CN205160054U - 一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，包括主体处理模块和至少一个采集组件，采集组件包括第一采集模块和第二采集模块，第一采集模块包括第一输入输出单元和连接至第一输入输出单元的电弧光传感器和温度传感器，第二采集模块包括第二输入输出单元和连接至第二输入输出单元的烟雾传感器，其中：采集组件直接或间接的连接至主体处理模块；第一输入输出单元配置为接收并处理电弧光传感器和温度传感器所采集的数据；第二输入输出单元配置为接收并处理烟雾传感器所采集的数据。该弧光保护装置能够采集供电系统环境中的烟雾浓度、环境温度、电弧光强度和电流等数据从而分析判断电路故障，并根据故障情况切断线路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力安全保护领域，特别涉及一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置。
背景技术
具有节能、快捷和大运量特征的城市轨道交通建设愈趋受到众多城市的关注。城市轨道交通是采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，包括地铁系统、轻轨系统、有轨电车、单轨系统、自动导向轨道系统、市域快速轨道系统和磁悬浮系统。由于畅通、高效、可靠的交通出行不仅是出行者选择出行方式的基础，更是城市交通管理者追求的目标，所以，城市轨道交通已经成为城市公共交通的重要组成部分。
而作为轨道交通的重要动力能源的电能也成为了最重要的保障对象，轨道交通的供电系统具有特殊性，首先具有环境的特殊性，多为户外或者地下等恶劣环境；其次负载具有特殊性，负荷会随着机车的运行状况有很大波动；再次就是供电线路长，维护困难。这些因素都会加速供电线路的自然老化而最终损坏，例如金属粉尘附着造成的线路绝缘破坏，户外的小动物进入造成的瞬间短路等，都会造成交通停运，线路严重损坏，如果不及时处理那么就会产生更为严重的后果，如电弧爆炸。
现有技术中针对供电系统的检测装置主要有烟雾检测装置，温度检测装置，电弧检测装置，但是三者并没有有机结合到一起综合判断故障性质和故障程度。以至于没有全方位的对故障的发生过程进行检测和保护的产品，不能够第一时间判定电弧故障，切断线路保障财产安全和人身安全，减少损失。这就需要一种检测装置，能够采集环境参量，如烟雾浓度、环境温度、电弧光强度和电流大小等，根据事先设计好的逻辑，第一时间判断故障并切断线路，防止事故扩大化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电力系统保护装置，能够采集供电系统环境中的烟雾浓度、环境温度、电弧光强度和电流大小等数据从而分析判断电路故障，并根据故障情况切断线路。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，包括主体处理模块和至少一个采集组件，所述采集组件包括第一采集模块和第二采集模块，所述第一采集模块包括第一输入输出单元和连接至所述第一输入输出单元的电弧光传感器和温度传感器，所述第二采集模块包括第二输入输出单元和连接至所述第二输入输出单元的烟雾传感器，其中：
所述采集组件直接或间接的连接至所述主体处理模块；
所述第一输入输出单元配置为接收并处理所述电弧光传感器和温度传感器所采集的数据，并将处理后的数据发送给所述主体处理模块；
所述第二输入输出单元配置为接收并处理所述烟雾传感器所采集的数据，并将处理后的数据发送给所述主体处理模块。
作为优选，所述第二输入输出单元将其处理后的数据通过所述第一输入输出单元中继后发送给所述主体处理模块。
作为优选，所述主体处理模块包括主体处理器以及连接至所述主体处理器的总线通讯电路和继电器电路，其中，所述总线通讯电路配置为接收所述第一采集模块和第二采集模块发送的数据，所述继电器电路配置为连接到并控制所述弧光保护装置外部的断路器分断电路。
作为优选，所述主体处理模块还包括连接至所述主体处理器的人机接口电路、主体电源电路、主体通讯电路和开关量电路，其中，所述人机接口电路配置为执行人机交互，所述主体电源电路配置为向所述主体处理模块中的各个部件提供电力，所述主体通讯电路配置为与所述弧光保护装置外部的包括断路器的系统建立通讯，所述开关量电路配置为采集所述断路器的状态信息。
