專利名稱：一種地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市軌道交通，尤其是地鐵，作為一種交通工具也迅速發(fā)展，并被越來越廣泛的應(yīng)用。我國(guó)直流牽引供電系統(tǒng)的研制與開發(fā)起步較晚，目前還沒有廠家進(jìn)行完善的開發(fā)和生產(chǎn)，所以直流牽引供電系統(tǒng)的保護(hù)將成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)問題。采用直流供電的城市軌道交通，其核心的技術(shù)是直流供電系統(tǒng)化的控制和保護(hù)裝置，為地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供保障的。所以在保證直流牽引供電系統(tǒng)安全可靠地向列車供電方面，其保護(hù)發(fā)揮了極其重要的作用。直流供電系統(tǒng)包了括直流開關(guān)柜、控制和保護(hù)系統(tǒng)、直流電纜、接觸網(wǎng)等。其中控制和保護(hù)系統(tǒng)對(duì)確保軌道交通的安全、可靠的運(yùn)行具有舉足輕重的作用。它一方面確保向地鐵列車提供安全可靠的供電，減少甚至消除不必要的停電時(shí)間，從而提高經(jīng)濟(jì)效益；另一方面在直流牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，應(yīng)有選擇性地迅速切除故障，以保證列車、設(shè)備和旅客的人身安全。除了可靠性的要求之外，直流牽引供電保護(hù)系統(tǒng)必須在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)快速、準(zhǔn)確地切除故障，同時(shí)還要避免列車正常運(yùn)行時(shí)一些電氣參數(shù)的變化引起保護(hù)裝置誤跳閘。此外，在有效切除遠(yuǎn)端短路故障以及區(qū)分機(jī)車啟動(dòng)電流和遠(yuǎn)端短路等問題上，依然值得深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種體積小、成本低、功耗小、故障率低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的地鐵直流牽引饋線保護(hù)裝置，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):所述地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器連接，包括微處理器模塊、信號(hào)采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。所述饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述微處理器模塊包括DSP TMS320LF2407芯片與單片機(jī)S3C44B0X，所述TMS320LF2407芯片與單片機(jī)S3C44B0X通過雙口 RAM接口連接。所述饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述通信模塊由RS232總線與GPRS終端連接組成，所述GPRS終端由GPRS短信模塊與SM卡連接組成。所述饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述通信模塊包括RS232總線、GPRS短信模塊以及SM卡。所述饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括互感器、信號(hào)調(diào)理電路以及AD轉(zhuǎn)換芯片。所述饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述顯示與控制模塊包括顯示屏與通用按鍵集成電路，所述顯示屏與通用按鍵集成電路分別與單片機(jī)S3C44B0X連接。[0010]所述饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述信號(hào)調(diào)理電路中包括倍頻電路，所述倍頻電路包括模擬多路開關(guān)電路、分頻器以及鎖相環(huán)集成電路，所述模擬多路開關(guān)電路、分頻器以及鎖相環(huán)集成電路依次連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:所述饋線保護(hù)裝置體積小、成本低、功耗小、故障率低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，同時(shí)本實(shí)用新型還將GPRS模塊嵌入到裝置中，有多種通訊方式，可以靈活的滿足饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的需要，同時(shí)本地鐵直流牽引饋線保護(hù)裝置采用功能模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的更新與升級(jí)。

