面板两侧均固定安装有外壳安装固定片，每个所述外壳安装固定片上均开设有安装固定孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述显示设置板、控制主板、测量电源板均位于前面板和后面板之间，所述控制主板位于测量电源板上方且相互平行，所述显示设置板与前面板固定连接，所述前面板上开设有凹槽，所述凹槽内固定安装有透明保护壳，所述液晶显示屏位于凹槽内，且与透明保护壳相抵紧，所述后面板上开设有两个矩形槽，所述输入端子排和输出端子排分别与两个矩形槽位置相对应。

作为本发明的一种优选技术方案，所述高隔离互感器与测量电源板、控制主板、显示设置板电性连接，所述控制主板上设置有MCU微机模块、灯光驱动模块、输出控制模块、485通讯模块，所述MCU微机模块内设置有MCU微机芯片，所述灯光驱动模块与状态指示灯电性连接，所述输出控制模块与输出端子排电性连接，所述485通讯模块与输入端子排电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述测量电源板上设置有电源模块、A/D采样模块、开关量采集模块，所述A/D采样模块与高隔离互感器、输入端子排、MCU微机模块均信号连接，所述开关量采集模块与输入端子排、MCU微机模块均电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述显示设置板上设置有液晶显示屏和按钮采集模块，所述设置按钮与按钮采集模块触控连接，所述MCU微机模块与灯光驱动模块、输出控制模块、485通讯模块均信号连接，所述MCU微机模块与液晶显示屏电性连接。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

1、该装置主要采用了超高绝缘的高隔离互感器作为测试轨电位的装置，使得高隔离互感器测量端与主机的接点输出控制端具有10kV以上的隔离，保障了轨交系统对轨电位测试的安全要求；高隔离互感器采用V+、V-的正负15V电压供电，E为公共地，M为电位输出信号端，HT+、HT-为测量端子，端子外层有陶瓷绝缘护套，保证测试端与内部电路和后续设备之间的隔离，达到高耐压的效果。

附图说明

图1为本发明主机和高隔离互感器外形结构示意图；

图2为本发明主机外形结构示意图；

图3为本发明主机结构分解结构示意图；

图4为本发明主机电路原理框图。

其中：1、前罩壳；1a、外壳安装卡头；2、后面板；2a、外壳安装固定片；2b、安装固定孔；3、前面板；4、液晶显示屏；5、设置按钮；5a、上移键；5b、下移键；5c、左移键；5d、右移键；5e、取消键；5f、确认键；6、状态指示灯；6a、电源指示灯；6b、十路电位指示灯；6c、电流输入指示灯；6d、装置故障指示灯；6e、计数指示灯；6f、闭锁指示灯；6g、通讯指示灯；7、高隔离互感器；7a、测试HT-端子；7b、测试HT+端子；7c、电源V-端子；7d、信号M端子；7e、电源V+端子；7f、共地E端子；7g、陶瓷绝缘护套；8、互感器连线；9、输入端子排；9a、通讯端子；9b、四路开关量输入端子；9c、电流输入端子；9d、互感器信号端子；9e、工作电源端子；10、输出端子排；10a、十路电位输出接点；10b、电流监测接点；10c、四路开关接点；11、控制主板；12、测量电源板；13、显示设置板；14、下排连接线；15、上排连接线。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、配件等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例:

如图1-3所示，本发明提供，一种超高隔离的轨电位测控装置，包括主机和高隔离互感器7，主机包含有前罩壳1，前罩壳1一侧固定安装有前面板3，前罩壳1内部设置有显示设置板13、控制主板11、测量电源板12，显示设置板13靠近前面板3的一侧固定安装有液晶显示屏4，显示设置板13靠近前面板3的一侧活动安装有设置按钮5，显示设置板13与控制主板11之间连接有上排连接线15，显示设置板13与测量电源板12之间连接有下排连接线14，显示设置板13靠近前面板3的一侧上端部贯穿安装有状态指示灯6，主机与高隔离互感器7之间连接有若干根互感器连线8，互感器连线8与高隔离互感器7之间分别连接有电源V-端子7c、信号M端子7d、电源V+端子7e、共地E端子7f，高隔离互感器7的另一侧连接有测试HT-端子7a和测试HT+端子7b，控制主板11靠近后面板2的一侧固定安装有输出端子排10，测量电源板12靠近后面板2的一侧固定安装有输入端子排9；

