CN208316405U - 一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器 - Google Patents

Abstract

一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，包括供电单元、控制单元、驱动单元和电流采样单元，供电单元包括供电模块Ⅰ、供电模块Ⅱ和供电控制模块，供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ的输入端分别通过电流互感器和取电变压器与三相交流电路连接，供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ的输出端接驱动单元、控制单元和供电控制模块；电流采样单元接三相交流电路，控制单元分别连接电流采样单元、驱动单元和供电控制模块，驱动单元的输出端接电动转辙机动作电路的保护继电器；该断相保护器有2个电源模块，供电可靠、灵活，在转辙机动作过程中，如其中一个电源模块出故障，不会造成断相保护器失电，供电模块Ⅱ受处理器控制，可根据需要维持断相保护器是否继续工作。

Description

一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器

技术领域

本实用新型涉及一种电路保护装置，特别涉及一种适用于铁路线路可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器。

背景技术

铁路线路通过道岔改变列车的运行路径，改变道岔位置的设备称为转辙机；根据动作电源的不同，分为直流电动转辙机和交流电动转换机；交流电动转辙机使用三相电动机，当三相电源断相时，另二相的电流迅速增加，导致三相电动机绕组由于温升过高而被烧毁，因此在交流电动转辙机道岔动作电路中，设置了断相保护器，当发生断相时，通过保护继电器及时切断转辙机的动作电源，以保护三相电动机免遭损坏（参见附图2、附图3）。

目前，从取电技术上区分，铁路上使用的断相保护器主要有三大类：

一是使用三个电流互感器从工作电流中取电，三个互感器次级串联，通过电流转电压电路，产生三个电压，再将这三个电压经矢量叠加后，产生一个电压，经整流滤波后直接驱动使保护继电器吸起；

二是使用一个或多个电流互感器从工作电流中取电，经整流后为控制单元供电，其是否驱动输出由控制单元控制；

三是使用一个或多个电源变压器提供驱动电路工作电源，通过变压器从380V的工作电压获得所需要的低压，经整流滤波稳压后提供给逻辑电路和保护继电器的驱动电路。

上述三大类的断相保护器的供电技术存在如下不足：

1．供电方式单一，可靠性低；无论对于用互感器取电还是通过380V中的任意二相的电压取电的方式，供电方式都只有单一的一种电流或电压取电，单一的取电方式的抗干扰能力差而造成供电模块的可靠性差，当供电模块出故障时，会使整个系统失效；

2．对于使用电流互感器取电的方式，存在以下不足：

（1）当大电流（负载过载、电源短路）时，其大电流将造成电流互感器的一次侧过载；

（2）当转辙机停止工作时，整个系统会失电，这样就导致系统只能在转辙机工作期间提供简单的保护功能，而不能实现较为复杂的高级的功能，如冗余控制、电量显示、数据记录、动作电流分析、历史数据查询、数据传输等等；

3．对于使用一个或多个电源变压器从380V电源取电的供电方式，存在以下不足：

（1）当大电压（电压升高、雷电）时，将造成电压取电的变压器的一次侧过压而故障；

（2）由于电源变压器长期与380V工作电源相连，雷电将通过380V电源造成取电模块的损坏而使断相保护器不能工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，以克服上述已有技术存在的不足，提高断相保护器的可靠性和可用性。

本实用新型采取的技术方案是：

一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，该断相保护器与电动转辙机动作电路连接为其提供断相保护；该断相保护器包括供电单元、控制单元、驱动单元和电流采样单元，所述供电单元之取电电路与为转辙机提供工作电源的三相交流电路连接，供电单元之输出端分别与控制单元和驱动单元连接为其提供工作电源；

所述供电单元包括供电模块Ⅰ、供电模块Ⅱ和供电控制模块，所述供电模块Ⅰ的输入端通过电流取电电路与三相交流电路连接，供电模块Ⅰ的输出端分别连接驱动单元、控制单元和供电控制模块；所述供电模块Ⅱ的输入端通过电压取电电路与三相交流电路连接，供电模块Ⅱ的输出端分别连接驱动单元、控制单元和供电控制模块；

所述电流采样单元输入端以隔离方式连接三相交流电路，电流采样单元输出端连接控制单元，控制单元通过其第一控制端和第二控制端分别连接供电控制模块和驱动单元，驱动单元的输出端接电动转辙机动作电路的保护继电器，控制单元的通讯输出端接外部的检测仪器或系统主机；

所述电流采样单元用于对三相交流电路进行隔离式采样，并将采样数据送到控制单元进行处理；

所述供电模块Ⅰ用于在转辙机开始动作时，通过电流取电电路从三相交流电路取电并将工作电流转换成交流电压，经整流转化为直流电压后，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电模块Ⅱ用于通过电压取电电路从三相交流电路取电，并将取得的380V电源转换为交流低电压，经整流转化为直流电压后，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电控制模块用于：在供电模块Ⅰ启动后，根据控制单元提供的开启取电控制信号或停止取电控制信号，对供电模块Ⅱ的工作状态进行控制，接通或断开供电模块Ⅱ的取电变压器初级与380V电源的连接，从而将供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ两个供电模块输出组合成为一个冗余的复合供电系统，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述控制单元用于处理来自电流采样单元的信号进行和对供电模块Ⅱ工作状态的控制；所述驱动单元用于驱动或停止电动转辙机动作电路的保护继电器动作。

