CN211417029U - 有源钢轨电位限制装置控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种有源钢轨电位限制装置控制器，包括模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块、显示屏和主控模块；所述主控模块分别与模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块和显示屏连接。该控制器能实现直流接触器、可控硅状态检测，装置电压、电流值实时检测，能合理的控制有源钢轨电位限制装置的投入与退出，并与上位机通讯上传电流、电压模拟量及开关量数据。

Description

有源钢轨电位限制装置控制器

技术领域

本实用新型属于轨道交通技术领域，具体是一种有源钢轨电位限制装置控制器。

背景技术

随着科学技术的快速发展，城市轨道交通在我国全面发展，城市轨道交通牵引供电系统采用DC1500V架空接触网供电，以走行轨为回流通路。为减少杂散电流对土建结构钢筋、钢轨、设备金属外壳及其它地下金属管线产生腐蚀，轨道交通建设过程中采取了较为完善的杂散电流防护措施。即:直流牵引供电系统设计为不接地系统，对直流供电设备采用绝缘安装，钢轨通过绝缘垫与大地绝缘，以减少杂散电流的泄漏。

当供电区段有起动或运行的列车、或发生系统短路故障时，因钢轨作为牵引回流的通路以及钢轨与地之间过渡电阻的存在，钢轨对地产生一定的悬浮电位差。为防止钢轨对地电位过高造成人身伤害，每个车站和车场都设有钢轨电位限制装置，为满足直流牵引供电系统安全可靠运行及保护乘客安全，钢轨电位限制装置已成为城市轨道列车牵引系统中一个关键的组成部分。

正常状态下钢轨电位限制装置处于断开状态，当钢轨电压高于设定值时，钢轨电位限制装置投入将钢轨与地短接，降低钢轨对地电压，钢轨电位限制装置投入后难以实现及时复位断开，导致钢轨与地长时间短接，部分回流电流经钢轨电位限制装置流入大地形成杂散电流，对附近结构钢筋、钢轨、设备金属外壳及其它地下金属管线造成腐蚀，因此合理的电位整定控制钢轨电位限制装置投入与切除，以及及时复位钢轨电位限制装置闭锁状态至关重要。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种有源钢轨电位限制装置控制器，该控制器能实现直流接触器、可控硅状态检测，装置电压、电流值实时检测，能合理的控制有源钢轨电位限制装置的投入与退出，并与上位机通讯上传电流、电压模拟量及开关量数据。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种有源钢轨电位限制装置控制器，包括模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块、显示屏和主控模块；

所述主控模块分别与模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块和显示屏连接；

所述模拟量采集模块用于采集有源钢轨电位限制装置中主回路电流、钢轨电压值的模拟量信号，并传送给主控模块；

所述开关量采集模块用于采集有源钢轨电位限制装置中直流接触器状态的开关量信号，并传送给主控模块；

所述脉冲输出模块用于在接收到可控硅支路通断命令后输出可控硅驱动脉冲，以控制可控硅支路的导通与关断；

所述通信模块用于建立主控模块与上位机之间的通信连接；

所述继电器模块用于在接收到直流接触器分合命令后对直流接触器进行分合控制；

所述显示屏用于提供输入接口，便于操作人员进行钢轨电位三段整定参数的输入，用于显示输出主回路电流、钢轨电压和直流接触器状态的信息；

所述主控模块用于将接收到的模拟量、开关量信号进行分析处理，并根据处理结果实时监测装置的运行状态、实现钢轨电压三段整定，并作出向继电器模块发出直流接触器分合命令，向脉冲输出模块发出可控硅支路通断命令；用于将电流、电压模拟量、直流接触器状态及装置整定状态数据通过通信模块上传给上位机；用于在接收上位机发出装置闭锁状态复归命令后控制直流接触器和可控硅支路的复位。

作为一种优选，所述主控模块为STM32F407IG。

本实用新型能实时显示装置运行状态，通过实时检测直流接触器、可控硅状态、装置电压、电流值，能实现钢轨电压三段整定，从而能合理的控制钢轨电位限制装置投入与切除；通过通信模块与上位机通讯，能上传电流、电压模拟量及开关量数据，并能接收上位机的控制指令实现有源钢轨电位限制装置的自动复位，显著的减少了经有源钢轨电位限制装置泄露到大地的杂散电流量。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是本实用新型中模拟量采集模块的电路原理图；

图3是本实用新型中脉冲输出模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种有源钢轨电位限制装置控制器，包括模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块、显示屏和主控模块；