该装置主要采用了超高绝缘的高隔离互感器7作为测试轨电位的装置，使得高隔离互感器7测量端与主机的接点输出控制端具有10kV以上的隔离，保障了轨交系统对轨电位测试的安全要求；高隔离互感器7采用V+、V-的正负15V电压供电，E为公共地，M为电位输出信号端，HT+、HT-为测量端子，端子外层有陶瓷绝缘护套7g，保证测试端与内部电路和后续设备之间的隔离，达到高耐压的效果。

在另外一个实施例中，如图1、图3所示，本实施例公开了，设置按钮5包括上移键5a、下移键5b、左移键5c、右移键5d、取消键5e和确认键5f，设置按钮5位于液晶显示屏4的一侧，设置按钮5贯穿前面板3；

液晶显示屏4显示格挡点位参数，设置电压整定值、电流整定值、电流输入变比、接点输出延时动作时间、通讯站点地址、通讯速率、故障报警点等；

设置按钮5和液晶显示屏4配合设置参数，四个方向按键可移动光标位置，设置错操作可按“取消键5e”删除，设置准确后可按“确认键5f”设定。

在另外一个实施例中，如图1、图3所示，本实施例公开了，状态指示灯6包括电源指示灯6a、十路电位指示灯6b、电流输入指示灯6c、装置故障指示灯6d、计数指示灯6e、闭锁指示灯6f和通讯指示灯6g，状态指示灯6位于液晶显示屏4上方，状态指示灯6贯穿前面板3；

主机工作电源接通时电源指示灯6a亮，轨电位指示灯共有十路，根据设定的整定值对应显示测量到的分段轨电位，轨电位测试时还可附带测试站点设备运行电流，由现场变送器设备提供4-20mA模拟量信号，根据按钮设定的电流整定值测试，当有电流输入时“电流输入”灯亮，主机本身发生故障时“装置故障指示灯6d”亮，主机运行计数时“计数指示灯6e”亮，主机发出闭锁信号时“闭锁指示灯6f”灯亮，主机和后台管理设备通讯时“通讯指示灯6g”亮。

在另外一个实施例中，如图1所示，本实施例公开了，测试HT-端子7a和测试HT+端子7b外环面均固定粘接有陶瓷绝缘护套7g，输出端子排10包括十路电位输出接点10a、电流监测接点10b、四路开关接点10c；

输出端子排10中包括十路电位输出接点10a，根据设定的轨电位整定值，在液晶显示器4显示测得的分段轨电位值时，对应的输出接点闭合，其它电位接点分开；电流监测接点10b在输入电流值超过电流整定值是闭合，未超整定值时分开，利用该接点可驱动电流报警器件；四路开关接点10c是轨交系统的扩展备用接点，可进行设备的温度、湿度、门禁、烟雾等传感器的阈值设定驱动报警。

在另外一个实施例中，如图2所示，本实施例公开了，输入端子排9包括通讯端子9a、四路开关量输入端子9b、电流输入端子9c、互感器信号端子9d和工作电源端子9e；

输入端子排9中的通讯端子9a含有A、B两个485串口通讯端子9a，运行RS-485MODBUS协议；四路开关量输入端子9b可输入轨交站点备用信号；电流输入端子9c输入4-20mA模拟量电流信号；互感器信号端子9d包括电源V+端子7e、电源V-端子7c、信号M端子7d、共地E端子7f，互感器电源有主机内部电源模块提供；工作电源端子9e包括L、N、PE，进入电源模块，提供主机和互感器工作电源。

