CN216670096U - 动力环境系统的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种动力环境系统的监测装置，包括：电流采集模块，通过电流采集点与动力环境系统连接，用于测量动力环境系统的电流；电压采集模块，包括电压互感器和电压采集电路，电压互感器，通过电压采集点与所述动力环境系统连接，用于将动力环境系统的电压信号进行变换；电压采集电路，与电压互感器连接，用于根据变换后的电压信号确定动力环境系统的电压。本实用新型能够根据不同的监测需求，利用在动力环境系统中设置的电流采集点和电压采集点，在不介入原动力环境系统的情况下，完成对动力环境系统的主动监测，被监测的数据不受被监测的动力环境系统的运行状态的限制，保证了监测的数据的可靠性。

Description

动力环境系统的监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力安全技术领域，尤其涉及一种动力环境系统的监测装置。

背景技术

城市轨道交通信号专业动力环境系统为保证供电的可靠性，一般采用两路外电源，外部高压经过变压器后变换为两路三线四线制电源。两路电源经过开关柜后合并为一路，输入到不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)。蓄电池组的供电也输入到UPS，然后UPS连接到电源屏。电源屏为联锁、计轴、轨道电路等各种设备供电。电源屏采用模块化设计，提供+24V DC，+110V DC，110V AC，220V AC，220V DC，380V AC等多种电源。监测是通过动力环境设备自身提供的监测数据进行监测，监测的数据并不是直接测量的数据，而是设备生产方提供的监测数据，自身的真实性和有效性都不具备充分的依据。

当前的动力环境监测方式是通过设备提供方所开放的数据接口进行采集，数据共枕形较低；当前动力环境监测数据的颗粒度较低，如果需要高精度的数据，则无法提供；采集手段是被动接收状态数据，不是主动采集数据。

实用新型内容

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，用于克服上述现有技术中存在的至少一个问题，能够根据不同的监测需求，利用在动力环境系统中设置的电流采集点和电压采集点，在不介入原动力环境系统的情况下，完成对动力环境系统的主动监测，被监测的数据不受被监测的动力环境系统的运行状态的限制，保证了监测的数据的可靠性。

本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，包括：

电流采集模块，通过电流采集点与动力环境系统连接，用于测量所述动力环境系统的电流；

电压采集模块，包括电压互感器和电压采集电路，所述电压互感器，通过电压采集点与所述动力环境系统连接，用于将所述动力环境系统的电压信号进行变换；

所述电压采集电路，与所述电压互感器连接，用于根据变换后的电压信号确定所述动力环境系统的电压。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述电流采集模块，包括：

隔离放大器，通过所述电流采集点与所述动力环境系统连接，用于将测量的所述动力环境系统的电流信号进行放大；

模数转换器，与所述隔离放大器连接，用于将放大后的电流信号进行模数转换，获取所述动力环境系统的电流。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述电压采集电路，包括：

互感稳压电路，与所述电压互感器连接，用于稳定所述变换后的电压信号，以获取稳定电压；

电压测量设备，与所述互感稳压电路连接，用于测量所述稳定电压，并根据所述稳定电压确定所述动力环境系统的电压。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述互感稳压电路，包括：

第一支路，与所述电压互感器连接，包括断路器、第一分压电阻和瞬态抑制二极管，所述断路器与所述第一分压电阻串联连接后再与所述瞬态抑制二极管并联连接；

第二支路，与所述第一支路并联连接，包括串联连接的第二分压电阻、气体放电管和压敏电阻。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述第二支路，还包括：

自恢复保险丝，与所述第二分压电阻、所述气体放电管和所述压敏电阻串联连接，用于保护所述第二支路。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述电压采集电路，还包括：

保险丝，与所述气体放电管和所述压敏电阻并联连接，用于保护所述电压采集电路。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述电流采集点分别设置在所述动力环境系统中的第一启动辅继电器的第一节点和第二启动辅继电器的第二节点处；

其中，所述第一启动辅继电器与所述动力环境系统中的主动力环境电路连接；

所述第二启动辅继电器与所述动力环境系统中的辅动力环境电路连接。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述电压采集点分别设置在所述动力环境系统中的第一启动继电器的第三节点和第二启动继电器的第四节点处；

