CN220709280U - 一种培训用负极柜故障探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种培训用负极柜故障探测装置，该装置包括电气连接回路、电压检测模块、电流检测模块、信号转换模块、控制器、信号传递模块和电路复位模块。电压检测模块检测直流系统负极与外壳或地之间的电压信号，并将电压信号传递给信号转换模块。电流检测模块检测直流系统外壳与地之间的电流信号，并将电流信号传递给信号转换模块。信号转换模块将电压信号和/或电流信号转换成适合控制器处理的数字信号，并将数字信号传递给控制器。控制器处理信号转换模块传来的数字信号，根据设定的阈值判断是否有故障发生，发出控制指令。电路复位模块与控制器相连，执行电路复位操作。信号传递模块将控制器的控制指令传递给负极柜设备。

Description

一种培训用负极柜故障探测装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通供配电技术领域，尤其涉及一种培训用负极柜故障探测装置。

背景技术

负极柜在轨道交通系统中是供电系统中至关重要的组成部分，用于分配和控制直流电源、电流分流、电气隔离、监测电路状态等，有助于确保电能的分配、控制和安全运行，保障轨道交通系统的正常运行和乘客的安全。因此，加强学员对负极柜的培训，深化学员对负极柜控制电路的理解具有重要意义。

在学员培训时，通过负极柜中的故障探测装置，学员可以在培训现场实际观察和学习如何检测电路状态、故障发生等情况，同时，培训中也可以设置模拟故障，让学员亲自操作故障探测装置，学习如何读取和解释装置的信号，使用故障探测装置来识别和解决问题，培养他们在实际工作中解决故障的能力。但实际负极柜的培训设备陈旧简陋，缺乏可操作性，导致对学员的培训仅停留在简单的设备认知学习和口头教学上，学员无法进行排故操作，进而造成学员在实际轨道交通中的故障处理时，无法对设备现象进行判断，故障处置效率低下。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种培训用负极柜故障探测装置，可以帮助培训学员掌握其使用方法，快速定位故障位置，提高学员在实际工作中解决故障的能力。

本实用新型提出了一种培训用负极柜故障探测装置，包括电压检测模块、电流检测模块、信号转换模块、控制器、信号传递模块、电路复位模块和电气连接回路，其中，电压检测模块、电流检测模块、信号转换模块、控制器、信号传递模块、电路复位模块连接在电气连接回路之中，电气连接回路与负极回路、负极柜外壳和/或地相连；

所述电压检测模块检测直流系统负极与外壳或地之间的电压信号，并将电压信号传递给所述信号转换模块；

所述电流检测模块检测直流系统外壳与地之间的电流信号，并将电流信号传递给所述信号转换模块；

所述信号转换模块将电压信号和/或电流信号转换成适合所述控制器处理的数字信号，并将数字信号传递给所述控制器；

所述控制器处理所述信号转换模块传来的数字信号，根据设定的阈值判断是否有故障发生，发出控制指令；

所述电路复位模块与所述控制器相连，执行电路复位操作；

所述信号传递模块将所述控制器的控制指令传递给负极柜设备。

在一个实施例中，所述电气连接回路包括负极母排3L-、主等电位母排PAS和地线MM，负极母排3L-连接负极柜的负极回路，主等电位母排PAS接地，地线MM接地或负极柜外壳。

在一个实施例中，所述电压检测模块为电压分压变送器A22，将采集到的电压按比率降成0～10V的电压值；

电压分压变送器A22包括第一信号输入管脚和第一信号输出管脚，所述第一信号输入管脚连接负极母排3L-，所述第一信号输出管脚分别与地线MM和所述信号转换模块相连。

在一个实施例中，所述电流检测模块为分流器R110，分流器R110第一端与地线MM相连，第二端连接主等电位母排PAS。

在一个实施例中，所述信号转换模块包括变送器U22和变送器U23；

变送器U22包括第一电源输入管脚、第二信号输入管脚和第二信号输出管脚，所述第一电源输入管脚连接电源，所述第二信号输入管脚分别连接分流器R110的第一端和第二端，接收分流器R110的电流信号，所述第二信号输出管脚连接所述控制器，向所述控制器输出将电流信号转换后的数字信号；

变送器U23包括第二电源输入管脚、第三信号输入管脚和第三信号输出管脚，所述第二电源输入管脚连接电源，所述第三信号输入管脚连接所述电压分压变送器A22的第一信号输出管脚，接收电压分压变送器A22的电压信号，所述第三信号输出管脚连接所述控制器，向所述控制器输出将电压信号转换后的数字信号。

