一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器的製造方法

2023-10-19 05:56:32 1

一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器的製造方法
【專利摘要】一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器。其包括電流互感器、第一控制器、第一驅動電路、第一動態電路、第一二極體、保護繼電器、第二二極體、第二動態電路、第二驅動電路、第二控制器、第二開關電源、第一開關電源、第二電源變壓器、第一電源變壓器和指示與報警電路。本實用新型效果：保護器設置兩套獨立控制電路，採取並聯工作方式，其中任一套控制電路故障，保護器都能正常輸出直流24V電壓供負載使用並及時對外報警提示用戶維修；由於兩套獨立控制電路同時失效的概率極低，所以這種雙套獨立控制電路並用的方式可以顯著提高保護器的可用性與可維護性。
【專利說明】一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於鐵路道岔轉轍機保護【技術領域】，特別是涉及一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器。
【背景技術】
[0002]在道岔轉轍機的三相交流電機輸入迴路中串入「限時斷相保護器」，當轉轍機啟停控制迴路的控制繼電器吸起瞬間，轉轍機瞬間上電開始動作，其三相交流電機的輸入電流就會通過「限時斷相保護器」的內置電流傳感器，在三相電流均正常(幅值足夠、不缺相)的前提下，限時斷相保護器的MCU (微控制器)將驅動「電源變換」電路動作，產生直流24V的輸出電壓，該電壓驅動BHJ (保護繼電器)勵磁吸起，構成轉轍機啟停控制迴路控制繼電器的自閉電路。當轉轍機轉換到位後，啟停迴路的排骨接點斷開，自動切斷動作電路，轉轍機的三相交流電機輸入斷電，保護器無電流流過，限時斷相保護器停止24V輸出，BHJ隨之失磁落下，完成一次道岔轉換過程。
[0003]限時斷相保護器原理框圖如圖1所示，當轉轍機動作時，A、B、C三相電流通過斷相檢測部分，感應出電壓VS，經過整流濾波後得到直流電壓VD，據此可判斷是否有斷相故障發生。與此同時MCU (微控制器)計時，當有斷相情況發生，或轉轍機運行時間超過規定時間後，MCU關閉「電源變換」部分的輸出，BHJ失磁落下，切斷轉轍機電源。該電路採用動態輸出方式，電路中任意一兀件發生故障，保護器均無輸出。
[0004]這種電路設計存在一定的安全隱患:
[0005](I)在轉轍機未運行時，保護器電路中如果發生故障，維護人員是無法及時發現保護器故障的，原因是保護器缺乏自身故障監測功能；在這種情況下，會出現轉轍機無法啟動運行，道岔無法轉換的問題，從而影響鐵路行車效率。
[0006](2)在轉轍機動作期間，如果保護器電路發生故障，轉轍機就會中途停止運行，出現道岔無法被牽引到位的問題，需要人工到軌旁進行手動操作，也會影響鐵路行車效率。
[0007]上述現象說明已有的限時斷相保護器對故障沒有一定的抵抗能力，存在缺陷，需要改進。

【發明內容】

[0008]為了解決上述問題，本實用新型的目的在於提供一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器。
[0009]為了達到上述目的，本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器包括:電流互感器、第一控制器、第一驅動電路、第一動態電路、第一二極體、保護繼電器、第二二極體、第二動態電路、第二驅動電路、第二控制器、第二開關電源、第一開關電源、第二電源變壓器、第一電源變壓器和指示與報警電路；其中:第一驅動電路、第一動態電路、第一二極體、第一開關電源和第一電源變壓器組成第一控制電路，第二二極體、第二動態電路、第二驅動電路、第二控制器、第二開關電源和第二電源變壓器構成第二控制電路，兩個控制電路具有相同的內部結構和作用；第一控制電路和第二控制電路與電流互感器和指示與報警電路共同組成雙迴路控制電路，保護繼電器為輸出動作繼電器；
[0010]電流互感器為三相電流互感器，其A相輸入端與電源A相相連接，輸出端分別與第一控制電路和第二控制電路相連接；
