一種智能防雷配電裝置的製作方法
2023-04-23 09:53:21
本實用新型設計電氣控制技術領域，尤其涉及一種智能防雷配電裝置。
背景技術：
鐵路是國家最重要的交通運輸行業之一，它的安全穩定運行對社會和人民生命的影響非常大。鐵路信號系統是保障列車安全、有序運行的最重要環節之一，它是由各種不同類型的產品組成的複雜電氣控制管理與電子檢測系統。為了適應鐵路高速發展和鐵路安全高效運行的需要，近年來鐵路信號系統大量使用了各類智能化程度較高，同時又具有遠程監控管理功能的微電子設備，從而大大提高了鐵路系統的運行效率。但是，因為電子設備適應外部電網幹擾和波動的能力較差，供電系統中經常產生的雷擊尖峰、浪湧和下陷、停電切換、電壓大幅度波動、脈衝尖峰幹擾等情況，都會對智能化電子設備的穩定工作產生嚴重影響，從而直接影響到列車運行的安全與穩定。隨著鐵路事業的高速發展，信號設備供電系統也必須儘快升級換代，以適應高可靠、高穩定、故障預警、計算機智能管理、遠程監控等技術發展的潮流需要。
因鐵路行業的特殊性，其電網供電環境條件都比較惡劣，需要採用二路電網的及時切換來實現供電系統的備份冗餘，同時還要對輸入的市電進行雷擊和尖峰電壓幹擾的防護。隨著微機監控管理技術在鐵路行業的推廣，對輸入電網的實時監測與遠程監控管理要求也越來越高。過去，這些功能的實現分別由兩路電源輸入開關箱、電源防雷箱、智能化電網檢測監控箱、ATS雙電源轉換電路等不同廠家的產品來實現。這些產品大多為掛牆式產品，其外觀、顏色、尺寸不一，智能化程度低、功能重複、監控管理不便，生產廠家多帶來的採購、備件、運維效率低下等諸多問題，亟需完善改進來進一步提高整個信號供電系統的安全性和遠程監控管理的可操作性。
近年來，隨著鐵路事業的飛速發展，鐵路部門對安全供電的要求也越來越高，智能化配電技術和遠程監控管理技術也在鐵路行業大規模推廣，對輸入電網的輸配電應用也進行了相應的智能化檢測和遠程實時監控管理，以往的分散式產品運維管理模式就落後了，亟需新的產品和運維管理模式來改變這種落後的狀態。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提出一種智能防雷配電裝置，通過設置防雷配電裝置和智能採樣監控裝置，達到對整個供配電系統實時監控和運行質量進行有效管理，還可為後級負載設備提供電力分配。
為達到此目的，本實用新型採用以下技術方案：
一種智能防雷配電裝置，包括防雷配電裝置和智能採樣監控裝置，所述智能採樣裝置連接於所述防雷配電裝置並用於採樣和監控所述防雷配電裝置；
所述防雷配電裝置包括輸入配電單元、ATS雙電源模塊、防雷模塊和輸出配電單元，所述防雷配電裝置依次由所述輸入配電單元、所述ATS雙電源模塊和所述輸出配電單元串聯構成，所述防雷模塊並聯於由所述輸入配電單元與所述ATS雙電源模塊串聯構成的電路的兩端；
所述智能採樣監控裝置包括工控機人機界面與監控單元、UPS不間斷電源和採樣模塊，所述工控機人機界面與監控單元、所述UPS不間斷電源和所述採樣模塊依次相連並連接於所述防雷配電裝置上。
所述輸入配電單元包括輸入端子和斷路器，市電經過所述斷路器給所述ATS雙電源模塊供電。
所述ATS雙電源模塊的輸入端串聯於所述輸入配電單元，其輸出端串聯於所述輸出配電單元，所述ATS雙電源模塊用於設置所述智能防雷配電裝置的面板的開關。
還包括旁路輸入單元，所述旁路輸入單元並聯於由所述輸入配電單元與所述ATS雙電源模塊串聯構成的電路的兩端，所述旁路輸入單元用於當ATS雙電源模塊發生故障時給所述輸出配電單元供電。
所述輸出配電模塊設置有五路輸出端子，所述五路輸出端子並聯後串聯於所述ATS雙電源模塊的輸出端。
所述防雷模塊包括避雷器組件和防雷模塊斷路器，所述防雷模塊斷路器的一端連接於所述避雷器組件，其另一端並聯於由所述輸入配電單元與所述ATS雙電源模塊串聯構成的電路的兩端。
所述避雷器為間隙型避雷器。
所述採樣模塊用於輸入配電單元、防雷模塊、ATS雙電源模塊和輸出配電單元的數據採樣。
