CN204495910U - 一种网络型机车直流电网绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，用于机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测，包括：采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻数据信息的采样电路；与采样电路连接的微控制器；与微控制器及机车的控制系统连接的网络通信电路；与微控制器连接的电源变换电路。微控制器通过网络通信电路将绝缘阻值等监测信息传送至机车的控制系统，以供工作人员进行查看，工作人员通过机车的控制系统即可查看监测装置的检测状态，不必再到屏柜前查看监测数据，使得检测更为方便，且网络通信电路的设置，提高了机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测的智能化。

Description

一种网络型机车直流电网绝缘监测装置

技术领域

本实用新型涉及机车监测领域，特别是涉及一种网络型机车直流电网绝缘监测装置。

背景技术

随着科学技术的发展，机车作为人们出行的主要交通工具之一，运行的速度越来越快。随着机车速度的提升，人们也越来越关心机车的安全性能。其中，机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测即是监测机车安全性的一种重要手段。

机车直流电网绝缘监测装置是一种在线检测设备，可实时判断直流电网的绝缘状态，当电网直流母线对地绝缘降低时，能够给出警示，以避免出现重大事故。在现有机车中，机车直流电网绝缘监测装置安装在屏柜中，由于机车内部空间狭窄，查看上述装置的状态非常困难，且该装置功能单一，只能由人工到屏柜前查看监测数据，使得检测及其不便。

因而，如何提高机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测的智能化，使得查看监测装置的检测状态更为方便，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，可以有效解决由于机车内部空间狭窄，查看监测装置的状态非常困难，只能由人工到屏柜前查看监测数据，检测及其不便等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，用于机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测，包括：采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻数据信息的采样电路；与所述采样电路连接的微控制器；与所述微控制器及机车的控制系统连接的网络通信电路；与所述微控制器连接的电源变换电路。

优选的，所述网络通信电路包括RS485通信电路和LAN通信电路。

优选的，还包括：与所述微控制器连接的数码显示电路。

优选的，还包括：与所述微控制器连接的报警输出电路。

优选的，还包括：与所述微控制器连接的按键电路。

优选的，所述微控制器包括：C8051F310单片机。

优选的，所述微控制器还包括：UART通信端口、SPI通信端口和I2C通信端口。

优选的，所述采样电路包括：电压信号处理模块、前级RC低通滤波器、隔离放大器、后级电压跟随器和后级RC低通滤波器。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型实施例所提供的一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，用于机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测，其中，采样电路采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的数据信息，并将采集到的数据信息发送至微控制器，微控制器将接收到的数据信息进行相应处理，从而得到绝缘阻值，微控制器通过网络通信电路将绝缘阻值等监测信息传送至机车的控制系统，以供工作人员进行查看，工作人员通过机车的控制系统即可查看监测装置的检测状态，不必再到屏柜前查看监测数据，使得检测更为方便，且网络通信电路的设置，提高了机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测的智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型一种具体实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置的结构示意图；

图3为本实用新型再一实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，目前的机车直流电网绝缘监测装置安装在屏柜中，由于机车内部空间狭窄，查看监测装置的状态非常困难，且该监测装置功能单一，只能由人工到屏柜前查看监测数据，使得检测及其不便。

基于上述研究的基础上，本实用新型实施例提供了一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，用于机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测，包括：采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻数据信息的采样电路；与所述采样电路连接的微控制器；与所述微控制器及机车的控制系统连接的网络通信电路；与所述微控制器连接的电源变换电路。

在本实用新型实施例中，微控制器通过网络通信电路将绝缘阻值等监测信息传送至机车的控制系统，以供工作人员进行查看，工作人员通过机车的控制系统即可查看监测装置的检测状态，不必再到屏柜前查看监测数据，使得检测更为方便，且网络通信电路的设置，提高了机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测的智能化。

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，图1为本实用新型一种具体实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置的结构示意图。

