CN105438223A - 一种轨道电位监控及其限制装置 - Google Patents
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Abstract
一种轨道电位监控及其限制装置。本发明具有可以单独使用也可以组网，便于对整个***的轨道电位情况进行分析，从而为城市轨道交通的安全运营提供保障。本发明包括限压主回路、保护回路、电压监测电路、电流监测电路、控制单元以及工作状态显示仪表；其结构要点是：限压主回路是由电容、电阻、晶闸管与接触器电路的组合、电压监测电路、电流监测电路构成，电压监测电路和电流监测电路并联接在导轨与接地母线间；触发器电路和晶闸管组合连接，同时并与控制单元LM3S8962微处理器相连接；控制单元LM3S8962微处理器外部再与电压监测电路和电流监测电路、工作状态显示仪表、杂散电流监测***相连接。
Description
技术领域
本发明是应用于大地电磁测量、无损探伤及生物测量等微弱磁信号的检测领域中，具体地涉及一种轨道电位监控及其限制装置。
背景技术
目前城市轨道交通牵引***采用直流供电，通过钢轨回流。为了防止杂散电流的危害，牵引***设计为不接地***，直流供电设备采用绝缘安装，钢轨通过绝缘垫与大地绝缘。由于钢轨具有纵向电阻，因此从运行车辆至变电所负母线之间的回流钢轨上就产生电压降，同时钢轨与大地间存在一定的阻抗，使得钢轨对大地之间产生电压差，即轨道电位。
轨道交通中，地铁轻轨的机车车厢设计与轨道是短路的，即保持同等电位，而在安装站台屏蔽门的***中，为了保证乘客的安全，还将屏蔽门的非导电金属部门与钢轨相连。由于轨道电位的存在，乘客在上下车时，会在列车与站台间产生“跨步电压”，当此电压过高时会对上下乘客造成危害或不适。在采用大双边供电时，牵引供电距离增大，轨道电位过高趋势更加明显。当发生某些故障时，可能会引起钢轨对地电位的陡升。如接触网与钢轨发生金属接触短路，接触网对架空地线发生金属接触故障，直流设备发生框架泄漏故障等都会引起轨道电位的异常过高。
为了保护人员的安全以及直流供电***安全可靠的运行，一般要安装轨道电位限制装置（RPLD）来限制过高的轨道电位。现行的RPLD存在诸多问题，误动作，抗干扰能力差，以及与框架保护的配合问题，采用单点监测其合理性有待进一步探讨，这些都亟待改善。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种轨道电位监控及其限制装置，本发明可以单独使用也可以组网，便于对整个***的轨道电位情况进行分析，从而为地铁***的安全运营提供保障。
为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种轨道电位监控及其限制装置，其中包括限压主回路、保护回路、电压监测电路、电流监测电路、控制单元以及工作状态显示仪表；其结构要点是：限压主回路是由电容、电阻、晶闸管与接触器电路的组合、电压监测电路、电流监测电路构成，电压监测电路和电流监测电路并联接在导轨与接地母线间；触发器电路和晶闸管组合连接，同时并与控制单元LM3S8962微处理器相连接；控制单元LM3S8962微处理器外部再与电压监测电路和电流监测电路、工作状态显示仪表、杂散电流监测***相连接。
作为本发明的一种优选方案，所述控制单元是采用Luminary公司生产的LM3S8962微处理器，32位的ARMCortex-M3内核，自带256KB高速flash存储器，集成了UART、CAN和以太网控制器，性能优越非常适合工业控制场合；主要完成对钢轨电压的采集，和杂散电流监测***的通讯、轨道电位限制装置的动作控制，以及运行状态信息的显示。
作为本发明的另一种优选方案，所述限压主回路采用两组反向并联的大功率晶闸管与接触器的组合。