其中，所述第一启动继电器分别与所述第一启动辅继电器和所述第二启动辅继电器连接；

所述第二启动继电器与所述主动力环境电路和所述辅动力环境电路连接。

根据本实用新型提供的一种动力环境系统的监测装置，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻均采用金属膜电阻器。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，能够根据不同的监测需求，利用在动力环境系统中设置的电流采集点和电压采集点，在不介入原动力环境系统的情况下，完成对动力环境系统的主动监测，被监测的数据不受被监测的动力环境系统的运行状态的限制，保证了监测的数据的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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是本实用新型提供的动力环境系统的监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的动力环境系统的结构示意图；

图3是本实用新型提供的电压采集模块的结构示意图。

附图标记：

10：电流采集模块； 11：电压采集模块； 12：动力环境系统；

110：电压互感器； 111：电压采集电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型提供的动力环境系统的监测装置的结构示意图，如图1所示，包括：

电流采集模块10，通过电流采集点与动力环境系统12连接，用于测量动力环境系统12的电流；

电压采集模块11，包括电压互感器110和电压采集电路111，电压互感器110，通过电压采集点与动力环境系统12连接，用于将动力环境系统12的电压信号进行变换；

电压采集电路111，与电压互感器110连接，用于根据变换后的电压信号确定动力环境系统12的电压。

可选地，该动力环境系统的监测装置具体由监测模块(包括电流采集模块10和电压采集模块11)与动力环境系统12组成，并通过采集模块10和电压采集模块11实现与动力环境系统之间的隔离，监测的量值通过监测电路方式，进行监测模块的设计，通过监测模块的运行，达到对动力环境系统的自主采集。

具体地，通过对现有的动力环境系统12的电路分析，设计可以进行监测的采集点，并根据不同的采集要求，分别定为电流采集点和电压采集点的采集点位。

基于所设计的采集点，分别进行电压采集模块11和电流采集模块10的原理设计和概要设计，确定整体监测模块的设计思路，并全面考虑电路实现的安全保护设计。

电流采集模块10，通过设计的电流采集点与动力环境系统12进行连接，以测量动力环境系统12的电流。

电压采集模块11，由电压互感器110和电压采集电路111组成，其中，电压互感器110，通过设计的电压采集点与动力环境系统12进行连接，用于将动力环境系统12的电压信号进行变换，变换后的电压信号可以为电压采集电路111提供电源信号，以使电压采集电路111能够正常工作，从而完成对动力环境系统12的电压测量。

电压采集电路111，与电压互感器110连接，用于根据变换后的电压信号确定动力环境系统12的电压。

如图2所示，为本实用新型提供的动力环境系统的结构示意图，具体地：

动力环境系统12具体由主动力环境电路(A动)和辅动力环境电路(B动)组成，其中，主动力环境电路包括有电机A、保险丝A1、保险丝A2、电缆盒A和插接器A，电机A、保险丝A1和保险丝A2串联连接后分别插入电缆盒A的插接点1和插接点5以及插接器A的接插点1和插接点5；辅动力环境电路包括有电机B、保险丝B1、保险丝B2、电缆盒B和插接器B，电机B、保险丝B1和保险丝B2串联连接后分别插入电缆盒B的插接点1和插接点5以及插接器B的插接点1和插接点5。动力环境系统12的输入电源为220V DC。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，能够根据不同的监测需求，利用在动力环境系统中设置的电流采集点和电压采集点，在不介入原动力环境系统的情况下，完成对动力环境系统的主动监测，被监测的数据不受被监测的动力环境系统的运行状态的限制，保证了监测的数据的可靠性。

进一步地，在一个实施例中，电流采集模块10，可以具体包括：

隔离放大器，通过电流采集点与动力环境系统12连接，用于将测量的动力环境系统12的电流信号进行放大；

模数转换器，与隔离放大器连接，用于将放大后的电流信号进行模数转换，获取动力环境系统12的电流。

可选地，对动力环境系统12的电流测量使用隔离放大后，经由模数转换器采集，具体地，电流采集模块10可以具体由隔离放大器和模数转换器组成，其中，隔离放大器，通过设计的电流采集点与动力环境系统12进行连接，并将测量的动力环境系统的电流信号进行放大；模数转换器，与隔离放大器进行连接，用于根据隔离放大器放大后的电流信号获得动力环境系统的电流。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，基于设计的电流采集模块和电流采集点，实现了对动力环境系统的电流数据的主动监测，不依赖于任何动力环境系统的提供方所提供的电流数据，提高了监测数据的有效性和准确性。

