CN202528865U - 自动排流柜 - Google Patents

Abstract

一种用于直流牵引杂散电流防护的设备，自动排流柜由现场传感器、排流控制器、极性排流装置组成，可以自动控制排流时刻和排流持续时间。现场传感器装设于轨道沿线，排流控制器和极性排流装置装设于牵引变电所，现场传感器和排流控制器之间通过专用通信电缆通信，排流控制器可通过变电所综合自动化（SCADA）的通信通道向监控系统提供排流柜运行信息和数据，排流控制器根据测量数据控制极性排流装置半导体元件的导通和关断，实现自动排流控制。本设备结构简单，安全性能高，可以实时的对杂散电流进行补偿。

Description

自动排流柜

技术领域

本实用新型涉及一种自动控制设备，特别是指直流牵引回流系统杂散电流的排流控制设备。自动排流柜适用于直流牵引的地铁或轻轨的牵引变电所，使地下金属结构或金属管道里流通的杂散电流通过本设备返回到变电所的负极柜，减少杂散电流的腐蚀。 

背景技术

目前城市轨道系统的牵引方式大多采用直流电力牵引，列车所需电流由牵引变电所提供，通过接触网(架空线或接触轨)向列车送电，并通过走行轨作为牵引电流回路，返回到牵引变电所。走行轨铺设在轨枕、道渣和大地上，由于轨枕等的绝缘不良和大地的导电性，部分电流流入大地，并在某些地方重新流回钢轨和牵引变电所。走行钢轨中的牵引电流越大或钢轨对地面的绝缘程度越差，地下电流也就相应越大，这种电流又称为地下迷流或杂散电流。如果在轨道系统附近埋有地下钢筋混凝土结构、管道、电缆和任何其他金属结构件时，一部分地下杂散电流就会从导电的金属件上流过。在列车附近的杂散电流从钢轨流向金属体，使金属体对地电位形成阴极区。在变电所附近，杂散电流从金属流回钢轨和变电所，金属体对地电位形成阳极区。在阳极区，杂散电流从金属流出的地方将出现电解现象，这种电解现象使金属物体温度升高，加速了金属物体的腐蚀。在长期的电腐蚀作用下，地下金属物体将受到严重的损坏。若地下杂散电流流入电气接地装置，又将引起过高的接地电位，导致某些设备无法正常工作。同时杂散电流过大时将产生对地电压，严重时可危及人身安全，地下杂散电流及其影响是直流牵引供电系统中必须高度重视的问题。 

我国在早期建设的地铁（轻轨）系统由于对杂散电流的危害认识不足，有部分线路只是有简单的防护措施，现在正在改造。对于杂散电流的控制目前应用最为广泛的方式是采用极性排流装置，但排流装置若一直投入又会增加轨道的电压值，跟人身安全带来危险，合理选择排流装置的投入时刻和排流时间是一个关键的技术，需要由杂散电流测试的数据经分析处理后决定。

发明内容

为了克服现有排流柜的不足, 本实用新型提供一种新型自动排流柜，该装置能在运行期间进行在线测试，自动判断投入时刻和排流时间。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：自动排流柜由现场传感器、极性排流装置、排流控制器和排流控制软件组成。现场传感器安装于变电所附近的轨道沿线，负责测试轨道电位、埋地金属结构的极化电位和参比电极本体电位等参数，测量信号由现场传感器将所有测量参数由模拟量转换为数字量后通过通信电缆传送至自动排流柜的排流控制器；现场传感器和排流控制器之间通过专用通信电缆联系，排流控制器和监控系统之间通过变电所综合自动化通信通道联系；排流控制器安装于自动排流柜内，采用模块化结构，具有测量模块、通信模块、控制模块、显示模块、排流触发模块等，负责将现场测量的参数经过计算处理后按照给定的策略控制极性排流装置，利用触发模块发送脉冲控制相应排流回路的导通和关断，实时显示排流装置的运行情况并记录所有相关信息，排流控制器的通信模块一般有两个通信口，一个用于接收现场传感器的测量数据，另一个可以和变电站综合自动化（SCADA）系统的通信接口相连，用于上传自动排流柜的运行信息和相关数据，从而实现现场传感器和排流控制器之间通过专用通信电缆联系，排流控制器和监控系统之间通过变电所综合自动化（SCADA）的通信通道联系；极性排流装置由多路排流回路组成，现场需要进行排流防护的金属结构由引出线引至对应排流回路的引入端，每路排流回路由可控半导体元件、测量互感器和可变限流电阻组成。排流柜控制器还带有3个继电器，可以给上级需要的开闭信号。