其进一步的技术方案是：

所述控制单元包括处理器、综合电源电路、信号调理电路、驱动电压检测电路、显示电路、通讯电路和报警电路；

所述处理器通过综合电源电路连接供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ，通过信号调理电路连接电流采样单元，通过驱动电压检测电路连接驱动单元，处理器通过第一、第二控制端分别连接供电控制模块分别连接供电控制模块和驱动单元，处理器的对内控制端分别连接显示电路、通讯电路和报警电路，通讯电路的输出端接外部的检测仪器或系统主机；

所述综合电源电路用于给控制单元内部各电路提供工作电源；

所述信号调理电路用于对来自电流采样单元的电流信号进行滤波、放大及进行电流-电压转换，从而得到可测量的电压信号，输送给处理器内部的模数转换器；

所述驱动电压检测电路用于检测驱动单元的工作电压，将检测值反馈给处理器，由处理器根据反馈值调整驱动单元，改变驱动电压的输出；

所述显示电路用于显示三相交流电路的工作电流值和驱动电压值；

所述通讯电路用于向外部的检测仪器或系统主机传送本断相保护器的电流、电压和工作状态信息；

所述报警电路用于对三相交流电路断相、三相电流不平衡、驱动电压不正常的异常情况进行报警；

所述供电模块Ⅰ包括电流取电电路、整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ；所述电流取电电路通过电流互感器的一次线圈与三相交流电路连接，电流取电电路输出端接整流电路Ⅰ的输入端，整流电路Ⅰ的输出端接稳压电路Ⅰ的输入端，稳压电路Ⅰ的输出端为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电模块Ⅱ包括电压取电电路、整流电路Ⅱ和稳压电路Ⅱ；所述电压取电电路通过取电变压器和取电控制继电器的常开触点与三相交流电路连接，电压取电电路输出端接整流电路Ⅱ的输入端，整流电路Ⅱ的输出端接稳压电路Ⅱ的输入端，稳压电路Ⅱ的输出端为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电控制模块包括取电控制继电器，所述取电控制继电器或为电磁继电器、或为干簧管继电器、或为固态继电器、或为光继电器。

其更进一步的技术方案：

所述供电控制模块包括取电控制继电器、第2电解电容、第3稳压二极管、第8二极管、第3电阻、第4电阻、第5电阻、第6电阻、第3三极管、第4三极管和场效应管；

场效应管的源极和第5电阻的一端相连后与供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ的第一供电输出端相连，场效应管门极与第5电阻的另一端接第4三极管的集电极，第4三极管的发射极接地，第4三极管的基极接第6电阻，第6电阻的另一端接控制单元处理器的第一控制端，接收开启取电控制信号或停止取电控制信号；

场效应管漏极、第3电阻一端、第3三极管集电极接第2电解电容正极，第3电阻另一端接第3三极管的基极和第3稳压二极管的反向端；

第3三极管发射极接第4电阻一端，第4电阻另一端接第2电解电容负极后，再与第8二极管的反向端及取电控制继电器线圈的一端连接；

第3稳压二极管的正向端、第8二极管的正向端、第4三极管的发射极及取电控制继电器线圈的另一端接地。

又进一步：

所述供电模块Ⅱ的电压取样电路包括取电变压器、第1保险丝、第1压敏电阻和取电控制继电器的常开触点，第1压敏电阻两端并联在取电变压器初级两端，其中一端再接至三相电源一相，另一端与第1保险丝和取电控制继电器的常开触点一端串联，取电控制继电器常开触点另一端与三相电源另一相相连，取电变压器次级的两端接整流电路Ⅱ的输入端；

所述供电模块Ⅱ的整流电路Ⅱ包括第1整流桥和第1电解电容，第1整流桥的两个交流端子与电压取电电路的两个输出端相连，第1整流桥正极输出端接第1电解电容正极和稳压电路Ⅱ的输入端，负极输出端接地；

所述供电模块Ⅱ的稳压电路Ⅱ包括第1电阻、第1双向瞬态抑制二极管、第1稳压二极管、第1二极管、第2二极管和第1三极管；

第1双向瞬态抑制二极管一端、第1电阻一端、第1三极管集电极和第1二极管的正向端接第1整流桥正极输出端，第1电阻另一端与第1稳压二极管反向端接第1三极管基极，第1双向瞬态抑制二极管另一端、第1稳压二极管正向端接地；

第1三极管的发射极接第2二极管的正向端，第2二极管反向端作为第二供电输出端，向驱动模块供电，第1三极管的集电极接第1二极管的正向端，第1二极管的反向端作为第一供电输出端，向控制单元和供电控制模块供电。

又进一步：

所述供电模块Ⅰ包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ；

所述第一电流取电电路包括第1电流互感器、第2压敏电阻和第2保险丝，第1电流互感器的一次侧接入三相交流电路的其中一相，第2保险丝与第1电流互感器二次侧串联后构成第一电流取电电路的两输出端接第一整流电路Ⅰ的输入端，第2压敏电阻并联在第一电流取电电路的两输出端之间；

所述第一整流电路Ⅰ包括第2整流桥、第3电解电容和第2双向瞬态抑制二极管，第2整流桥的两个交流端子与第一电流取电电路的两个输出端相连，第2整流桥正极端接第3电解电容正极和第2双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第3电解电容负极接地；

所述稳压电路Ⅰ包括第2电阻、第2三极管、第3二极管和第4二极管；第2双向瞬态抑制二极管一端、第2电阻一端、第2三极管集电极和第4二极管的正向端接接第2整流桥正极输出端，第2电阻另一端与第2稳压二极管反向端接第2三极管基极，第2双向瞬态抑制二极管另一端、第2稳压二极管正向端接地；