进一步地，在一个实施例中，电压采集电路111，可以具体包括：

互感稳压电路，与电压互感器110连接，用于稳定变换后的电压信号，以获取稳定电压；

电压测量设备，与互感稳压电路连接，用于测量稳定电压，并根据稳定电压确定动力环境系统12的电压。

可选地，对动力环境系统12的电压测量采用电压互感器110接入动力环境系统12的电压采集点，通过互感方式将动力环境系统12的电压信号进行变换后，经互感稳压电路对变换后的电压信号进行稳定，以得到稳定电压，最后根据接入互感稳压电路的电压测量设备测得的稳定电压确定动力环境系统12的电压。其中，电压测量设备通过图3中的L端和N端与电压采集模块11连接。

其中，电压测量设备可以具体为指针式电流表和电压表。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，基于设计的互感稳压电路和电压测量设备，实现了对动力环境系统的电压数据的主动监测，不依赖于任何动力环境系统的提供方所提供的电压数据，提高了监测数据的可靠性，使得运维人员能够更快速、更准确、更直观查看动力环境系统的电压状态和趋势。

进一步地，在一个实施例中，互感稳压电路，可以具体包括：

第一支路，与电压互感器110连接，包括断路器、第一分压电阻和瞬态抑制二极管，断路器与第一分压电阻串联连接后再与瞬态抑制二极管并联连接；

第二支路，与第一支路并联连接，包括串联连接的第二分压电阻、气体放电管和压敏电阻。

可选地，如图3所示，互感稳压电路包括并联连接的第一支路和第二支路，第一支路由断路器(Circuit Breaker，CB)、第一分压电阻R1和瞬态抑制二极管(TransientVoltage Suppressor，TVS)构成，第二支路由第二分压电阻、气体放电管(Gas DischargeTube，GDT)和压敏电阻(Metal Oxide Varistors，MOV)构成。其中，第一支路中的断路器CB与第一分压电阻R1串联连接后再与瞬态抑制二极管TVS并联连接；第二支路中第二分压电阻、气体放电管GDT和压敏电阻MOV串联连接，压敏电阻MOV同样可以起到分压作用。

需要说明的是，第二支路中的第二分压电阻可以由一个阻值较大的电阻组成，也可以选择串联连接的多个电阻组成，参见图3，本实用新型提供的第二分压电阻是由串联连接的电阻R2、R3和R4组成。

需要说明的是，互感稳压电路中的第一分压电阻和第二分压电阻以及压敏电阻的阻值可以根据动力环境系统12的实际的输入电压进行选择，例如若上述输入电压为220VDC，且要获得2mA电流，则总的分压电阻的阻值为110KΩ，R1至R4的阻值均为22KΩ，压敏电阻MOV的阻值也为22KΩ；又如若上述输入电压为110V DC，且要获得2mA电流，则总的分压电阻的阻值为550KΩ，R1至R4的阻值均为11KΩ，压敏电阻MOV的阻值也为11KΩ。

瞬态抑制二极管TVS选择双向TVS，其击穿电压为40V，反向钳位电压为36V，峰值耗散功率为5KW，最大钳位电流58.1A，峰值电流为86A。

气体放电管GDT的最大击穿电压为300V DC，最小击穿电压为230V DC，放电电流6KA，开路电路1GΩ，可以承受10次5KA的浪涌。

压敏电阻MOV的持续电压为300V DC，瞬间电流为1200A，能量为20J。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，基于设计的互感稳压电路，实现了对动力环境系统的电压数据的主动监测，不依赖于任何动力环境系统的提供方所提供的电压数据，提高了监测数据的可靠性，同时对于发生设备故障的动力环境系统，可以全量采集故障发生过程的电压变化，为故障原因的分析提供有力的依据。

进一步地，在一个实施例中，第二支路，还可以具体包括：

自恢复保险丝(Polymeric Positive Temperature Coefficient，PPTC)，与第二分压电阻(R2、R3和R4)、气体放电管GDT和压敏电阻MOV串联连接，用于保护第二支路。