所述工控機人機界面與監控單元包括計算機和用於監控所述輸入配電單元、防雷模塊、輸出配電單元和ATS雙電源模塊的顯示裝置。所述計算機用於處理、記錄、顯示採樣上傳的數據。
所述UPS不間斷電源用於所述工控機人機界面與監控單元和所述採樣模塊的供電，以保證對系統各個模塊單元的數據進行監控。
本實用新型通過把不同功能的產品有機組合，成為一款針對性極強的一體化綜合型「智能防雷配電櫃」，對整個供配電系統實時監控和運行質量進行有效管理，還可為後級負載設備提供電力分配，配電迴路保護、計量、記錄。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例的整機原理框圖；
圖2為本實用新型實施例的電氣工作原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖並通過具體實施例方式來進一步說明本實用新型的技術方案。
如圖1所示，一種智能防雷配電裝置，包括防雷配電裝置和智能採樣監控裝置，所述智能採樣裝置連接於所述防雷配電裝置並用於採樣和監控所述防雷配電裝置；所述防雷配電裝置包括輸入配電單元、ATS雙電源模塊、防雷模塊和輸出配電單元，所述防雷配電裝置依次由所述輸入配電單元、所述ATS雙電源模塊和所述輸出配電單元串聯構成，所述防雷模塊並聯於由所述輸入配電單元與所述ATS雙電源模塊串聯構成的電路的兩端；所述智能採樣監控裝置包括工控機人機界面與監控單元、UPS不間斷電源和採樣模塊，所述工控機人機界面與監控單元、所述UPS不間斷電源和所述採樣模塊依次相連並連接於所述防雷配電裝置上。
現有技術中，防雷配電裝置由不同廠家的電器件通過組裝、調試來實現，智能化程度低、功能重複，為了解決此問題，本例提出一種智能防雷配電裝置，通過設置防雷配電裝置和智能採樣監控裝置，達到對整個供配電系統實時監控和運行質量進行有效管理的目的，還可為後級負載設備提供電力分配，配電迴路保護、計量、記錄。市電通過所述輸入配電單元進入到所述防雷配電裝置，通過電能的分配後分別使所述防雷模塊、所述ATS雙電源模塊和所述輸入配電模塊運行，所述智能採樣監控裝置由所述UPS不間斷電源對所述採樣模塊和所述工控機人機界面與監控單元進行供電，所述智能採樣監控裝置連接於所述防雷配電裝置上，通過把不同功能的產品有機組合，使本例成為一款針對性極強的一體化綜合型智能防雷配電裝置。
更進一步的說明，所述輸入配電單元包括輸入端子和斷路器，市電經過所述斷路器給所述ATS雙電源模塊供電。如圖2所示，所述輸入配電單元設計為兩路三相五線制市電輸入，分別為Ⅰ路輸入和Ⅱ路輸入，三相五線制是指在原三相四線制的基礎上把保護地線單獨敷設，消除了設備產生危險電壓的隱患。所述輸入配電單元由輸入端子和斷路器QF1、QF2組成，本例中所述Ⅰ路輸入的市電經過斷路器QF1給所述ATS雙電源模塊供電，所述Ⅱ路輸入的市電經過斷路器QF2給所述ATS雙電源模塊供電。
更進一步的說明，所述ATS雙電源模塊的輸入端串聯於所述輸入配電單元，其輸出端串聯於所述輸出配電單元，所述ATS雙電源模塊用於設置所述智能防雷配電裝置的面板的開關。如圖2所示，ATS雙電源模塊可旋轉面板上的自動/手動開關進行設置。當設置成自動輸出時，模塊自動檢測輸入Ⅰ、Ⅱ路市電是否正常，當兩路市電都正常時，默認KM1接觸器吸合，此時由Ⅰ路市電工作，Ⅰ路市電異常時KM1斷開KM2吸合，由Ⅱ路市電向輸出配電單元供電。ATS雙電源模塊設置成手動控制時，通過旋轉面板上的開關，選擇Ⅰ/Ⅱ供電。本例使用ATS雙電源模塊，可自動/手動開關設置，根據運行需要進行更改，更加便捷。
更進一步的說明，還包括旁路輸入單元，所述旁路輸入單元並聯於由所述輸入配電單元與所述ATS雙電源模塊串聯構成的電路的兩端，所述旁路輸入單元用於當ATS雙電源模塊發生故障時給所述輸出配電單元供電。如圖2所示，所述旁路輸入單元設置有兩條支路，兩條支路上分別設有斷路器QF3和QF4，當ATS雙電源模塊發生故障時，可手動閉合QF3或者QF4為輸入配電單元供電，機動性強、設備運行更加靈活。