第2三极管的发射极接第3二极管的正向端，第3二极管反向端接供电模块Ⅱ的第二供电输出端，向驱动单元供电，第2三极管的集电极接第4二极管的正向端，第4二极管的反向端接供电模块Ⅱ的第一供电输出端，向控制单元和供电控制模块供电。

又进一步：

所述供电模块Ⅰ还包括第二电流取电电路和第二整流电路Ⅰ；所述第二电流取电电路包括第2电流互感器、第3压敏电阻和第3保险丝，第2电流互感器的一次侧接入三相交流电路的另一相，第3保险丝与第2电流互感器二次侧串联后构成第二电流取电电路的两输出端接第二整流电路Ⅰ的输入端，第3压敏电阻并联在第二电流取电电路的两输出端之间；

所述第二整流电路Ⅰ包括第3整流桥、第4电解电容和第3双向瞬态抑制二极管，第3整流桥的两个交流端子与第二电流取电电路的两个输出端相连，第3整流桥正极端接第4电解电容正极和第3双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第4电解电容负极接地；

第一整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第5二极管，第二整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第6二极管。

又进一步：

所述供电模块Ⅰ还包括第三电流取电电路和第三整流电路Ⅰ；所述第三电流取电电路包括第3电流互感器、第4压敏电阻和第4保险丝，第3电流互感器的一次侧接入三相交流电路的另一相，第4保险丝与第3电流互感器二次侧串联后构成第三电流取电电路的两输出端接第三整流电路Ⅰ的输入端，第4压敏电阻并联在第三电流取电电路的两输出端之间；

所述第三整流电路Ⅰ包括第4整流桥、第5电解电容和第4双向瞬态抑制二极管，第4整流桥的两个交流端子与第三电流取电电路的两个输出端相连，第4整流桥正极端接第5电解电容正极和第4双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第5电解电容负极接地；

第三整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第7二极管。

由于采取上述技术方案，本实用新型之一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器具有以下有益效果：

1．该一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器供电可靠性高，其供电单元包括两个电源模块，在转辙机动作过程中，或因电流或电压发生激烈变化时，如果其中一个电源模块出故障，不会造成断相保护器失电；

（1）当大电压（电压过压、雷电）时，如果电压取电的变压器的一次侧过压而故障，但大电压对电流取电的电流互感器无影响，不会造成电流互感器故障，都可保证系统的供电；

（2）当大电流（负载过载、电源短路）时，如果大电流造成电流互感器的一次侧过载而故障，但380V回路中的电流大小对电压取电的变压器无影响，不会造成变压器故障；

2．该断相保护器供电灵活性强，其供电模块Ⅱ通过取电变压器与三相交流电源连接，供电模块Ⅱ受处理器控制，可根据实际需要维持断相保护器继续工作还是停止其工作。

下面结合附图和实施例对本实用新型之一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型之可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器结构框图；

图2：已有铁路信号道岔断相保护装置结构框图；

图3：已有铁路信号道岔断相保护装置控制电路图；

图4：本实用新型之可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器的控制单元结构框图；

图5：本实用新型实施例一之一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器电路图（供电模块Ⅰ包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ）；

图6：本实用新型实施例二之一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器电路图（供电模块Ⅰ包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ、第二电流取电电路、第二整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ）；

图7：本实用新型实施例三之一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器电路图（供电模块Ⅰ包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ、第二电流取电电路、第二整流电路Ⅰ、第三电流取电电路、第三整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ）；

图1中：

01—电流采样单元，02—供电模块Ⅰ，03—供电模块Ⅱ，04—供电控制模块，05—控制单元， 06—驱动单元，07—电动转辙机动作电路，BHJ—保护继电器；

图2、图3中：

Ⅰ—断相保护器，Ⅱ—交流电动转辙机，21—交流电动机，22—动力转换及接点组，BHJ—保护继电器，1DQJ—第一定位操作继电器，1DQJF—第一定位操作复示继电器，2DQJ—第二定位操作继电器，2DQJF—第二定位操作复示继电器，DCA—按键，FCA—按键，KZ—控制正电，KF—控制负电；

图4中：

051—处理器，052—综合电源电路，053—信号调理电路，054—驱动电压检测电路，055—显示电路，056—通讯电路，057—报警电路；

图5、图6、图7中：

C1—第1电解电容，C2—第2电解电容，C3—第3电解电容，C4—第4电解电容，C5—第5电解电容；

R1—第1电阻，R2—第2电阻，R3—第3电阻，R4—第4电阻，R5—第5电阻，R6—第6电阻；

CT1—第1电流互感器，CT2—第2电流互感器，CT3—第3电流互感器；

RV1—第1压敏电阻，RV2—第2压敏电阻，RV3—第3压敏电阻，RV4—第4压敏电阻；

FU1—第1保险丝，FU2—第2保险丝，FU3—第3保险丝，FU4—第4保险丝；

BRI1—第1整流桥，BRI2—第2整流桥，BRI3—第3整流桥，BRI4—第4整流桥；

TVS1—第1瞬态抑制二极管，TVS2—第2瞬态抑制二极管，TVS3—第3瞬态抑制二极管，TVS4—第4瞬态抑制二极管；

D1—第1二极管，D2—第2二极管，D3—第3二极管，D4—第4二极管，D5—第5二极管，D6—第6二极管，D7—第7二极管，D8—第8二极管；

VD1—第1稳压二极管，VD2—第2稳压二极管，VD3—第3稳压二极管；

Q1—第1三极管，Q2—第2三极管，Q3—第3三极管，Q4—第4三极管，Q5—场效应管；

T—取电变压器，KA—取电控制继电器。

具体实施方式，

实施例一

一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，该断相保护器与电动转辙机动作电路07连接为其提供断相保护；该断相保护器包括供电单元、控制单元05、驱动单元06和电流采样单元01，所述供电单元之取电电路与为转辙机提供工作电源的三相交流电路连接，供电单元之输出端分别与控制单元和驱动单元连接为其提供工作电源；