可选地，参见图3，第二支路，还包括有自恢复保险丝PPTC，自恢复保险丝PPTC与第二分压电阻(R2、R3和R4)、气体放电管GDT和压敏电阻MOV串联连接，用于保护第二支路。

自恢复保险丝PPTC的额定电流为50mA，额定电压15V DC，最大电流40A，功率0.5W，反映时间0.1s。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，通过设置自恢复保险丝能够通过保护第二支路，进而对电路采集电路进行保护。

进一步地，在一个实施例中，电压采集电路111，还可以具体包括：

保险丝(FUSE1)，与气体放电管GDT和压敏电阻MOV并联连接，用于保护电压采集电路111。

可选地，电压采集电路111，还包括有保险丝FUSE1，与气体放电管GDT和压敏电阻MOV并联连接，用于保护电压采集电路111。

保险丝FUSE1的额定电流2A，熔化热能值(I²t)为6.76A²·s，在100％的电流下最小熔断时间为4小时，在200％的电流下，断开时间最短为1s，最长为60s，300％的电流最小熔断时间最短为0.2s，最大熔断时间为3s，最800％的电流下，最小熔断时段时间为2ms，最大熔断时间为100ms。保险丝FUSE1需要在250％电流的情况下，最大熔断时间为120s，而自恢复保险丝PPTC的反映时间为0.1s基本可以保证在最差的条件下，自恢复保险丝PPTC先于保险丝FUSE1保护电压采集电路111。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，基于设计的电压采集电路实现对动力环境系统的电压的主动监测的同时，增加了保险丝作为电压采集电路的备用保护，以避免在自恢复保险丝发生故障时，因缺少对电压采集电路的保护，而导致安全事件的发生。

进一步地，在一个实施例中，电流采集点分别设置在动力环境系统12中的第一启动辅继电器的第一节点和第二启动辅继电器的第二节点处；

其中，第一启动辅继电器与动力环境系统12中的主动力环境电路(A动)连接；

第二启动辅继电器与动力环境系统12中的辅动力环境电路(B动)连接。

可选地，参加图2，主动力环境电路(A动)中的电机A和保险丝A1串联连接后分别接入到电缆盒A的插接点1以及插接器A的插接点1后，与第一启动辅继电器(即2DQJF)的常闭端(112端)连接，其中，第一启动辅继电器还包括公共端111端和常开端113端；辅动力环境电路(B动)中的电机B和保险丝B1串联连接后分别接入到电缆盒B的插接点1以及插接器B的插接点1后，与第二启动辅继电器(即2DQJF)的常闭端(122端)连接。其中，第二启动辅继电器2DQJF还包括公共端121端和常开端123端。

将第一启动辅继电器2DQJF的第一节点(即公共端111端)以及第二启动辅继电器2DQJF的第二节点(即公共端121端)作为电流采集点，电流采集模块10通过该电流采集点与动力环境系统12连接。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，基于设计的电流采集点，实现对动力环境系统的电流数据的精准检测，降低了维护动力环境系统所需的人员成本和时间成本。

进一步地，在一个实施例中，电压采集点分别设置在动力环境系统中的第一启动继电器的第三节点和第二启动继电器的第四节点处；

其中，第一启动继电器分别与第一启动辅继电器和第二启动辅继电器连接；

第二启动继电器与主动力环境电路和辅动力环境电路连接。

可选地，参加图2，主动力环境电路(A动)中的电机A和保险丝A1串联连接后分别接入到电缆盒A的插接点1以及插接器A的插接点1后，与第一启动辅继电器(即2DQJF)连接后，通过第一启动辅继电器的公共端111端与第一启动继电器的(即1DQJ)的1端点连接；辅动力环境电路(B动)中的电机B和保险丝B1串联连接后分别接入到电缆盒B的插接点1以及插接器B的插接点1后，与第二启动辅继电器(即2DQJF)连接，并通过第二启动辅继电器的公共端121端点后与第一启动继电器(即1DQJ)的1端点连接。