更進一步的說明，所述輸出配電模塊設置有五路輸出端子，所述五路輸出端子並聯後串聯於所述ATS雙電源模塊的輸出端。如圖2所示，所述輸出配電模塊包括QF7～QF11和輸出分路1～5，所述QF7～QF11並聯設置，所述QF7～QF11並聯後的輸入端串聯於所述ATS雙電源模塊的輸出端，所述QF7～QF11並聯後的輸出端分別串聯於所述輸出分路1～5，本例設置五路輸出端子，可以同時給多個設備供電，設備使用率高。
更進一步的說明，所述防雷模塊包括避雷器組件和防雷模塊斷路器，所述防雷模塊斷路器的一端連接於所述避雷器組件，其另一端並聯於由所述輸入配電單元與所述ATS雙電源模塊串聯構成的電路的兩端。
本例中的防雷模塊設有兩個，所述第一防雷模塊包括第一避雷器組件和第一防雷模塊斷路器，其中第一避雷器組件由避雷器F1～F7連接而成，第二避雷器組件由避雷器F8～F14連接而成，防雷模塊斷路器為兩個三相斷路器QF5、QF6，所述輸入配電單元的市電通過QF5將市電分配給第一避雷器組件，所述輸入配電單元的市電通過QF6將市電分配給第二避雷器組件。本例通過設置兩個防雷模塊，分別對兩路市電的配電進行防雷保護，安全性高。
更進一步的說明，所述避雷器為間隙型避雷器。本例中的所述避雷器使用間隙型避雷器，其優點在於由於有間隙的存在，在系統正常工作電壓下，間隙隔離了系統電壓，阻止電流流過避雷器，無續流解決了電阻片老化問題，延長了避雷器的使用壽命，減少事故發生。當系統產生電壓並超過放電電壓值時，間隙放電，電阻片呈低阻狀態，由於電阻片的參數選擇比無間隙避雷器的殘壓低，所以保護性能好，增大了被保護範圍。
更進一步的說明，所述採樣模塊用於輸入配電單元、防雷模塊、ATS雙電源模塊和輸出配電單元的數據採樣。本例中所述採樣模塊用於採集數據，經過A/D轉換，傳輸到工控機人機界面與監控單元中，所述採樣模塊主要採集的數據包括：防雷模塊的斷路器QF5、QF6的開關狀態和防雷模塊的雷擊次數；輸入配電單元、輸出配電單元的電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、功率因素和溫度；ATS雙電源模塊Ⅰ、Ⅱ電源的電壓、電流、頻率和溫度；系統的工作狀態、系統事件、遙信變位和異常事件；輸入、輸出配電單元的實時電壓電流波形圖與實時趨勢圖。
更進一步的說明，所述工控機人機界面與監控單元包括計算機和用於監控所述輸入配電單元、防雷模塊、輸出配電單元和ATS雙電源模塊的顯示裝置。所述計算機用於處理、記錄、顯示採樣上傳的數據。所述工控機為基於Windows系統的計算機，所述顯示裝置為15英寸觸控螢幕，所述計算機用於處理、記錄、顯示採樣上傳的數據，本例中採集並綜合處理所有重要的電網數據參數，通過工控機的觸控螢幕直觀地顯示相關數據，實時反映電能質量數據，並通過遠程數字通訊技術與接口上傳至後臺，為車站微機監測系統提供準確及時的供電系統運行數據，可以顯著提高鐵路信號系統的供電環境、提供高精度測量數據給微機管理系統，強化電網供電配電系統的實時監控和電能管理能力，達到對整個供配電系統實時監控和運行質量進行有效管理的目的，還可為後級負載設備提供電力分配，配電迴路保護、計量、記錄。
更進一步的說明，所述UPS不間斷電源用於所述工控機人機界面與監控單元和所述採樣模塊的供電，以保證對系統各個模塊單元的數據進行監控。UPS不間斷電源是將蓄電池與主機相連，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備，本例中使用UPS不間斷電源對所述工控機人機界面與監控單元和所述採樣模塊進行供電，以保證系統的正常運行不會因短暫停電中斷、可以一直供應高品質電源、有效的保護智能防雷配電裝置的電源設備。UPS不間斷電源的主要優點在於它的不間斷供電能力，在市電交流輸入正常時，UPS把交流電整流成直流電，然後再把直流電逆變成穩定無雜質的交流電，給後級負載使用。
以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護範圍之內。