作为优选，所述第一输入输出单元包括第一处理器以及连接至所述第一处理器的温度数据接收电路、电弧数据接收电路和第一通讯电路，其中，所述第一处理器配置为接收并处理所述温度数据接收电路和电弧数据接收电路各自采集并发送的温度数据和电弧数据，所述第一通讯电路配置为将经所述第一处理器处理后的数据发送至所述主体处理模块。
作为优选，所述第一输入输出单元还包括连接至所述第一处理器的第一电源电路，所述第一电源电路配置为向所述第一采集模块提供电力。
作为优选，所述第二输入输出单元包括第二处理器以及连接至所述第二处理器的烟雾数据接收电路和第二通讯电路，其中，所述第二处理器配置为接收并处理所述烟雾数据接收电路接收并发送的烟雾数据，所述第二通讯电路配置为将经所述第二处理器处理后的数据发送至所述主体处理模块。
作为优选，所述第二输入输出单元还包括连接至所述第二处理器的第二电源电路，所述第二电源电路配置为向所述第二采集模块提供电力。
作为优选，所述温度传感器包括温度数据处理器以及连接至所述温度数据处理器上的温度感应芯片、温度通讯电路和温度电源电路，其中，所述温度数据处理器配置为接收并处理所述温度感应芯片采集并发送的温度数据，所述温度通讯电路配置为将所述温度数据处理器处理后的温度数据发送至所述第一输入输出单元，所述温度电源电路配置为向所述温度数据传感器提供电力。
本实用新型的有益效果在于：能够采集供电系统环境中的烟雾浓度、环境温度、电弧光强度和电流大小等数据从而分析判断电路故障，并根据故障情况切断线路，防止事故扩大化。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例的主体处理模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例的第一输入输出单元的结构示意图；
图4为本实用新型实施例的第二输入输出单元的结构示意图；
图5为本实用新型实施例的温度传感器的结构示意图。
附图标记说明
1-采集组件2-第一采集模块3-第二采集模块
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
本实用新型的实施例的一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，如图1所示，包括主体处理模块和至少一个采集组件1，采集组件1包括第一采集模块2和第二采集模块3，第一采集模块2包括第一输入输出单元和连接至第一输入输出单元的电弧光传感器和温度传感器，该电弧光传感器将光强信号转换为电信号并将相应数据发送至第一输入输出单元，该温度传感器可以以有线或无线的方式连接至第一输入输出单元，而本实施例中温度传感器采用无线的方式将温度信息转换为相应数据并发送至第一输入输出单元，第二采集模块3包括第二输入输出单元和连接至第二输入输出单元的烟雾传感器，该烟雾传感器将其所采集的烟雾信息转换为相应数据并发送至第二输入输出单元，其中：采集组件1直接或间接的连接至主体处理模块；第一输入输出单元配置为接收并处理电弧光传感器和温度传感器所采集的数据，并将处理后的数据发送给主体处理模块；第二输入输出单元配置为接收并处理烟雾传感器所采集的数据，并将处理后的数据发送给主体处理模块。为了保证信号的稳定性，避免长距离通讯导致信号的衰弱，同时为了实现布线的便捷性，第二输入输出单元将其处理后的数据首先要通过第一输入输出单元中继后再发送给主体处理模块。
本实用新型可以根据需要使用两个以上的采集组件1，例如可将第二个采集组件1通过串联在原采集组件1的第二采集模块3之后的方式串联连接在原采集组件1上。