在一个实施例中，所述控制器为PLC，PLC包括输入端和输出端；

所述输入端分别与所述变送器U22的第二信号输出管脚、所述变送器U23的第三信号输出管脚和/或所述电路复位模块相连，接收电流信号转换后的数字信号、电压信号转换后的数字信号和/或电路复位信号；

所述输出端分别与所述信号传递模块和/或馈线柜连接，输出跳闸闭锁信号和/或联跳信号。

在一个实施例中，所述信号传递模块包括继电器K20和继电器K121，将PLC的控制指令传递给馈线柜、开关柜1和/或开关柜2。

在一个实施例中，继电器K20包括第一线圈和第一触点，所述第一线圈的一端连接所述PLC的输出端和馈线柜，所述第一线圈的另一端接地，所述第一触点分别连接开关柜1和/或开关柜2。

在一个实施例中，继电器K121包括第二线圈和第二触点，所述第二线圈的一端连接所述PLC的输出端和馈线柜，所述第二线圈的另一端接地，所述第二触点分别连接开关柜1和/或开关柜2。

在一个实施例中，电路复位模块为复位开关S31，复位开关S31的第一辅助接点连接24V直流电位信号，复位开关S31的第二辅助接点连接所述PLC的输入端。

与现有技术相比，本实用新型的培训用负极柜故障探测装置的有益效果在于：

1)本实用新型的培训用负极柜故障探测装置可以帮助学员快速定位故障位置，减少故障排除时间。

2)本实用新型的培训用负极柜故障探测装置有利于帮助学员掌握故障探测装置的使用方法和故障排除技能，从而可以快速地识别和处理实际工作中的故障，提高维护效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的培训用负极柜故障探测装置的结构示意图；

图2a和图2b为本实用新型一实施例的培训用负极柜故障探测装置的电路示意图。

附图标记

1、电压检测模块，2、电流检测模块，3、信号转换模块，4、控制器，5、电路复位模块，6、信号传递模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。在此需要说明的是，此处所描述的具体实施例用于帮助理解本实用新型，但不构成对本实用新型的限定，且为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型提出了一种培训用负极柜故障探测装置，包括电压检测模块1、电流检测模块2、信号转换模块3、控制器4、信号传递模块6、电路复位模块5和电气连接回路，如图1所示。其中，电压检测模块1、电流检测模块2、信号转换模块3、控制器4、信号传递模块6、电路复位模块5连接在电气连接回路之中，电气连接回路与负极回路、负极柜外壳和/或地相连。电压检测模块1检测直流系统负极与外壳或地之间的电压信号，并将电压信号传递给信号转换模块3。电流检测模块2检测直流系统外壳与地之间的电流信号，并将电流信号传递给信号转换模块3。信号转换模块3将电压信号和/或电流信号转换成适合控制器4处理的数字信号，并将数字信号传递给控制器4。控制器4处理信号转换模块3传来的数字信号，根据设定的阈值判断是否有故障发生，发出控制指令。电路复位模块5与控制器4相连，执行电路复位操作。信号传递模块6将控制器4的控制指令传递给负极柜设备。

以下对上文所述的培训用负极柜故障探测装置中各模块进行详细描述。

如图2a所示，本实用新型一种实施例的电气连接回路包括负极母排3L-、主等电位母排PAS和地线MM，负极母排3L-连接负极柜的负极回路，主等电位母排PAS接地，地线MM接地或负极柜外壳。

本实用新型一种实施例的电压检测模块1为电压分压变送器A22，将采集到的电压按比率降成0～10V的电压值。电压分压变送器A22包括第一信号输入管脚和第一信号输出管脚，第一信号输入管脚连接负极母排3L-，第一信号输出管脚分别与地线MM和信号转换模块3相连。

本实用新型一种实施例的电流检测模块2为分流器R110，以电流通过分流器R110产生的压降值测量电流大小。分流器R110第一端与地线MM相连，第二端连接主等电位母排PAS。

本实用新型一种实施例的信号转换模块3包括变送器U22和变送器U23。

变送器U22包括第一电源输入管脚、第二信号输入管脚和第二信号输出管脚，第一电源输入管脚连接电源，第二信号输入管脚分别连接分流器R110的第一端和第二端，接收分流器R110的电流信号，第二信号输出管脚连接控制器4，向控制器4输出将电流信号转换后的数字信号。