在另外一个实施例中，如图2-3所示，本实施例公开了，前罩壳1与前面板3连成一体，前罩壳1两侧与前面板3连接处均固定安装有外壳安装卡头1a，前罩壳1的另一侧固定安装有后面板2，后面板2两侧均固定安装有外壳安装固定片2a，每个外壳安装固定片2a上均开设有安装固定孔2b；

主机通过外壳安装卡头1a和外壳安装固定片2a可安装在控制设备的机柜面板上。

在另外一个实施例中，如图1、图3所示，本实施例公开了，显示设置板13、控制主板11、测量电源板12均位于前面板3和后面板2之间，控制主板11位于测量电源板12上方且相互平行，显示设置板13与前面板3固定连接，前面板3上开设有凹槽，凹槽内固定安装有透明保护壳，液晶显示屏4位于凹槽内，且与透明保护壳相抵紧，后面板2上开设有两个矩形槽，输入端子排9和输出端子排10分别与两个矩形槽位置相对应；

在另外一个实施例中，如图4所示，本实施例公开了，高隔离互感器7与测量电源板12、控制主板11、显示设置板13电性连接，控制主板11上设置有MCU微机模块、灯光驱动模块、输出控制模块、485通讯模块，MCU微机模块内设置有MCU微机芯片，灯光驱动模块与状态指示灯6电性连接，输出控制模块与输出端子排10电性连接，485通讯模块与输入端子排9电性连接；

主机采用了高性能的MCU微机芯片作为控制器件，配以外围电路模块，可比较精确地测试轨电位的参数，并能分析后显示和输出对应的接点信号，控制轨交设备的正常运作。

在另外一个实施例中，如图4所示，本实施例公开了，测量电源板12上设置有电源模块、A/D采样模块、开关量采集模块，A/D采样模块与高隔离互感器7、输入端子排9、MCU微机模块均信号连接，开关量采集模块与输入端子排9、MCU微机模块均电性连接；

在另外一个实施例中，如图4所示，本实施例公开了，显示设置板13上设置有液晶显示屏4和按钮采集模块，设置按钮5与按钮采集模块触控连接，MCU微机模块与灯光驱动模块、输出控制模块、485通讯模块均信号连接，MCU微机模块与液晶显示屏4电性连接；

整套设备工作时，外部电源接入输入端子排9中的工作电源端子9e，进入电源模块转换输出各路供内部模块电路工作和供外接高隔离互感器7工作的低压电源；高隔离互感器7的经过高性能绝缘的端子接入轨道电位信号，传入主机内部的A/D采样模块，同时电源输入端子9c中接入站点设备的运行电流信号也经过A/D采样模块，一起分别转换出微机芯片能够识别的信号，供MCU微机模块分析处理；设置的轨电位分为十档，测量到的轨电位值显示在液晶显示屏4上，同时驱动对应的接点闭合，供外部轨交设备处理报警，同时站点设备的运行电流如果超出设置的整定值，对应电流接点输出闭合、报警，持续测量轨电位的变化波形可进行波形和峰值记录，通过液晶屏显示，也可通过485通讯传送输出；测试到电压整定值或电流整定值超过整定值时不一定立即输出接点闭合报警，而是根据设置的延时时间，在允许的时间范围内不报警，如超出延时时间仍然有超出整定值的信号再输出报警；