所述供电单元包括供电模块Ⅰ02、供电模块Ⅱ03和供电控制模（04，所述供电模块Ⅰ02的输入端通过电流取电电路与三相交流电路连接，供电模块Ⅰ的输出端分别连接驱动单元、控制单元和供电控制模块；所述供电模块Ⅱ03的输入端通过电压取电电路与三相交流电路连接，供电模块Ⅱ的输出端分别连接驱动单元、控制单元和供电控制模块；

所述电流采样单元01输入端以隔离方式连接三相交流电路，电流采样单元01输出端连接控制单元05，控制单元通过其第一控制端和第二控制端分别连接供电控制模块04和驱动单元06，驱动单元的输出端接电动转辙机动作电路的保护继电器BHJ，控制单元的通讯输出端接外部的检测仪器或系统主机；

所述电流采样单元01用于对三相交流电路进行隔离式采样，并将采样数据送到控制单元进行处理；

所述供电模块Ⅰ02用于在转辙机开始动作时，通过电流取电电路从三相交流电路取电并将工作电流转换成交流电压，经整流转化为直流电压后，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电模块Ⅱ03用于：在供电控制模块的控制下启动后，通过电压取电电路从三相交流电路取电，并将取得的380V电源转换为交流低电压，经整流转化为直流电压后，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电控制模块04用于：在供电模块Ⅰ启动后，根据控制单元提供的开启取电控制信号或停止取电控制信号，对供电模块Ⅱ的工作状态进行控制，接通或断开供电模块Ⅱ的取电变压器初级与380V电源的连接，从而将供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ两个供电模块输出组合成为一个冗余的复合供电系统，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述控制单元05用于：

1）对来自电流采样单元的信号进行处理：包括断相判断、分路电源管理、报警、信息显示、驱动单元驱动电压的检测；

2）在供电模块Ⅰ启动后，向供电控制模块提供开启取电控制信号或停止取电控制信号，实现对供电模块Ⅱ工作状态的控制；

所述驱动单元06用于：接收控制单元的指令，驱动输出使电动转辙机动作电路的保护继电器BHJ动作，当三相交流电路断相时停止输出使电动转辙机动作电路的保护继电器BHJ停止动作。

所述控制单元05包括处理器051、综合电源电路052、信号调理电路053、驱动电压检测电路054、显示电路055、通讯电路056和报警电路057；

所述处理器051通过综合电源电路052连接供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ，通过信号调理电路053连接电流采样单元01，通过驱动电压检测电路054连接驱动单元06，处理器051通过第一、第二控制端分别连接供电控制模块分别连接供电控制模块04和驱动单元06，处理器051的对内控制端分别连接显示电路055、通讯电路056和报警电路057，通讯电路056的输出端接外部的检测仪器或系统主机；

所述处理器051用于对电流采样信号进行数字滤波、逻辑运算、供电控制、驱动电压自动调整、电流电压显示及报警控制和通信控制；

所述综合电源电路052用于给控制单元内部各电路提供工作电源；

所述信号调理电路053用于对来自电流采样单元的电流信号进行滤波、放大及进行电流-电压转换，从而得到可测量的电压信号，输送给处理器内部的模数转换器；

所述驱动电压检测电路054用于检测驱动单元的工作电压，将检测值反馈给处理器，由处理器根据反馈值调整驱动单元，改变驱动电压的输出；

所述显示电路055用于显示三相交流电路的工作电流值和驱动电压值；

所述通讯电路056用于向外部的检测仪器或系统主机传送本断相保护器的电流、电压和工作状态信息；

所述报警电路057用于对三相交流电路断相、三相电流不平衡、驱动电压不正常的异常情况进行报警；

所述供电模块Ⅰ02包括电流取电电路、整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ；所述电流取电电路通过电流互感器的一次线圈与三相交流电路连接，电流取电电路输出端接整流电路Ⅰ的输入端，整流电路Ⅰ的输出端接稳压电路Ⅰ的输入端，稳压电路Ⅰ的输出端为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电模块Ⅱ03包括电压取电电路、整流电路Ⅱ和稳压电路Ⅱ；所述电压取电电路通过取电变压器T和取电控制继电器的常开触点与三相交流电路连接，电压取电电路输出端接整流电路Ⅱ的输入端，整流电路Ⅱ的输出端接稳压电路Ⅱ的输入端，稳压电路Ⅱ的输出端为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电控制模块04包括取电控制继电器KA，所述取电控制继电器或为电磁继电器、或为干簧管继电器、或为固态继电器、或为光继电器。

所述供电模块Ⅱ03是受控的供电模块，其工作方式是间歇工作方式还是连续工作方式是通过控制单元控制、或通过电路直接控制或计时器控制。

所述供电控制模块04包括取电控制继电器KA、第2电解电容C2、第3稳压二极管VD3、第8二极管D8、第3电阻R3、第4电阻R4、第5电阻R5、第6电阻R6、第3三极管Q3、第4三极管Q4和场效应管Q5；