圖1為所述地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為信號(hào)調(diào)理電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型方案進(jìn)行詳細(xì)說明。對(duì)照?qǐng)D1-2，本實(shí)施例提供的地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器連接，包括微處理器模塊、信號(hào)采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。微處理器模塊包括DSP TMS320LF2407芯片與單片機(jī)S3C44B0X，TMS320LF2407芯片與單片機(jī)S3C44B0X通過雙口 RAM接口連接。通信模塊由RS232總線與GPRS終端連接組成，GPRS終端由GPRS短信模塊與SM卡連接組成。通信模塊包括RS232總線、GPRS短信模塊以及SM卡。數(shù)據(jù)采集模塊包括互感器、信號(hào)調(diào)理電路以及AD轉(zhuǎn)換芯片。顯示與控制模塊包括顯示屏與通用按鍵集成電路，顯示屏與通用按鍵集成電路分別與單片機(jī)S3C44B0X連接。信號(hào)調(diào)理電路包括 一倍頻電路，所述倍頻電路包括模擬多路開關(guān)電路、分頻器以及鎖相環(huán)集成電路，模擬多路開關(guān)電路、分頻器以及鎖相環(huán)集成電路依次連接。本實(shí)施例中，模擬多路開關(guān)電路采用⑶405IB芯片，分頻器為⑶4040，鎖相環(huán)集成電路采用⑶4046芯片，二進(jìn)制分頻器CD4040的前端設(shè)計(jì)了一個(gè)用于通道選擇的模擬多路開關(guān)電路，由此改進(jìn)傳統(tǒng)的鎖相倍頻電路，當(dāng)接收到修改采樣點(diǎn)數(shù)的指令時(shí)，通過STM32單片機(jī)執(zhí)行I/O輸出來控制模擬開關(guān)的三位地址碼，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的通道切換，以實(shí)現(xiàn)不同的分頻控制，得到不同倍率的輸出信號(hào)作為A/D觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)通過軟件內(nèi)部修改運(yùn)算數(shù)組的大小，最終實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線修改系統(tǒng)采樣頻率的控制功能。數(shù)據(jù)采集模塊將饋線網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳遞給TMS320LF2407芯片，TMS320LF2407芯片首先根據(jù)預(yù)設(shè)的保護(hù)算法對(duì)接收到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，得到饋線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，TMS320LF2407芯片然后根據(jù)預(yù)設(shè)的保護(hù)邏輯、饋線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)和開入開出模塊的輸入數(shù)據(jù)控制通用繼電器模塊，作出相應(yīng)的動(dòng)作，TMS320LF2407芯片同時(shí)控制通訊模塊與主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，完成信息的傳送和交換。地鐵直流牽引供電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，包括IOkV交流配電線路，牽引變電所，軌道、饋電線、機(jī)車、回流線等部分。牽引變電所作用是直流牽引變電所從雙電源受電，整流機(jī)組變壓器降壓、分相，然后按一定的整流接線方式由大功率硅整流器把三相交流電變?yōu)橹绷麟娤螂娏α熊嚬╇?。牽引網(wǎng)是沿線路鋪設(shè)的為電力機(jī)車提供電能的裝置，簡(jiǎn)單的牽引網(wǎng)包含了軌道和大地、饋電線、接觸網(wǎng)、回流線。牽引電流從牽引變電所主變壓器流出，經(jīng)由饋電線、接觸網(wǎng)供給電力機(jī)車，然后沿軌道和大地、回流線流回牽引變電所主變壓器。軌道非電力牽引情況下只作為列車導(dǎo)軌；電力牽引時(shí)還需完成導(dǎo)通回流任務(wù)，是電路的一部分。饋電線用來連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線，把經(jīng)牽引變電所變換成合乎牽引制式用的電能饋送給接觸網(wǎng)。接觸網(wǎng)是一種懸掛在軌道上方但與之保持一定距離的鏈形或單導(dǎo)線的輸電網(wǎng)。電力機(jī)車的受電弓和接觸網(wǎng)滑動(dòng)接觸取得電能。工作特點(diǎn)是:沒有備用，無法應(yīng)用備用措施，一旦接觸網(wǎng)故障，整個(gè)供電區(qū)間全部停電；由于經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)與受電器的機(jī)械作用，使接觸網(wǎng)在這些震動(dòng)、摩擦、電弧、污染等狀態(tài)中發(fā)生故障的可能性較一般電力線路的故障率高很多；回流線是連接導(dǎo)軌和牽引變電所主變壓器接地相之間的導(dǎo)線，是將軌道、地中的回路電流導(dǎo)入牽引變電所。電流檢測(cè)元件接在接觸網(wǎng)開關(guān)柜外殼和變電所接地網(wǎng)之間，有一個(gè)能承受IOOkA短路電流、電阻為0.15Π1Ω的分流器與之并聯(lián)。直流系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，電流檢測(cè)回路沒有電流通過。一旦任何一個(gè)直流設(shè)備內(nèi)正極對(duì)外殼短路時(shí)，接地電流通過電流檢測(cè)元件流入地網(wǎng)，再通過鋼軌與地之間的絕緣泄漏電阻(或排流柜)回到鋼軌(負(fù)極)。當(dāng)接地電流達(dá)到整定值時(shí)，電流檢測(cè)元件動(dòng)作，跳開33kV斷路器及所有直流斷路器。故障排除后，需人工復(fù)歸框架保護(hù)，斷路器才能重新投入。電壓檢測(cè)元件一端接于直流電源負(fù)極，另一端接設(shè)備外殼。測(cè)量電壓時(shí)，