变送器U23包括第二电源输入管脚、第三信号输入管脚和第三信号输出管脚，第二电源输入管脚连接电源，第三信号输入管脚连接电压分压变送器A22的第一信号输出管脚，接收电压分压变送器A22的电压信号，第三信号输出管脚连接控制器4，向控制器4输出将电压信号转换后的数字信号。

本实用新型一种实施例的控制器4为PLC，PLC包括输入端和输出端。

PLC输入端分别与变送器U22的第二信号输出管脚、变送器U23的第三信号输出管脚和/或电路复位模块5相连，接收电流信号转换后的数字信号、电压信号转换后的数字信号和/或电路复位信号。

PLC输出端分别与信号传递模块5和/或馈线柜连接，输出跳闸闭锁信号和/或联跳信号。

如图2b所示，本实用新型一种实施例的信号传递模块6包括继电器K20和继电器K121，将PLC的控制指令传递给馈线柜、开关柜1和/或开关柜2。

本实用新型一种实施例的继电器K20包括第一线圈和第一触点，第一线圈的一端连接PLC的输出端和馈线柜，第一线圈的另一端接地，第一触点分别连接开关柜1和/或开关柜2。

本实用新型一种实施例的继电器K121包括第二线圈和第二触点，第二线圈的一端连接PLC的输出端和馈线柜，第二线圈的另一端接地，第二触点分别连接开关柜1和/或开关柜2。

本实用新型一种实施例的电路复位模块5为复位开关S31，复位开关S31的第一辅助接点连接24V直流电位信号，复位开关S31的第二辅助接点连接PLC的输入端。

本实用新型的培训用负极柜故障探测装置的工作原理如下：

其中，培训用负极柜故障探测装置进行电压监测的工作原理为：

在正常运行状态下，负极柜的电压受到外部轨电位装置监控和控制，以保持在安全范围内，防止过高的电压出现。当发生突发情况时，如果外部轨电位装置出现故障，无法正常地监测和控制负极电压，导致负极电压异常升高，又或者，如果负极电压发生突变，电压迅速升高，而外部轨电位装置没有及时反应并控制负极电压，本培训用负极柜故障探测装置将会触发动作输出。

当电压分压变送器A22在负极母排3L-上检测到动作电压时，输出0～10V的电压值到变送器U23，变送器U23的第三信号输出管脚会一比一的输出0～10V的电压至PLC的输入端。PLC将输入的电压值与设定的阈值(PLC内部设定的电压动作定值)进行比对，电压值超过设定的电压动作定值后，PLC输出跳闸闭锁信号至直流开关柜的馈线柜，带动本部直流开关全部跳闸并闭锁，由于闭锁，本部的直流开关无法合闸。PLC在输出跳闸闭锁信号的同时也会输出联跳信号，引起继电器K20和继电器K121得电吸合，继电器K20的第一触点和继电器K121的第二触点均闭合，将联跳信号传递给开关柜1和开关柜2的分闸回路，切断电路。

培训用负极柜故障探测装置进行电流监测的工作原理为：

在正常运行状态下，负极柜外壳与地之间绝缘良好，没有电流流过，通过分流器R110的电流值为0，其两端无检测电压。当绝缘性能下降或发生其它突发情况时，本培训用负极柜故障探测装置将会触发动作输出。

分流器R110流过一定的电流值，分流器R110的第一端和第二端会按照分流器R110的比率产生一定的电压值。该电压值被输送至变送器U22，变送器U22的第二信号输出管脚会按比率输出-10V～10V的电压值至PLC的输入端。PLC将输入的电压值与设定的阈值(PLC内部设定的电流动作定值)进行比对，电压值超过设定的电流动作定值后，PLC输出跳闸闭锁信号至直流开关柜的馈线柜，带动本部直流开关全部跳闸并闭锁，由于闭锁，本部的直流开关无法合闸。PLC在输出跳闸闭锁信号的同时也会输出联跳信号，引起继电器K20和继电器K121得电吸合，继电器K20的第一触点和继电器K121的第二触点均闭合，将联跳信号传递给开关柜1和开关柜2的分闸回路，切断电路。

当发生电流或电压动作时，需人工进行现场确认，在确认无误、恢复正常状态后，方可进行复位，恢复供电。复位的操作为：按下复位开关S31，复位开关S31的第一辅助接点和第二辅助接点闭合，将24V直流电位信号传入至PLC输入端。PLC收到复位信号后，不再发出跳闸闭锁信号和联跳信号，恢复本站和相邻站直流开关的合闸，恢复供电。