场效应管Q5的源极和第5电阻R5的一端相连后与供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ的第一供电输出端连接，场效应管门极与第5电阻的另一端接第4三极管Q4的集电极，第4三极管Q4的发射极接地，第4三极管的基极接第6电阻R6，第6电阻的另一端接控制单元处理器051的第一控制端，接收开启取电控制信号或停止取电控制信号；

场效应管Q5漏极、第3电阻R3一端、第3三极管Q3集电极接第2电解电容C2正极，第3电阻R3另一端接第3三极管Q3的基极和第3稳压二极管VD3的反向端；

第3三极管Q3发射极接第4电阻R4一端，第4电阻另一端接第2电解电容C2负极后，再与第8二极管的反向端及取电控制继电器线圈的一端连接；

第3稳压二极管VD3的正向端、第8二极管D8的正向端、第4三极管Q4的发射极及取电控制继电器线圈的另一端接地。

所述供电模块Ⅱ03的电压取样电路包括取电变压器T、第1保险丝FU1、第1压敏电阻RV1和取电控制继电器KA的常开触点；

第1压敏电阻RV1两端并联在取电变压器初级两端，其中一端再接至三相电源一相，另一端与第1保险丝和取电控制继电器的常开触点一端串联，取电控制继电器常开触点另一端与三相电源另一相相连，取电变压器次级的两端接整流电路Ⅱ的输入端；

所述供电模块Ⅱ的整流电路Ⅱ包括第1整流桥BRⅠ1和第1电解电容C1，第1整流桥的两个交流端子与电压取电电路的两个输出端相连，第1整流桥正极输出端接第1电解电容正极和稳压电路Ⅱ的输入端，负极输出端接地；

所述供电模块Ⅱ的稳压电路Ⅱ包括第1电阻R1、第1双向瞬态抑制二极管TVS1、第1稳压二极管VD1、第1二极管D1、第2二极管D2和第1三极管Q1；

第1双向瞬态抑制二极管一端、第1电阻一端、第1三极管集电极和第1二极管的正向端接第1整流桥正极输出端，第1电阻另一端与第1稳压二极管反向端接第1三极管基极，第1双向瞬态抑制二极管另一端、第1稳压二极管正向端接地；

第1三极管的发射极接第2二极管的正向端，第2二极管反向端作为第二供电输出端，向驱动单元供电，第1三极管的集电极接第1二极管的正向端，第1二极管的反向端作为第一供电输出端，向控制单元和供电控制模块供电。

所述供电模块Ⅰ02包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ；所述第一电流取电电路包括第1电流互感器CT1、第2压敏电阻RV2和第2保险丝FU2，第1电流互感器的一次侧接入三相交流电路的其中一相，第2保险丝与第1电流互感器二次侧串联后构成第一电流取电电路的两输出端接第一整流电路Ⅰ的输入端，第2压敏电阻并联在第一电流取电电路的两输出端之间；

所述第一整流电路Ⅰ包括第2整流桥BRⅠ2、第3电解电容C3和第2双向瞬态抑制二极管TVS2，第2整流桥的两个交流端子与第一电流取电电路的两个输出端相连，第2整流桥正极端接第3电解电容正极和第2双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第3电解电容负极接地；所述稳压电路Ⅰ包括第2电阻R2、第2三极Q2、第3二极管D3和第4二极管D4；

第2双向瞬态抑制二极管一端、第2电阻一端、第2三极管集电极和第4二极管的正向端接接第2整流桥正极输出端，第2电阻另一端与第2稳压二极管反向端接第2三极管基极，第2双向瞬态抑制二极管另一端、第2稳压二极管正向端接地。

第2三极管的发射极接第3二极管的正向端，第3二极管反向端接供电模块Ⅱ的第二供电输出端，向驱动单元供电，第2三极管的集电极接第4二极管的正向端，第4二极管的反向端接供电模块Ⅱ第一供电输出端，向控制单元和供电控制模块供电。

实施例二

一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其结构与实施例一基本相同，所不同的是其供电模块Ⅰ除包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ外，还包括第二电流取电电路、第二整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ（参见附图6）。

所述第二电流取电电路包括第2电流互感器CT2、第3压敏电阻RV3和第3保险丝FU3，第2电流互感器的一次侧接入三相交流电路的另一相，第3保险丝与第2电流互感器二次侧串联后构成第二电流取电电路的两输出端接第二整流电路Ⅰ的输入端，第3压敏电阻并联在第二电流取电电路的两输出端之间；

所述第二整流电路Ⅰ包括第3整流桥BRI3、第4电解电容C4和第3双向瞬态抑制二极管TVS3，第3整流桥的两个交流端子与第二电流取电电路的两个输出端相连，第3整流桥正极端接第4电解电容正极和第3双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第4电解电容负极接地；

第一整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第5二极管D5，第二整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第6二极管D6。

实施例三

一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其结构与实施例二基本相同，所不同的是其供电模块Ⅰ除包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ、第二电流取电电路、第二整流电路Ⅰ之外，还包括第三电流取电电路、第三整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ（参见附图7）。

所述第三电流取电电路包括第3电流互感器CT3、第4压敏电阻RV4和第4保险丝FU4，第3电流互感器的一次侧接入三相交流电路的另一相，第4保险丝与第3电流互感器二次侧串联后构成第三电流取电电路的两输出端接第三整流电路Ⅰ的输入端，第4压敏电阻并联在第三电流取电电路的两输出端之间；