所述主控模块分别与模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块和显示屏连接；

所述模拟量采集模块用于采集有源钢轨电位限制装置中主回路电流、钢轨电压值的模拟量信号，并传送给主控模块；作为一种优选，模拟量采集模块的电路图如2所示。

所述开关量采集模块用于采集有源钢轨电位限制装置中直流接触器状态的开关量信号，并传送给主控模块；

所述脉冲输出模块用于在接收到可控硅支路通断命令后输出可控硅驱动脉冲，以控制可控硅支路的导通与关断；作为一种优选，脉冲输出模块的电路图如图3所示。

所述通信模块用于建立主控模块与上位机之间的通信连接；

所述继电器模块用于在接收到直流接触器分合命令后对直流接触器进行分合控制；

所述显示屏用于提供输入接口，便于操作人员进行钢轨电位三段整定参数的输入，用于显示输出主回路电流、钢轨电压和直流接触器状态的信息；

所述主控模块用于将接收到的模拟量、开关量信号进行分析处理，并根据处理结果实时监测装置的运行状态、实现钢轨电压三段整定，并作出向继电器模块发出直流接触器分合命令，向脉冲输出模块发出可控硅支路通断命令；用于将电流、电压模拟量、直流接触器状态及装置整定状态数据通过通信模块上传给上位机；用于在接收上位机发出装置闭锁状态复归命令后控制直流接触器和可控硅支路的复位。

作为一种优选，所述主控模块为STM32F407IG。

主控模块使用标准ModBus通讯协议接收与发送通讯数据，通过通信模块发送主回路电流、钢轨电压、直流接触器状态及装置电压整定状态等数据，接收并响应装置闭锁状态复归命令；主控模块(CPU)根据检测到的钢轨电压、主回路电流，实现装置电压三段整定，电压三段整定是指通过装置直流接触器动作将钢轨对地电压控制在安全范围内，包括电压一段整定、电压二段整定、电压三段整定，电压一段整定：当钢轨电压大于一段整定值(UⅠ)时，经过延时T1后继电器模块吸合，延时T2后继电器模块断开，合闸N1次后继电器模块吸合闭锁，控制装置直流接触器闭锁；电压二段整定：当钢轨电压大于二段整定值(UⅡ)时，不经过延时继电器模块吸合，延时T3后继电器模块断开，合闸N2次后继电器模块吸合闭锁；电压三段整定：当钢轨电压大于三段整定值(UⅢ)时，不经过延时继电器模块吸合，控制脉冲输出模块输出PWM脉冲，控制可控硅导通，使装置快速投入防止电弧产生，当继电器模块断开时，脉冲输出模块不输出PWM脉冲，装置可控硅断开；继电器模块吸合闭锁后可通过三种方式复位断开：人工复位断开、通过控制器自动复位断开(当继电器模块吸合闭锁后经过延时TF后自动复位断开)、通过通讯接收的复位命令复位断开(通讯模块接收到装置闭锁状态复归命令)，控制器自动复位断开需满足的条件是：继电器模块吸合闭锁后经过延时T后主回路电流小于自动复位电流设定值I时，继电器模块复位断开，电压三段整定自动复归参数分别设置；继电器模块控制装置中直流接触器的分合，当继电器模块吸合，控制装置直流接触器合闸，当继电器模块断开，控制装置直流接触器分闸；显示屏用于显示主回路电流、钢轨电压、直流接触器状态等信息，设定电压三段整定参数，如：一段整定值(UⅠ)、二段整定值(UⅡ)、三段整定值(UⅢ)、延时时间T1、T2、T3、是否自动复位、自动复位延时时间TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ、复位电流设定值IⅠ、IⅡ、IⅢ等。

本实用新型能实时显示装置运行状态，通过实时检测直流接触器、可控硅状态、装置电压、电流值，能实现钢轨电压三段整定，从而能合理的控制钢轨电位限制装置投入与切除；通过通信模块与上位机通讯，能上传电流、电压模拟量及开关量数据，并能接收上位机的控制指令实现有源钢轨电位限制装置的自动复位，显著的减少了经有源钢轨电位限制装置泄露到大地的杂散电流量。

Claims (2)

1.一种有源钢轨电位限制装置控制器，其特征在于，包括模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块、显示屏和主控模块；

所述主控模块分别与模拟量采集模块、开关量采集模块、脉冲输出模块、通信模块、继电器模块和显示屏连接；

所述模拟量采集模块用于采集有源钢轨电位限制装置中主回路电流、钢轨电压值的模拟量信号，并传送给主控模块；

所述开关量采集模块用于采集有源钢轨电位限制装置中直流接触器状态的开关量信号，并传送给主控模块；

所述脉冲输出模块用于在接收到可控硅支路通断命令后输出可控硅驱动脉冲，以控制可控硅支路的导通与关断；

所述通信模块用于建立主控模块与上位机之间的通信连接；

所述继电器模块用于在接收到直流接触器分合命令后对直流接触器进行分合控制；

所述显示屏用于提供输入接口，便于操作人员进行钢轨电位三段整定参数的输入，用于显示输出主回路电流、钢轨电压和直流接触器状态的信息；

所述主控模块用于将接收到的模拟量、开关量信号进行分析处理，并根据处理结果实时监测装置的运行状态、实现钢轨电压三段整定，并作出向继电器模块发出直流接触器分合命令，向脉冲输出模块发出可控硅支路通断命令；用于将电流、电压模拟量、直流接触器状态及装置整定状态数据通过通信模块上传给上位机；用于在接收上位机发出装置闭锁状态复归命令后控制直流接触器和可控硅支路的复位。

2.根据权利要求1所述的一种有源钢轨电位限制装置控制器，其特征在于，所述主控模块为STM32F407IG。

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