主体处理模块接收第一输入输出单元和第二输入输出单元发送的数据后在其内部做分析处理，为了判断电弧故障，主体处理模块的内部集成了电流互感器，电流互感器用于采集发生故障时的电流信号，其容量设置为大于或等于10倍额定值，主体处理模块能够与弧光保护装置外部的外网进行数据交换，以使在电力系统发生故障时能够控制外网进行断路处理，并设定从主体处理模块向外网发出断路处理信号到外网的断路器分断电路的时间小于或等于10ms。如图2所示，主体处理模块包括主体处理器以及连接至主体处理器的总线通讯电路和继电器电路，其中，主体处理器可以采用意法半导体公司的M3型号的处理器；总线通讯电路配置为接收第一采集模块2和第二采集模块3发送的数据，并将该数据转换为数字电平信号后再发送至主体处理器；继电器电路配置为控制外部的外网的断路器分断电路，继电器电路可以采用多种模式，本实施例中继电器电路包括机械继电器、继电器驱动电路和隔离电路，继电器电路能够接收主体处理器发出的电平信号进而向机械继电器发出断路指令，从而控制外网的断路器分断电路。
继续结合图2，主体处理模块还包括连接至主体处理器的人机接口电路、主体电源电路、主体通讯电路和开关量电路。其中，人机接口电路配置为执行人机交互，其包括输入端和输出端，其中输入端优选为按钮组件，输出端优选为液晶显示器；主体电源电路配置为向主体处理模块中的各个部件提供电力(为了附图的简洁只与主体处理器进行了连接，如图2所示)，在本实施例中，所提供的电力的电压为5V；主体通讯电路配置为与弧光保护装置外部的外网建立通讯，其能够将继电器电路的机械继电器发出的断路指令发送至外网，从实现外网的断路器分断；开关量电路配置为采集外网的电路中的断路器的状态信息，其将外网的电路中的断路器的状态信号转换为数字电平再发送给主体处理器，以实现监视外网的电路的工作状态。
如图3所示，第一输入输出单元包括第一处理器以及连接至第一处理器的温度数据接收电路、电弧数据接收电路和第一通讯电路，其中，第一处理器配置为接收并处理温度数据接收电路和电弧数据接收电路各自采集并发送的温度数据和电弧数据，第一处理器可以使用意法半导体公司的M3型号处理器；第一通讯电路配置为将经第一处理器处理后的数据发送至主体处理模块；在本实施例中由于温度数据接收电路采用了无线连接的方式，温度数据接收电路通过2.4G的无线通讯协议将接收到的温度数据发送至第一处理器；电弧数据接收电路配置为将电弧光传感器发送的电流信号转换为相应的电压信号，并发送至第一处理器。第一输入输出单元还包括连接至第一处理器的第一电源电路，第一电源电路配置为向第一输入输出单元中的各部件提供电力(为了附图的简洁只与第一处理器进行了连接，如图3所示)，在本实施例中，其所提供的电力的电压为5V。
如图4所示，第二输入输出单元包括第二处理器以及连接至第二处理器的烟雾数据接收电路和第二通讯电路，其中，第二处理器配置为接收并处理烟雾数据接收电路接收并发送的烟雾数据，第二处理器可以使用意法半导体公司的M3型号处理器，第二通讯电路配置为将经第二处理器处理后的数据发送至主体处理模块；烟雾数据接收电路配置为接收烟雾传感器发送的电平信号，并发送至第二处理器。第二输入输出单元还包括连接至第二处理器的第二电源电路，第二电源电路配置为向第二输入输出单元中的各部件提供电力(为了附图的简洁只与第二处理器进行了连接，如图4所示)，在本实施例中，其所提供的电力的电压为5V。
如图5所示，温度传感器包括温度数据处理器以及连接至温度数据处理器的温度感应芯片、温度通讯电路和温度电源电路，其中，温度数据处理器配置为接收并处理温度感应芯片采集并发送的温度数据，可以采用德州仪器公司相应型号的处理器作为温度数据处理器；温度通讯电路配置为将温度数据处理器处理后的温度数据发送至第一输入输出单元；温度电源电路配置为向温度数据传感器中的各部件提供电力(为了附图的简洁只与温度处理器进行了连接，如图5所示)，优选使用至少能够提供5年电力的电池；温度感应芯片将其所采集的温度的相应模拟信号转换为数字信号，并通过I2C通讯协议发送至温度数据处理器。
电弧光传感器包括光强传感器和电压比较器，光强传感器能够将光强信号转换为微弱电信号，并呈现线性变化，电弧光传感器将光强传感器输出的微弱电信号进行处理，滤除噪声，增强信号抗干扰能力，处理过的信号经过电压比较器的阈值比较，输出故障电平信号，电弧光传感器将故障电平信号转换为电流信号发送至第二输入输出单元。
以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，包括主体处理模块和至少一个采集组件，所述采集组件包括第一采集模块和第二采集模块，所述第一采集模块包括第一输入输出单元和连接至所述第一输入输出单元的电弧光传感器和温度传感器，所述第二采集模块包括第二输入输出单元和连接至所述第二输入输出单元的烟雾传感器，其中：