所述第三整流电路Ⅰ包括第4整流桥BRⅠ4、第5电解电容C5和第4双向瞬态抑制二极管TVS4，第4整流桥的两个交流端子与第三电流取电电路的两个输出端相连，第4整流桥正极端接第5电解电容正极和第4双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第5电解电容负极接地；

第三整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第7二极管D7。

实施例一至实施例三之一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器基本工作流程：

当开始驱动转辙机动作时，供电模块Ⅰ的电流取电电路从三相交流电路工作电流中获取感应电流（采用电流互感器以隔离的方式感应出供电模块Ⅰ所需的电流，实现将交流电流转换成直流电压），产生供控制单元、驱动单元工作的电压，同时也提供给供电控制模块，控制单元给供电控制模块一个开启取电控制信号，使供电控制模块中的取电控制继电器KA动作，取电控制继电器的常开触点闭合，将供电模块Ⅱ接入380V电源，获得供电而产生稳定的供电输出，从而实现两个供电模块同时向控制单元和驱动单元供电；当转辙机动作结束，供电模块Ⅰ停止供电，控制单元根据实际需要来决定是否继续保持接入380V电源而使取电控制继电器保持工作或使其恢复，从而实现对供电模块Ⅱ的控制。

控制过程：

初始工作时，断相保护器控制系统处于失电状态，当转辙机开始动作时，380V三相交流电路产生工作电流，供电模块Ⅰ的取电电路从工作电流获取感应电流，经整流模块转化为直流电压并滤波稳压后，给控制单元和驱动单元供电，同时也给供电控制模块供电，控制单元向供电控制模块发出开启取电控制信号，供电控制模块的取电控制继电器得电动作其常开触点闭合，将供电模块Ⅱ的取电变压器初级与380V电源接通，供电模块Ⅱ进入正常工作状态，通过整流模块将变压器次级交流电压转化为直流电压并滤波稳压后作为供电输出，与供电模块Ⅰ的供电输出组合在一起，为控制单元、驱动单元和供电控制模块持续供电。

当转辙机动作结束，供电模块Ⅰ失电，停止工作，由控制单元确定是否需要切断供电模块Ⅱ的供电，从而选择向供电控制模块发出开启取电控制信号还是停止取电控制信号，如果发出停止取电控制信号，则供电控制模块的取电控制继电器失电恢复，其常开接点断开，切断取电模块Ⅱ取电变压器初级与380V电源的连接，使供电模块Ⅱ的供电失效，没有供电输出，整个断相保护器失电恢复初始状态；如果控制单元向供电控制模块继续发出开启取电控制信号，则供电控制模块的取电控制继电器保持得电工作，供电模块Ⅱ变压器初级与380V电源保持连接，供电模块Ⅱ向控制单元、驱动单元和供电控制模块持续供电。

供电控制模块工作原理：

所述第3三极管、第2电解电容、第3电阻、第4电阻、第3稳压二极管、第8二极管和取电控制继电器线圈（或电磁型继电器、或为干簧管继电器线圈、或为固态继电器或光继电器的控制端）组成供电自保持电路，系统得电后，系统电压经过供电自保持控制电路，再通过第2电解电容加到取电控制继电器线圈（或控制部分）上，取电控制继电器线圈（或控制部分）得电，常开触点闭合，供电模块Ⅱ电压取电电路中取电变压器的初级与三相电源中的两相接通，产生降压后的交流电压输出提供给供电模块Ⅱ，从而产生稳定的直流电压输出，与供电模块Ⅰ的供电输出组合后作为控制单元供电，供电模块Ⅱ能够持续地工作；自保持电路中，第2电解电容是作用是在自保持电路得电初期，该电容尚未充电，会瞬间导通将系统电压直接加到取电控制继电器线圈（或控制部分）上，减小取电控制继电器的吸合时间，随着时间的加长，第2电解电容充满电后，系统电压就不会直接加在取电控制继电器线圈（或控制部分）上，第3三极管、第3电阻、第4电阻、第3稳压二极管作用是在取电控制继电器动作、常开触点闭合后以低于系统电压值的电压提供给取电控制继电器线圈（或电磁型继电器、或为干簧管继电器线圈、或为固态继电器或光继电器的控制端），维持继电器常开触点的闭合；

所述第4三极管、电阻加到第4三极管基极，使第4三极管的基极-发射极有电流流过，集电极-发射极导通，第4三极管集电极和场效应管门极电位接近为地电位，场效应管源极-漏极导通，系统电压加到供电自保持电路上，供电自保持电路工作，供电模块Ⅱ的电压取电电路接通380V电源，供电模块Ⅱ正常工作；当控制信号为低电平信号，表示要停止供电，低电平信号通过第6电阻加到第4三极管基极，第4三极管的基极-发射极无电流流过，集电极-发射极截止，第4三极管集电极和场效应管门极电位为系统电压值，场效应管源极-漏极截止，供电自保持电路因为无法获得供电而失效，切断供电模块Ⅱ的电压取电电路与380V电源的连接，供电模块Ⅱ停止工作。

Claims (7)

1.一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，该断相保护器与电动转辙机动作电路（07）连接为其提供断相保护；

其特征在于：该断相保护器包括供电单元、控制单元（05）、驱动单元（06）和电流采样单元（01），所述供电单元之取电电路与为转辙机提供工作电源的三相交流电路连接，供电单元之输出端分别与控制单元和驱动单元连接为其提供工作电源；