[0011 ] 第一控制電路中的第一控制器為以微控制器為核心的控制器電路，其三個輸入端分別與電流互感器的三相輸出端相連接，兩個輸出端分別與第一驅動電路和指示與報警電路相連接；第一控制器還與第二控制器相互連接；
[0012]第一驅動電路為輸出驅動電路，其一個輸入端與電流互感器的A相輸出端相連接，輸出端與第一動態電路相連接；
[0013]第一動態電路為輸出控制電路，其一個輸出端與第一二極體的陽極相連接，另一個輸出端與第二動態電路相連接；
[0014]第一開關電源為第一控制電路的工作電源，其輸入端與第一電源變壓器相連接，輸出端分別與第一控制器和第一動態電路相連接；
[0015]第一電源變壓器為第一控制電路的電源變壓器，其兩個輸入端分別與三相電源的B相出線與C相出線相連接；
[0016]第一二極體為輸出隔離器件，陰極與第二二極體陰極相連；
[0017]第二控制電路中的第二控制器的三個輸入端分別與電流互感器的三相輸出端相連接，兩個輸出端分別與第二驅動電路和指示與報警電路相連接；
[0018]第二驅動電路的一個輸入端與電流互感器的B相輸出端相連接，輸出端與第二動態電路相連接；
[0019]第二動態電路的一個輸出端與第二二極體的陽極相連接，另一個輸出端與第一動態電路相連接；
[0020]第二開關電源為第二控制電路的工作電源，其輸入端與第二電源變壓器相連接，輸出端分別與第二控制器和第二動態電路相連接；
[0021 ] 第二電源變壓器為第二控制電路的電源變壓器，其兩個輸入端分別與三相電源的A相出線與B相出線相連接；
[0022]指示與報警電路為顯示與報警輸出電路，其分別與第一控制器和第二控制器相連接;
[0023]保護繼電器為報警動作輸出繼電器，其一端同時與第一二極體和第二二極體的陰極相連接，另一端與第一動態電路和第二動態電路並立聯後的輸出端相接。
[0024]為了提高限時斷相保護器對故障的抵抗能力，本方案以兩套獨立控制電路並用工作方式和增加故障監測報警的方式解決已有保護器的問題。
[0025]本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器具有以下有益效果:
[0026]( I)保護器設置兩套獨立控制電路，採取並聯工作方式，其中任何一套控制電路故障，保護器都能正常輸出直流24V電壓供負載使用並及時對外報警提示用戶維修；由於兩套獨立控制電路同時失效的概率極低，所以這種雙套獨立控制電路並用的方式(配套故障監測報警功能)可以顯著提高保護器的可用性與可維護性。
[0027](2)控制電路主要包括電流檢測、斷相判斷、動態電路、故障監測、報警指示等功能，這些功能均由MCU控制實現。
[0028]( 3)轉轍機動作時產生的電流生成電壓源，為驅動電路提供電源。在轉轍機未動作時，如果MCU誤輸出驅動信號，由於驅動電路沒有電壓源提供的能量，所以保護器不會產生錯誤輸出，維持零電壓輸出，保護繼電器無工作電壓不動作，不會使轉轍機誤動作，所以其安全性極高。
[0029](4)監測報警功能，當限時斷相保護器內部出現故障時，及時自動對外報警，提示維護人員檢查設備，對減少故障查找工作量、壓縮故障影響時間非常有幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為已有技術中轉轍機限時斷相保護器的原理框圖。
[0031]圖2為本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器的結構示意圖。
[0032]圖3-圖5為本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器的原理圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器進行詳細說明。
[0034]如圖2所示，本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器包括:電流互感器2、第一控制器3、第一驅動電路4、第一動態電路5、第一二極體6、保護繼電器7、第二二極體8、第二動態電路9、第二驅動電路10、第二控制器11、第二開關電源12、第一開關電源13、第二電源變壓器14、第一電源變壓器15和指示與報警電路16 ;其中:第一驅動電路4、第一動態電路5、第一二極體6、第一開關電源13和第一電源變壓器15組成第一控制電路，第二二極體8、第二動態電路9、第二驅動電路10、第二控制器1、第二開關電源12和第二電源變壓器14構成第二控制電路，兩個控制電路具有相同的內部結構和作用；第一控制電路和第二控制電路與電流互感器2和指示與報警電路16共同組成雙迴路控制電路，保護繼電器7為輸出動作繼電器；