0.15πιΩ的分流器形成的電壓可忽略不計(jì)。電壓檢測(cè)元件由兩段組成:1段報(bào)警，Π段跳閘。當(dāng)直流設(shè)備內(nèi)正極對(duì)外殼短路時(shí)，地電位升高，電壓檢測(cè)元件會(huì)在鋼軌和地之間檢測(cè)到一個(gè)電壓，并且將檢測(cè)到的這個(gè)電壓值與電壓檢測(cè)元件整定值相比較。當(dāng)這個(gè)檢測(cè)電壓值大于電壓檢測(cè)元件整定值時(shí)，電壓檢測(cè)元件以整定時(shí)間動(dòng)作，同電流檢測(cè)元件相同，斷開所有直流斷路器，并且通過雙邊跳聯(lián)保護(hù)使相鄰牽引變電所向相同供電區(qū)段供電的斷路器斷路。與電流檢測(cè)元件一樣，故障排除后，需人工復(fù)歸框架泄漏保護(hù)，斷路器才能重新投入。本實(shí)施例提供的饋線保護(hù)裝置體積小、成本低、功耗小、故障率低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，同時(shí)本實(shí)用新型還將GPRS模塊嵌入到裝置中，有多種通訊方式，可以靈活的滿足饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的需要，同時(shí)本地·鐵直流牽引饋線保護(hù)裝置采用功能模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的更新與升級(jí)。
權(quán)利要求1.一種地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器連接，其特征在于，包括微處理器模塊、信號(hào)采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線保護(hù)裝置，其特征在于，所述微處理器模塊包括DSPTMS320LF2407芯片與單片機(jī)S3C44B0X，所述TMS320LF2407芯片與單片機(jī)S3C44B0X通過雙口 RAM接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線保護(hù)裝置，其特征在于，所述通信模塊由RS232總線與GPRS終端連接組成，所述GPRS終端由GPRS短信模塊與SM卡連接組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線保護(hù)裝置，其特征在于，所述通信模塊包括RS232總線、GPRS短信模塊以及SIM卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線保護(hù)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括互感器、信號(hào)調(diào)理電路以及AD轉(zhuǎn)換芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的饋線保護(hù)裝置，其特征在于，所述顯示與控制模塊包括顯示屏與通用按鍵集成電路，所述顯示屏與通用按鍵集成電路分別與單片機(jī)S3C44B0X連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的饋線保護(hù)裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路中包括倍頻電路，所述倍頻電路包括模擬多路開關(guān)電路、分頻器以及鎖相環(huán)集成電路，所述模擬多路開關(guān)電路、分頻器以及鎖相環(huán) 集成電路依次連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器連接，包括微處理器模塊、信號(hào)采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。其有益效果為所述饋線保護(hù)裝置體積小、成本低、功耗小、故障率低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，同時(shí)本實(shí)用新型還將GPRS模塊嵌入到裝置中，有多種通訊方式，可以靈活的滿足饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的需要，同時(shí)本地鐵直流牽引饋線保護(hù)裝置采用功能模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的更新與升級(jí)。
文檔編號(hào)H02H3/16GK203119441SQ20132012361
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者徐建源, 秦駿達(dá), 周建祥, 王博 申請(qǐng)人:南京因泰萊配電自動(dòng)化設(shè)備有限公司