前面板3主要分布有指示灯，按键以及显示屏，按键配合显示屏可以设置装置运行参数，显示运行状态。指示灯可以显示输出端15路继电器的动作状态以及通信状态；

首先将被测量输入互感器中，由互感器输出模拟信号输入到模拟量采集模块中，最终被输入到控制单元，控制单元将测量到的数据显示到液晶屏上，控制输出，或者与远端主机做通信。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种超高隔离的轨电位测控装置，包括主机和高隔离互感器(7)，其特征在于：所述主机包含有前罩壳(1)，所述前罩壳(1)一侧固定安装有前面板(3)，所述前罩壳(1)内部设置有显示设置板(13)、控制主板(11)、测量电源板(12)，所述显示设置板(13)靠近前面板(3)的一侧固定安装有液晶显示屏(4)，所述显示设置板(13)靠近前面板(3)的一侧贯穿安装有设置按钮(5)，所述显示设置板(13)与控制主板(11)之间连接有上排连接线(15)，所述显示设置板(13)与测量电源板(12)之间连接有下排连接线(14)，所述显示设置板(13)靠近前面板(3)的一侧上端部固定安装有状态指示灯(6)，所述主机与高隔离互感器(7)之间连接有若干根互感器连线(8)，所述互感器连线(8)与高隔离互感器(7)之间分别连接有电源V-端子(7c)、信号M端子(7d)、电源V+端子(7e)、共地E端子(7f)，所述高隔离互感器(7)的另一侧连接有测试HT-端子(7a)和测试HT+端子(7b)，所述控制主板(11)靠近后面板(2)的一侧固定安装有输出端子排(10)，所述测量电源板(12)靠近后面板(2)的一侧固定安装有输入端子排(9)所述测量电源板(12)上设置有电源模块、A/D采样模块、开关量采集模块，所述A/D采样模块与高隔离互感器(7)、输入端子排(9)、MCU微机模块均信号连接，所述开关量采集模块与输入端子排(9)、MCU微机模块均电性连接，所述显示设置板(13)上设置有液晶显示屏(4)和按钮采集模块，所述设置按钮(5)与按钮采集模块触控连接，所述MCU微机模块与灯光驱动模块、输出控制模块、485通讯模块均信号连接，所述MCU微机模块与液晶显示屏(4)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述设置按钮(5)包括上移键(5a)、下移键(5b)、左移键(5c)、右移键(5d)、取消键(5e)和确认键(5f)，所述设置按钮(5)位于液晶显示屏(4)的一侧，所述设置按钮(5)贯穿前面板(3)。

3.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述状态指示灯(6)包括电源指示灯(6a)、十路电位指示灯(6b)、电流输入指示灯(6c)、装置故障指示灯(6d)、计数指示灯(6e)、闭锁指示灯(6f)和通讯指示灯(6g)，所述状态指示灯(6)位于液晶显示屏(4)上方，所述状态指示灯(6)贯穿前面板(3)。

4.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述测试HT-端子(7a)和测试HT+端子(7b)外环面均固定粘接有陶瓷绝缘护套(7g)，所述输出端子排(10)包括十路电位输出接点(10a)、电流监测接点(10b)、四路开关接点(10c)。

5.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述输入端子排(9)包括通讯端子(9a)、四路开关量输入端子(9b)、电流输入端子(9c)、互感器信号端子(9d)和工作电源端子(9e)。

6.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述前罩壳(1)与前面板(3)连成一体，所述前罩壳(1)两侧与前面板(3)连接处均固定安装有外壳安装卡头(1a)，所述前罩壳(1)的另一侧固定安装有后面板(2)，所述后面板(2)两侧均固定安装有外壳安装固定片(2a)，每个所述外壳安装固定片(2a)上均开设有安装固定孔(2b)。

7.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述显示设置板(13)、控制主板(11)、测量电源板(12)均位于前面板(3)和后面板(2)之间，所述控制主板(11)位于测量电源板(12)上方且相互平行，所述显示设置板(13)与前面板(3)固定连接，所述前面板(3)上开设有凹槽，所述凹槽内固定安装有透明保护壳，所述液晶显示屏(4)位于凹槽内，且与透明保护壳相抵紧，所述后面板(2)上开设有两个矩形槽，所述输入端子排(9)和输出端子排(10)分别与两个矩形槽位置相对应。

8.根据权利要求1所述的一种超高隔离的轨电位测控装置，其特征在于：所述高隔离互感器(7)与测量电源板(12)、控制主板(11)、显示设置板(13)电性连接，所述控制主板(11)上设置有MCU微机模块、灯光驱动模块、输出控制模块、485通讯模块，所述MCU微机模块内设置有MCU微机芯片，所述灯光驱动模块与状态指示灯(6)电性连接，所述输出控制模块与输出端子排(10)电性连接，所述485通讯模块与输入端子排(9)电性连接。

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