[0035]電流互感器2為三相電流互感器，其A相輸入端與電源A相相連接，輸出端分別與第一控制電路和第二控制電路相連接；
[0036]第一控制電路中的第一控制器3為以微控制器為核心的控制器電路，其三個輸入端分別與電流互感器2的三相輸出端相連接，兩個輸出端分別與第一驅動電路4和指示與報警電路16相連接；第一控制器3還與第二控制器11相互連接；
[0037]第一驅動電路4為輸出驅動電路，其一個輸入端與電流互感器2的A相輸出端相連接，輸出端與第一動態電路5相連接；
[0038]第一動態電路5為輸出控制電路,其一個輸出端與第一二極體6的陽極相連接,另一個輸出端與第二動態電路9相連接；
[0039]第一開關電源13為第一控制電路的工作電源,其輸入端與第一電源變壓器15相連接，輸出端分別與第一控制器3和第一動態電路5相連接；
[0040]第一電源變壓器15為第一控制電路的電源變壓器，其兩個輸入端分別與三相電源的B相出線與C相出線相連接；
[0041]第一二極體6為輸出隔離器件，陰極與第二二極體8陰極相連；
[0042]第二控制電路中的第二控制器11的三個輸入端分別與電流互感器2的三相輸出端相連接，兩個輸出端分別與第二驅動電路10和指示與報警電路16相連接；
[0043]第二驅動電路10的一個輸入端與電流互感器2的B相輸出端相連接，輸出端與第二動態電路9相連接；
[0044]第二動態電路9的一個輸出端與第二二極體8的陽極相連接，另一個輸出端與第一動態電路5相連接；
[0045]第二開關電源12為第二控制電路的工作電源，其輸入端與第二電源變壓器14相連接，輸出端分別與第二控制器11和第二動態電路9相連接；
[0046]第二電源變壓器14為第二控制電路的電源變壓器，其兩個輸入端分別與三相電源的A相出線與B相出線相連接；
[0047]指示與報警電路16為顯示與報警輸出電路，其分別與第一控制器3和第二控制器11相連接；
[0048]保護繼電器7為報警動作輸出繼電器，其一端同時與第一二極體6和第二二極體9的陰極相連接，另一端與第一動態電路5和第二動態電路9並立聯後的輸出端相接。
[0049]本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器的工作過程和工作原理如下:
[0050]A、B、C三相電源經第一電源變壓器15、第二電源變壓器14及第一開關電源13、第二開關電源12後，為第一控制電路和第二控制電路中的各部分提供電源，此部分電源取自A、B、C三相電壓，不受轉轍機動作電流的影響，輸出電壓穩定可靠，可確保保護繼電器7動作要求。
[0051]當轉轍機啟停控制迴路的控制繼電器吸起時，轉轍機開始動作，A、B、C三相電流通過電流互感器2產生感應電壓，送至第一控制器3和第二控制器11，第一控制器3和第二控制器11判斷是否有斷相故障發生:如果有斷相故障，即驅動指示與報警電路16進行動作，對外報警並進行相應的故障指示；如果正常，第一控制器3和第二控制器11輸出驅動分別至第一驅動電路4和第二驅動電路驅動10電路；A、B、C三相電流產生的電壓源為第一驅動電路4和第二驅動電路10電路提供電源，滿足第一驅動電路4和第二驅動電路10電路的運行條件，第一驅動電路4和第二驅動電路10電路分別驅動第一動態電路5和第二動態電路9產生直流電壓輸出，驅動保護繼電器7勵磁吸起，同時給出「輸出有電」指示信號，表示工作正常。
[0052]圖3-圖5示出了本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器的原理圖。
[0053]本實用新型提供的具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器將兩套控制電路的輸出通過第一二極體6和第二二極體8併到一起，實現兩套控制電路輸出並用。當保護器內部有一器件發生故障時，故障器件所在電路無法正常輸出，另一電路仍能正常工作，不受故障電路影響，保護器繼續輸出正常電壓，同時第一控制器3或第二控制器11控制保護繼電器，實現對外報警功能。