自动排流柜的排流控制器带有控制操作软件，软件可以接收并记录由现场传感器发送的测量数据，也可主动命令现场传感器实时发送测量数据；在软件中可以选定一种或多种控制策略作为自动排流柜的运行方式，也可以停止自动控制，由现场人员或上级系统下发控制命令，软件还记录各排流回路的运行状态信息；软件通过权限分类可以让登录人员具有不同的操作权限，并且软件采用数据库方式自动记录操作信息和运行信息。

本实用新型的有益效果是，设计的自动排流柜可以根据现场实际的杂散电流量确定排流时刻和排流持续时间，并且杂散电流现场测试参数由现场传感器完成测量，以数字信号形式传送到排流控制器，提高了测试精度，简化了系统接线，扩大了应用范围。

附图说明

附图1是本实用新型的结构原理图。图中现场传感器安装在直流牵引系统的轨道沿线，排流控制器和极性排流装置安装于牵引变电所；现场传感器通过通信电缆和排流控制器通信，排流控制器通过SCADA系统通信接口和SCADA系统通信，极性排流装置受排流控制器的控制。 

附图2是本实用新型专利中传感器的工作原理图。图中介绍传感器在现场测量结构钢电压、轨道电压以及外接参比电极（地下）的工作原理。

附图3是极性排流装置的结构原理图。图中排流回路根据现场的实际需要设置，各路结构相同，图中1是半导体元件，2是阻容吸收模块，3是半导体元件的触发信号，4是排流电流测试接线端子，5是可调限流电阻，6是排流电电压测试接线端子。

 具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

在附图1中，根据测试位置的不同，现场传感器可以分为两类，测试道床结构钢筋的主排流网杂散电流的道床传感器和测试隧道结构钢筋辅助排流网杂散电流的侧壁传感器。每个自动排流柜根据排流要求的不同，所带传感器数量也不同，一般为1-64个。自动排流柜在工作时，由现场传感器将所测信号通过通信网络的电缆传送到排流控制器，这个通信网络可以是CAN总线型拓扑网络结构。

在附图2中，现场传感器在测试杂散电流相关参数时，需要一个标准电位，在现场可由参比电极提供，一般采用钼/氧化钼参比电极，每个现场传感器都配备一个参比电极提供标准电位。各个部分均带有输入信号、输入电源、输出信号保护等自身保护单元，每部分出现故障均可在排流控制器上显示并报警。

排流控制器根据测量的信号进行计算处理，确定启动的排流回路和排流持续时间，可单独控制一条回路或则多条回路同时排流。半导体元件需要有专门的驱动模块来驱动和控制，排流控制器控制驱动模块触发控制排流回路中半导体元件的导通和关断从而实现排流。

排流控制器通讯接口可扩展，能满足各种接口传输，通过SCADA系统通信接口和SCADA系统通信。极性排流装置受排流控制器的控制。

现场传感器安装在直流牵引系统的轨道沿线，排流控制器和极性排流装置安装于牵引变电所。

在附图3中，半导体元件1可以选用半控元件或全控元件，比如可控硅、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或集成门极换流晶闸管（IGCT）。排流电流测试4互感器部分可以选用霍尔元件。杂散电流由引出线经过IGBT流向电阻，最后回到牵引变电所负母线。排流控制器根据各个现场传感器传输的杂散电流信号，分析处理，根据排流策略，通过控制半导体元件的导通角来控制电流的大小和时间长短。从而达到自动排流的目的。

Claims (2)

1.一种自动排流柜，其特征是：自动排流柜由现场传感器、排流控制器和极性排流装置组成。由现场传感器测量的杂散电流信号输送到排流控制器。排流控制器接收数据后，进行判断处理，根据排流策略，控制极性排流装置排流。

2.根据权利要求1所述的自动排流柜，其特征是：现场传感器装设于轨道沿线，排流控制器和极性排流装置装设于牵引变电所。

3.根据权利要求1所述的自动排流柜，其特征是：现场传感器和排流控制器之间通过专用通信电缆联系，排流控制器和监控系统之间通过变电所综合自动化通信通道联系。

4. 根据权利要求1所述的自动排流柜，其特征是：自动排流柜的测试杂散电流的现场传感器可以分为两类，测试道床结构钢筋的主排流网使用的道床传感器和测试隧道结构钢筋的辅助排流网使用的侧壁传感器。

5.根据权利要求4所述的自动排流柜，其特征是：自动排流柜的现场传感器将现场测量的模拟信号转换为数字信号后进行传输。

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