所述供电单元包括供电模块Ⅰ（02）、供电模块Ⅱ（03）和供电控制模块（04），所述供电模块Ⅰ（02）的输入端通过电流取电电路与三相交流电路连接，供电模块Ⅰ的输出端分别连接驱动单元、控制单元和供电控制模块；所述供电模块Ⅱ（03）的输入端通过电压取电电路与三相交流电路连接，供电模块Ⅱ的输出端分别连接驱动单元、控制单元和供电控制模块；

所述电流采样单元（01）输入端以隔离方式连接三相交流电路，电流采样单元（01）输出端连接控制单元（05），控制单元通过其第一控制端和第二控制端分别连接供电控制模块（04）和驱动单元（06），驱动单元的输出端接电动转辙机动作电路的保护继电器（BHJ），控制单元的通讯输出端接外部的检测仪器或系统主机；

所述电流采样单元（01）用于对三相交流电路进行隔离式采样并将采样数据送控制单元；

所述供电模块Ⅰ（02）用于在转辙机开始动作时，通过电流取电电路从三相交流电路取电并将工作电流转换成交流电压，经整流转化为直流电压后，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电模块Ⅱ（03）用于通过电压取电电路从三相交流电路取电，并将取得的380V电源转换为交流低电压，经整流转化为直流电压后，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电控制模块（04）用于：在供电模块Ⅰ启动后，接通或断开供电模块Ⅱ的取电变压器初级与380V电源的连接，从而将供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ两个供电模块输出组合成为一个冗余的复合供电系统，为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述控制单元（05）用于处理来自电流采样单元的信号和控制供电模块Ⅱ的工作状态；

所述驱动单元（06）用于驱动或停止电动转辙机动作电路的保护继电器（BHJ）动作。

2.如权利要求1所述的一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其特征在于：

所述控制单元（05）包括处理器（051）、综合电源电路（052）、信号调理电路（053）、驱动电压检测电路（054）、显示电路（055）、通讯电路（056）和报警电路（057）；

所述处理器（051）通过综合电源电路（052）连接供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ，通过信号调理电路（053）连接电流采样单元（01），通过驱动电压检测电路（054）连接驱动单元（06），处理器（051）通过第一、第二控制端分别连接供电控制模块（04）和驱动单元（06），处理器（051）的对内控制端分别连接显示电路（055）、通讯电路（056）和报警电路（057），通讯电路（056）的输出端接外部的检测仪器或系统主机；

所述综合电源电路（052）用于给控制单元内部各电路提供工作电源；

所述信号调理电路（053）用于对来自电流采样单元的电流信号进行滤波、放大及进行电流-电压转换，从而得到可测量的电压信号，输送给处理器内部的模数转换器；

所述驱动电压检测电路（054）用于检测驱动单元的工作电压，将检测值反馈给处理器，由处理器根据反馈值调整驱动单元，改变驱动电压的输出；

所述显示电路（055）用于显示三相交流电路的工作电流值和驱动电压值；

所述通讯电路（056）用于向外部的检测仪器或系统主机传送本断相保护器的电流、电压和工作状态信息；

所述报警电路（057）用于对三相交流电路断相、三相电流不平衡、驱动电压不正常的异常情况进行报警；

所述供电模块Ⅰ（02）包括电流取电电路、整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ；所述电流取电电路通过电流互感器的一次线圈与三相交流电路连接，电流取电电路输出端接整流电路Ⅰ的输入端，整流电路Ⅰ的输出端接稳压电路Ⅰ的输入端，稳压电路Ⅰ的输出端为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电模块Ⅱ（03）包括电压取电电路、整流电路Ⅱ和稳压电路Ⅱ；所述电压取电电路通过取电变压器和取电控制继电器的常开触点与三相交流电路连接，电压取电电路输出端接整流电路Ⅱ的输入端，整流电路Ⅱ的输出端接稳压电路Ⅱ的输入端，稳压电路Ⅱ的输出端为控制单元、驱动单元和供电控制模块提供工作电源；

所述供电控制模块（04）包括取电控制继电器（KA），所述取电控制继电器或为电磁继电器、或为干簧管继电器、或为固态继电器、或为光继电器。

3.如权利要求2所述的一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其特征在于：

所述供电控制模块（04）包括取电控制继电器（KA)、第2电解电容（C2）、第3稳压二极管（VD3）、第8二极管（D8）、第3电阻（R3）、第4电阻（R4）、第5电阻（R5）、第6电阻（R6）、第3三极管（Q3）、第4三极管（Q4）和场效应管（Q5）；

场效应管（Q5）的源极和第5电阻（R5）的一端相连后与供电模块Ⅰ和供电模块Ⅱ的第一供电输出端连接，场效应管门极与第5电阻的另一端接第4三极管（Q4）的集电极，第4三极管（Q4）的发射极接地，第4三极管的基极接第6电阻（R6），第6电阻的另一端接控制单元处理器（051）的第一控制端，接收开启取电控制信号或停止取电控制信号；

场效应管（Q5）漏极、第3电阻（R3）一端、第3三极管（Q3）集电极接第2电解电容（C2）正极，第3电阻（R3）另一端接第3三极管（Q3）的基极和第3稳压二极管（VD3）的反向端；