所述采集组件直接或间接的连接至所述主体处理模块；
所述第一输入输出单元配置为接收并处理所述电弧光传感器和温度传感器所采集的数据，并将处理后的数据发送给所述主体处理模块；
所述第二输入输出单元配置为接收并处理所述烟雾传感器所采集的数据，并将处理后的数据发送给所述主体处理模块。
2.根据权利要求1所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述第二输入输出单元将其处理后的数据通过所述第一输入输出单元中继后发送给所述主体处理模块。
3.根据权利要求1所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述主体处理模块包括主体处理器以及连接至所述主体处理器的总线通讯电路和继电器电路，其中，所述总线通讯电路配置为接收所述第一采集模块和第二采集模块发送的数据，所述继电器电路配置为连接到并控制所述弧光保护装置外部的断路器分断电路。
4.根据权利要求3所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述主体处理模块还包括连接至所述主体处理器的人机接口电路、主体电源电路、主体通讯电路和开关量电路，其中，所述人机接口电路配置为执行人机交互，所述主体电源电路配置为向所述主体处理模块中的各个部件提供电力，所述主体通讯电路配置为与所述弧光保护装置外部的包括断路器的系统建立通讯，所述开关量电路配置为采集所述断路器的状态信息。
5.根据权利要求1所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述第一输入输出单元包括第一处理器以及连接至所述第一处理器的温度数据接收电路、电弧数据接收电路和第一通讯电路，其中，所述第一处理器配置为接收并处理所述温度数据接收电路和电弧数据接收电路各自采集并发送的温度数据和电弧数据，所述第一通讯电路配置为将经所述第一处理器处理后的数据发送至所述主体处理模块。
6.根据权利要求5所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述第一输入输出单元还包括连接至所述第一处理器的第一电源电路，所述第一电源电路配置为向所述第一采集模块提供电力。
7.根据权利要求1所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述第二输入输出单元包括第二处理器以及连接至所述第二处理器的烟雾数据接收电路和第二通讯电路，其中，所述第二处理器配置为接收并处理所述烟雾数据接收电路接收并发送的烟雾数据，所述第二通讯电路配置为将经所述第二处理器处理后的数据发送至所述主体处理模块。
8.根据权利要求7所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述第二输入输出单元还包括连接至所述第二处理器的第二电源电路，所述第二电源电路配置为向所述第二采集模块提供电力。
9.根据权利要求1所述的应用于轨道交通领域的电弧光保护装置，其特征在于，所述温度传感器包括温度数据处理器以及连接至所述温度数据处理器上的温度感应芯片、温度通讯电路和温度电源电路，其中，所述温度数据处理器配置为接收并处理所述温度感应芯片采集并发送的温度数据，所述温度通讯电路配置为将所述温度数据处理器处理后的温度数据发送至所述第一输入输出单元，所述温度电源电路配置为向所述温度数据传感器提供电力。
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|---|---|---|---|---|
| CN111239569A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-05 | 杭州电弧数据科技有限公司 | 电弧故障检测方法、装置、设备及存储介质 |
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