需要说明的是，在本申请中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述性目的而使用，不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型的培训用负极柜故障探测装置可以帮助学员快速定位故障位置，减少故障排除时间。

2)本实用新型的培训用负极柜故障探测装置有利于帮助学员掌握故障探测装置的使用方法和故障排除技能，从而可以快速地识别和处理实际工作中的故障，提高维护效率。

以上所述实施例仅是对本实用新型的进一步说明，并非对本实用新型做其他形式的限制，本实用新型还可有其它多种实施例。在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的修改和变化，但这些相应的修改和变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，包括电压检测模块、电流检测模块、信号转换模块、控制器、信号传递模块、电路复位模块和电气连接回路，其中，电压检测模块、电流检测模块、信号转换模块、控制器、信号传递模块、电路复位模块连接在电气连接回路之中，电气连接回路与负极回路、负极柜外壳和/或地相连；

所述电压检测模块检测直流系统负极与外壳或地之间的电压信号，并将电压信号传递给所述信号转换模块；

所述电流检测模块检测直流系统外壳与地之间的电流信号，并将电流信号传递给所述信号转换模块；

所述信号转换模块将电压信号和/或电流信号转换成适合所述控制器处理的数字信号，并将数字信号传递给所述控制器；

所述控制器处理所述信号转换模块传来的数字信号，根据设定的阈值判断是否有故障发生，发出控制指令；

所述电路复位模块与所述控制器相连，执行电路复位操作；

所述信号传递模块将所述控制器的控制指令传递给负极柜设备。

2.根据权利要求1所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，所述电气连接回路包括负极母排3L-、主等电位母排PAS和地线MM，负极母排3L-连接负极柜的负极回路，主等电位母排PAS接地，地线MM接地或负极柜外壳。

3.根据权利要求2所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，所述电压检测模块为电压分压变送器A22，将采集到的电压按比率降成0～10V的电压值；

电压分压变送器A22包括第一信号输入管脚和第一信号输出管脚，所述第一信号输入管脚连接负极母排3L-，所述第一信号输出管脚分别与地线MM和所述信号转换模块相连。

4.根据权利要求3所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，所述电流检测模块为分流器R110，分流器R110第一端与地线MM相连，第二端连接主等电位母排PAS。

5.根据权利要求4所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，所述信号转换模块包括变送器U22和变送器U23；

变送器U22包括第一电源输入管脚、第二信号输入管脚和第二信号输出管脚，所述第一电源输入管脚连接电源，所述第二信号输入管脚分别连接分流器R110的第一端和第二端，接收分流器R110的电流信号，所述第二信号输出管脚连接所述控制器，向所述控制器输出将电流信号转换后的数字信号；

变送器U23包括第二电源输入管脚、第三信号输入管脚和第三信号输出管脚，所述第二电源输入管脚连接电源，所述第三信号输入管脚连接所述电压分压变送器A22的第一信号输出管脚，接收电压分压变送器A22的电压信号，所述第三信号输出管脚连接所述控制器，向所述控制器输出将电压信号转换后的数字信号。

6.根据权利要求5所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，所述控制器为PLC，PLC包括输入端和输出端；

所述输入端分别与所述变送器U22的第二信号输出管脚、所述变送器U23的第三信号输出管脚和/或所述电路复位模块相连，接收电流信号转换后的数字信号、电压信号转换后的数字信号和/或电路复位信号；

所述输出端分别与所述信号传递模块和/或馈线柜连接，输出跳闸闭锁信号和/或联跳信号。

7.根据权利要求6所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，所述信号传递模块包括继电器K20和继电器K121，将PLC的控制指令传递给馈线柜、开关柜1和/或开关柜2。

8.根据权利要求7所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，继电器K20包括第一线圈和第一触点，所述第一线圈的一端连接所述PLC的输出端和馈线柜，所述第一线圈的另一端接地，所述第一触点分别连接开关柜1和/或开关柜2。

9.根据权利要求8所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，继电器K121包括第二线圈和第二触点，所述第二线圈的一端连接所述PLC的输出端和馈线柜，所述第二线圈的另一端接地，所述第二触点分别连接开关柜1和/或开关柜2。

10.根据权利要求9所述的培训用负极柜故障探测装置，其特征在于，电路复位模块为复位开关S31，复位开关S31的第一辅助接点连接24V直流电位信号，复位开关S31的第二辅助接点连接所述PLC的输入端。