第3三极管（Q3）发射极接第4电阻（R4）一端，第4电阻另一端接第2电解电容（C2）负极后，再与第8二极管的反向端及取电控制继电器线圈的一端连接；

第3稳压二极管（VD3）的正向端、第8二极管（D8）的正向端、第4三极管（Q4）的发射极及取电控制继电器线圈的另一端接地。

4.如权利要求1、2或3所述的一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其特征在于：

所述供电模块Ⅱ（03）的电压取样电路包括取电变压器（T）、第1保险丝（FU1）、第1压敏电阻（RV1）和取电控制继电器（KA）的常开触点；

第1压敏电阻（RV1）两端并联在取电变压器初级两端，其中一端再接至三相电源一相，另一端与第1保险丝和取电控制继电器的常开触点一端串联，取电控制继电器常开触点另一端与三相电源另一相相连，取电变压器次级的两端接整流电路Ⅱ的输入端；

所述供电模块Ⅱ的整流电路Ⅱ包括第1整流桥（BRⅠ1）和第1电解电容（C1），第1整流桥的两个交流端子与电压取电电路的两个输出端相连，第1整流桥正极输出端接第1电解电容正极和稳压电路Ⅱ的输入端，负极输出端接地；

所述供电模块Ⅱ的稳压电路Ⅱ包括第1电阻（R1）、第1双向瞬态抑制二极管（TVS1）、第1稳压二极管（VD1）、第1二极管（D1）、第2二极管（D2）和第1三极管（Q1）；

第1双向瞬态抑制二极管一端、第1电阻一端、第1三极管集电极和第1二极管的正向端接第1整流桥正极输出端，第1电阻另一端与第1稳压二极管反向端接第1三极管基极，第1双向瞬态抑制二极管另一端、第1稳压二极管正向端接地；

第1三极管的发射极接第2二极管的正向端，第2二极管反向端作为第二供电输出端，向驱动单元供电，第1三极管的集电极接第1二极管的正向端，第1二极管的反向端作为第一供电输出端，向控制单元和供电控制模块供电。

5.如权利要求4所述的一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其特征在于：所述供电模块Ⅰ（02）包括第一电流取电电路、第一整流电路Ⅰ和稳压电路Ⅰ；

所述第一电流取电电路包括第1电流互感器（CT1）、第2压敏电阻（RV2）和第2保险丝（FU2），第1电流互感器的一次侧接入三相交流电路的其中一相，第2保险丝与第1电流互感器二次侧串联后构成第一电流取电电路的两输出端接第一整流电路Ⅰ的输入端，第2压敏电阻并联在第一电流取电电路的两输出端之间；

所述第一整流电路Ⅰ包括第2整流桥（BRⅠ2）、第3电解电容（C3）和第2双向瞬态抑制二极管（TVS2），第2整流桥的两个交流端子与第一电流取电电路的两个输出端相连，第2整流桥正极端接第3电解电容正极和第2双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第3电解电容负极接地；

所述稳压电路Ⅰ包括第2电阻（R2）、第2三极（Q2）、第3二极管（D3）和第4二极管（D4）；

第2双向瞬态抑制二极管一端、第2电阻一端、第2三极管集电极和第4二极管的正向端接接第2整流桥正极输出端，第2电阻另一端与第2稳压二极管反向端接第2三极管基极，第2双向瞬态抑制二极管另一端、第2稳压二极管正向端接地；

第2三极管的发射极接第3二极管的正向端，第3二极管反向端接供电模块Ⅱ的第二供电输出端，向驱动单元供电，第2三极管的集电极接第4二极管的正向端，第4二极管的反向端接供电模块Ⅱ第一供电输出端，向控制单元和供电控制模块供电。

6.如权利要求5所述的一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其特征在于：所述供电模块Ⅰ（02）还包括第二电流取电电路和第二整流电路Ⅰ；

所述第二电流取电电路包括第2电流互感器（CT2）、第3压敏电阻（RV3）和第3保险丝（FU3），第2电流互感器的一次侧接入三相交流电路的另一相，第3保险丝与第2电流互感器二次侧串联后构成第二电流取电电路的两输出端接第二整流电路Ⅰ的输入端，第3压敏电阻并联在第二电流取电电路的两输出端之间；

所述第二整流电路Ⅰ包括第3整流桥（BRI3）、第4电解电容（C4）和第3双向瞬态抑制二极管（TVS3），第3整流桥的两个交流端子与第二电流取电电路的两个输出端相连，第3整流桥正极端接第4电解电容正极和第3双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第4电解电容负极接地；

第一整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第5二极管（D5），第二整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第6二极管（D6）。

7.如权利要求6所述的一种可控复合供电的三相交流电动转辙机断相保护器，其特征在于：所述供电模块Ⅰ（02）还包括第三电流取电电路和第三整流电路Ⅰ；

所述第三电流取电电路包括第3电流互感器（CT3）、第4压敏电阻（RV4）和第4保险丝（FU4），第3电流互感器的一次侧接入三相交流电路的另一相，第4保险丝与第3电流互感器二次侧串联后构成第三电流取电电路的两输出端接第三整流电路Ⅰ的输入端，第4压敏电阻并联在第三电流取电电路的两输出端之间；

所述第三整流电路Ⅰ包括第4整流桥（BRⅠ4）、第5电解电容（C5）和第4双向瞬态抑制二极管（TVS4），第4整流桥的两个交流端子与第三电流取电电路的两个输出端相连，第4整流桥正极端接第5电解电容正极和第4双向瞬态抑制二极管一端作为稳压电路Ⅰ的输入端，第5电解电容负极接地；

第三整流电路Ⅰ与稳压电路Ⅰ之间串接第7二极管（D7）。