本实用新型的一种具体实施例提供了一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，用于机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测，包括：采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻数据信息的采样电路11；与采样电路11连接的微控制器12；与微控制器12及机车的控制系统连接的网络通信电路13；与微控制器12连接的电源变换电路14。

在本实施例中，采样电路用于采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的数据信息，并将该数据信息传输给微控制器，微控制器通过预设的算法将接收到的该信息数据进行相应处理，计算出绝缘阻值。微控制器将计算得出的绝缘阻值，和/或，根据绝缘阻值所得出的处理结果，通过网络通信电路传输给机车的控制系统，工作人员在控制室内即可通过控制系统查看绝缘阻值和/或根据绝缘阻值所得出的处理结果，以判断机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的状态是否正常。其中，电源变换电路用于实现将输入的供电电源电压等级变换为网络型机车直流电网绝缘监测装置内部控制电路需要的电压等级，电源变换电路包括EMC滤波电路和过压保护电路，以保证安全性和可靠性。

工作人员通过机车的控制系统即可查看监测装置的检测状态，不必再到屏柜前查看监测数据，使得检测更为方便，且网络通信电路的设置，提高了机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测的智能化。

在上述实施例的基础上，本实用新型一个实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，优选所述网络通信电路包括RS485通信电路和LAN通信电路。

在本实施例中，RS485通信电路可以实现联网功能，RS485通信电路优选采用磁耦隔离RS485收发器ADM2843。由于RS485通信电路是用来传输数据的一种传输硬件方式，因传输电缆会受到干扰，会耦合进其他信号，而磁耦隔离RS485收发器ADM2843与传统的光点隔离电路相比，外部元件较少，隔离电压高，功耗低，可靠性高。

在早期机车中，控制器件采用的是RS485通信方式；而现在新的机车的控制系统一般采用LAN通信方式。两种通信方式作为标准接口配置，方便用户根据实际情况进行选取运用。

其中，LAN通信电路优选内置硬件TCP/IP协议栈芯片W5500，对软件的要求相对简单，稳定可靠。

需要说明的是，本实施例只是优选网络通信电路包括RS485通信电路和LAN通信电路，网络通信电路也可以采用其他方式的通信电路，只要能够保证微处理器和机车的控制系统联网，进行数据传输即可，本实施例在此不做限定，具体视情况而定。

本实用新型一个实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，还包括：与所述微控制器连接的数码显示电路。

如图2所示，数码显示电路15与微控制器12连接。在本实施例中，数码显示电路15可以用于显示测量的绝缘阻值，以便用户查看，和控制系统中的绝缘阻值数据进行对比，来检测控制系统接收的数据是否正常，还可以在控制系统或网络通信电路出现故障时，便于人工现场查看绝缘阻值，以保障行车安全，数码显示电路可以采用LED进行数据信息显示。

本实用新型一个实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，还包括：与所述微控制器连接的报警输出电路。

如图3所示，报警输出电路16与微控制器12连接。在本实施例中，报警输出电路16采用LED指示，继电器触点输出，并存储记录报警输出时间。其中，继电器触点输出指的是当有报警时，即绝缘阻值超出或低于预设的报警阈值时，继电器动作，常开点闭合，常闭点断开，用户可根据需要将继电器触点接入到控制系统，以便提醒工作人员。当绝缘电阻出现异常情况，即绝缘阻值超出或低于预设的报警阈值时，报警输出电路可以进行报警，并将报警信号传送到控制系统，使得工作人员及时得知报警信息。

存储报警输出时间是为了判断故障，即判断绝缘电阻阻值是否异常，但有时故障可能不会一直存在，只是在某个特定的情况下才出现，这样就可以根据时间来查找故障点。其中，存储记录的报警输出时间指的是报警时的当时时钟，故障恢复后，报警状态解除，再次报警时会再次记录新故障发生的时间。

在本实施例中，用户还可以通过控制系统及RS485通信电路和LAN通信电路等网络通信电路，进行车辆控制总线组网查询，及修改报警阈值等操作。

本实用新型一个实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，还包括：与所述微控制器连接的按键电路。