[0054]當輸出電壓小於18.5V土 1.5V時，第一控制器3和/或第二控制器11採集到欠壓信號，第一控制器3和/或第二控制器11驅動指示與報警電路16進行動作，對外報警並進行相應的故障指示。當發生擠岔故障時，轉轍機動作時間超過13或30秒的設定值，第一控制器3和/或第二控制器11計時超過上限，第一控制器3和/或第二控制器11立即停止驅動動態電路，使輸出電壓為零，BHJ失磁落下，第一控制器3和/或第二控制器11驅動指示與報警電路16進行動作，對外告警並進行相應的故障指示，實現限時保護。
[0055]在轉轍機未動作時，三相電流為零，三相電流產生的電壓源為零，即使第一控制器3和/或第二控制器11錯誤地輸出驅動，道岔保護器也能保持正確的輸出狀態，輸出為零。
[0056]第一控制器3和第二控制器11時刻進行通信，進行互檢，當其中一個控制器出現故障時，另一個控制器進行告警，能夠及時發現故障問題。
【權利要求】
1.一種具有雙套控制電路的轉轍機限時斷相保護器，其特徵在於:其包括:電流互感器(2)、第一控制器(3)、第一驅動電路(4)、第一動態電路(5)、第一二極體(6)、保護繼電器(7)、第二二極體(8)、第二動態電路(9)、第二驅動電路(10)、第二控制器(11)、第二開關電源(12)、第一開關電源(13)、第二電源變壓器(14)、第一電源變壓器(15)和指示與報警電路(16);其中:第一驅動電路(4)、第一動態電路(5)、第一二極體(6)、第一開關電源(13)和第一電源變壓器(15)組成第一控制電路，第二二極體(8)、第二動態電路(9)、第二驅動電路(10)、第二控制器(I)、第二開關電源(12)和第二電源變壓器(14)構成第二控制電路，兩個控制電路具有相同的內部結構和作用；第一控制電路和第二控制電路與電流互感器(2 )和指示與報警電路(16)共同組成雙迴路控制電路，保護繼電器(7)為輸出動作繼電器；電流互感器(2)為三相電流互感器，其A相輸入端與電源A相相連接，輸出端分別與第一控制電路和第二控制電路相連接； 第一控制電路中的第一控制器(3)為以微控制器為核心的控制器電路,其三個輸入端分別與電流互感器(2)的三相輸出端相連接，兩個輸出端分別與第一驅動電路(4)和指示與報警電路(16)相連接；第一控制器(3)還與第二控制器(11)相互連接； 第一驅動電路(4)為輸出驅動電路，其一個輸入端與電流互感器(2)的A相輸出端相連接，輸出端與第一動態電路(5)相連接； 第一動態電路(5)為輸出控制電路,其一個輸出端與第一二極體(6)的陽極相連接,另一個輸出端與第二動態電路(9)相連接； 第一開關電源(13)為第一控制電路的工作電源，其輸入端與第一電源變壓器(15)相連接，輸出端分別與第一控制器(3)和第一動態電路(5)相連接； 第一電源變壓器(15 )為第一控制電路的電源變壓器，其兩個輸入端分別與三相電源的B相出線與C相出線相連接； 第一二極體(6)為輸出隔離器件，陰極與第二二極體(8)陰極相連； 第二控制電路中的第二控制器(11)的三個輸入端分別與電流互感器(2)的三相輸出端相連接，兩個輸出端分別與第二驅動電路(10)和指示與報警電路(16)相連接； 第二驅動電路(10)的一個輸入端與電流互感器(2)的B相輸出端相連接，輸出端與第二動態電路(9)相連接； 第二動態電路(9)的一個輸出端與第二二極體(8)的陽極相連接,另一個輸出端與第一動態電路(5)相連接； 第二開關電源(12)為第二控制電路的工作電源，其輸入端與第二電源變壓器(14)相連接，輸出端分別與第二控制器(11)和第二動態電路(9)相連接； 第二電源變壓器(14)為第二控制電路的電源變壓器，其兩個輸入端分別與三相電源的A相出線與B相出線相連接； 指示與報警電路(16)為顯示與報警輸出電路，其分別與第一控制器(3)和第二控制器(11)相連接； 保護繼電器(7)為報警動作輸出繼電器，其一端同時與第一二極體(6)和第二二極體(9)的陰極相連接，另一端與第一動態電路(5)和第二動態電路(9)並立聯後的輸出端相接。
【文檔編號】H02H3/05GK203747385SQ201420101703
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】陳宇, 劉興, 王中敏, 房洛汀 申請人:北京國鐵路陽技術有限公司