主动力环境电路(A动)中的电机A和保险丝A2串联连接后分别接入到电缆盒A的插接点5以及插接器A的插接点5后，与第二启动继电器的(即1DQJ)的2端点连接；辅动力环境电路(B动)中的电机B和保险丝B2串联连接后分别接入到电缆盒B的插接点5以及插接器B的插接点5后，与第二启动继电器(即1DQJ)的2端点连接。

将第一启动继电器1DQJ的第三节点(即2端点)以及第二启动继电器1DQJ的第四节点(即1端点)作为电压采集点，电压采集模块11通过该电压采集点与动力环境系统12连接。

需要说明的是，动力环境系统12的供电电源是根据DZ端和DF端的输入电源(220VDC)确定的，该输入电源的正极(DZ端)经电阻RD3(额定电流为8A)与第一启动继电器连接，经主动力环境电路和辅动力环境电路后与第二启动继电器连接后，最后经交流电阻(由电阻RD1和电阻RD2并联后组成，交流电阻的额定电流为5A)后回到负极(DF端)。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，基于设计的电压采集点，实现对动力环境系统的电压数据的精准检测，降低了维护动力环境系统所需的人员成本和时间成本。

进一步地，在一个实施例中，第一分压电阻和第二分压电阻均采用金属膜电阻器。

可选地，第一分压电阻R1和第二分压电阻(R2至R4)均可以选用金属膜电阻器，金属膜电阻器的额定功率为0.25W，阻值精度为1％，温漂为50ppm/℃。同样的，压敏电阻MOV也可以采用金属膜电阻器。

本实用新型提供的动力环境系统的监测装置，通过设置的多个金属膜电阻器作为分压电阻，保证了测得的动力环境系统的电压数据的稳定性与精确性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种动力环境系统的监测装置，其特征在于，包括：

电流采集模块，通过电流采集点与动力环境系统连接，用于测量所述动力环境系统的电流；

电压采集模块，包括电压互感器和电压采集电路，所述电压互感器，通过电压采集点与所述动力环境系统连接，用于将所述动力环境系统的电压信号进行变换；

所述电压采集电路，与所述电压互感器连接，用于根据变换后的电压信号确定所述动力环境系统的电压。

2.根据权利要求1所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述电流采集模块，包括：

隔离放大器，通过所述电流采集点与所述动力环境系统连接，用于将测量的所述动力环境系统的电流信号进行放大；

模数转换器，与所述隔离放大器连接，用于将放大后的电流信号进行模数转换，获取所述动力环境系统的电流。

3.根据权利要求1所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述电压采集电路，包括：

互感稳压电路，与所述电压互感器连接，用于稳定所述变换后的电压信号，以获取稳定电压；

电压测量设备，与所述互感稳压电路连接，用于测量所述稳定电压，并根据所述稳定电压确定所述动力环境系统的电压。

4.根据权利要求3所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述互感稳压电路，包括：

第一支路，与所述电压互感器连接，包括断路器、第一分压电阻和瞬态抑制二极管，所述断路器与所述第一分压电阻串联连接后再与所述瞬态抑制二极管并联连接；

第二支路，与所述第一支路并联连接，包括串联连接的第二分压电阻、气体放电管和压敏电阻。

5.根据权利要求4所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述第二支路，还包括：

自恢复保险丝，与所述第二分压电阻、所述气体放电管和所述压敏电阻串联连接，用于保护所述第二支路。

6.根据权利要求4所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述电压采集电路，还包括：

保险丝，与所述气体放电管和所述压敏电阻并联连接，用于保护所述电压采集电路。

7.根据权利要求1-6任一项所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述电流采集点分别设置在所述动力环境系统中的第一启动辅继电器的第一节点和第二启动辅继电器的第二节点处；

其中，所述第一启动辅继电器与所述动力环境系统中的主动力环境电路连接；

所述第二启动辅继电器与所述动力环境系统中的辅动力环境电路连接。

8.根据权利要求7所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述电压采集点分别设置在所述动力环境系统中的第一启动继电器的第三节点和第二启动继电器的第四节点处；

其中，所述第一启动继电器分别与所述第一启动辅继电器和所述第二启动辅继电器连接；

所述第二启动继电器与所述主动力环境电路和所述辅动力环境电路连接。

9.根据权利要求4所述的动力环境系统的监测装置，其特征在于，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻均采用金属膜电阻器。

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