如图4所示，按键电路17与微控制器12连接。在本实施例中，按键电路用于手动设置报警阈值，状态复位及自检，还可用于查询报警记录。其中，报警阈值即预先设置的绝缘电阻限定值，当绝缘电阻的阻值超出限定值的范围，则进行报警；状态复位指的是在报警状态下，将微控制器内部计算的数据清除，将报警状态解除；用按键输入相应的指令，即可进行报警记录查询，此时，报警记录可以通过数码显示电路显示出来。

本实用新型一个实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，优选所述微控制器包括：C8051F310单片机。

在本实施例中，由于C8051F310单片机可以在系统编程，无需特别的编程电压，该单片机内部集成A/D转换电路，模拟信号经放大后可以直接接入单片机进行处理，提高了可靠性和稳定性，且节省了外部电路使设计更为简洁。

需要说明的是，本实施例只是优选采用C8051F310单片机，也可以采用其他型号的单片机，对此并不做限定，具体视情况而定。

优选的，所述微控制器还包括：UART通信端口、SPI通信端口和I2C通信端口。

由于不同的通信方式可能会用到不同的通信端口，本实施例中微控制器包括：UART通信端口、SPI通信端口和I2C通信端口，方便通过不同的通信方式进行数据传输。

本实用新型一个实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，所述采样电路包括：电压信号处理模块、前级RC低通滤波器、隔离放大器、后级电压跟随器和后级RC低通滤波器。

在本实施例中，网络型机车直流电网绝缘监测装置采用不平衡电桥法对绝缘电阻的阻值进行检测，当采样电路采集到输入电压信号时，输入电压信号通过运放进行放大，再经过前级RC低通滤波器进行滤波处理，然后经过隔离放大器进行电气隔离，再通过后级电压跟随器进行缓冲，最后经过后级RC低通滤波器进行滤波处理，输入到AD转换接口，其中，AD转换接口可以是单片机自带，也可以是微控制器设置专用AD转换芯片。

综上所述，本实用新型实施例所提供的网络型机车直流电网绝缘监测装置，采样电路采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的数据信息，并将采集到的数据信息发送至微控制器，微控制器将接收到的数据信息进行相应处理，从而得到绝缘阻值，微控制器通过网络通信电路将绝缘阻值等监测信息传送至机车的控制系统，以供工作人员进行查看，工作人员通过机车的控制系统即可查看监测装置的检测状态，不必再到屏柜前查看监测数据，使得检测更为方便，且网络通信电路的设置，提高了机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测的智能化。

其次，检测的绝缘电阻的阻值能够通过数码显示电路进行显示；并具有超限报警功能，且带有继电器输出，可以根据需要自由设置报警阈值，还具有报警存储记录功能；查询报警存储记录功能；用户还可以通过控制系统及RS485通信电路和LAN通信电路等网络通信电路，进行车辆控制总线组网查询，及修改报警阈值等操作。进一步提高了机车直流电网绝缘监测装置的智能化。

以上对本实用新型所提供的一种网络型机车直流电网绝缘监测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种网络型机车直流电网绝缘监测装置，用于机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻的监测，其特征在于，包括：

采集机车控制回路的直流母线对地绝缘电阻数据信息的采样电路；

与所述采样电路连接的微控制器；

与所述微控制器及机车的控制系统连接的网络通信电路；

与所述微控制器连接的电源变换电路。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述网络通信电路包括RS485通信电路和LAN通信电路。

3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，还包括：与所述微控制器连接的数码显示电路。

4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于，还包括：与所述微控制器连接的报警输出电路。

5.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，还包括：与所述微控制器连接的按键电路。

6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述微控制器包括：C8051F310单片机。

7.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述微控制器还包括：UART通信端口、SPI通信端口和I2C通信端口。

8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述采样电路包括：电压信号处理模块、前级RC低通滤波器、隔离放大器、后级电压跟随器和后级RC低通滤波器。