作为本发明的又一种优选方案，所述电压电流监测电路分为装置本身的电压监测电路和专用轨道电位传感器的监测电路，其均采用信号采集转换电路，所述信号采集电路采用美国Maxim公司生产的16位A/D转换器MAX1300，该器件具有±12V的输入范围；其输入通道电压范围可通过软件配置，可以工作于+5v单电源条件下，片内有自校准控制电路以及灵活的串行输出模式，精度高、功耗极低、抗干扰能力强、成本低等特点，非常容易与微处理器接口，适合用于工业控制、仪表以及数据采集***。
本发明的有益效果是。
本发明结合杂散电流监控***实现轨道电位监控，由基于LM3S8962的轨道电位限制装置***构成，其中限压主回路及其电压电流监测单元，实现了信号处理和AD转换，和以太网的通讯以及轨道电位限制装置的动作流程；最后又实现了轨道电位限制装置和其他设备的配合，本发明装置可以单独使用也可以组网，便于对整个***的轨道电位情况进行分析，从而为城市轨道交通的安全运营提供保障。
附图说明
图1是本发明一种轨道电位监控及其限制装置***框架图。
图2是本发明一种轨道电位监控及其限制装置***组成框图。
图3是本发明一种轨道电位监控及其限制装置限压主回路示意图。
图4是本发明一种轨道电位监控及其限制装置和其他设备的配合示意图。
具体实施方式
如图2实施例所示，为本发明一种轨道电位监控及其限制装置***组成框图。图中包括限压主回路、保护回路、电压监测电路、电流监测电路、控制单元以及工作状态显示仪表；限压主回路是由电容、电阻、晶闸管与接触器电路的组合、电压监测电路、电流监测电路构成，电压监测电路和电流监测电路并联接在导轨与接地母线间；触发器电路和晶闸管组合连接，同时并与控制单元LM3S8962微处理器相连接；控制单元LM3S8962微处理器外部再与电压监测电路和电流监测电路、工作状态显示仪表、杂散电流监测***相连接。
如图3实施例所示，为本发明一种轨道电位监控及其限制装置限压主回路示意图。其中限压主回路采用两组反向并联的大功率晶闸管与接触器的组合，当发生短路或泄漏故障时，利用大功率晶闸管的快速导通来承受流过RPLD中的初始故障电流。每组晶闸管的导通与否取决于钢轨与大地间电位差的极性，采用接触器与两晶闸管并联是因为其触点的机械动作时间远远大于晶闸管的导通时间，主要是考虑到其承受长时间通过电流而不发生过热的缘由。电压监测回路用来连续监测轨道与接地母排之间的电压，当监测电压超过了预先设定的电压值时，RPLD闭合。晶闸管与接触器的优先导通取决于监测电压达到的动作阈值等级。电流监测电路用于监测RPLD闭合时流过钢轨与大地之间的电流，当该监测电流低于预先设定电流值时，RPLD自动复位。考虑到***的可靠性，接触器应该使用常闭节点，一旦RPLD出故障可以保证轨道电位不会异常升高。
Claims (4)
1.一种轨道电位监控及其限制装置，其中包括限压主回路、保护回路、电压监测电路、电流监测电路、控制单元以及工作状态显示仪表；其特征在于：限压主回路是由电容、电阻、晶闸管与接触器电路的组合、电压监测电路、电流监测电路构成，电压监测电路和电流监测电路并联接在导轨与接地母线间；触发器电路和晶闸管组合连接，同时并与控制单元LM3S8962微处理器相连接；控制单元LM3S8962微处理器外部再与电压监测电路和电流监测电路、工作状态显示仪表、杂散电流监测***相连接。
2.根据权利要求1所述的一种轨道电位监控及其限制装置，其特征在于：所述控制单元是采用Luminary公司生产的LM3S8962微处理器，32位的ARMCortex-M3内核，自带256KB高速flash存储器，集成了UART、CAN和以太网控制器。
3.根据权利要求1所述的一种轨道电位监控及其限制装置，其特征在于：所述限压主回路采用两组反向并联的大功率晶闸管与接触器的组合。
4.根据权利要求1所述的一种轨道电位监控及其限制装置，其特征在于：所述电压电流监测电路分为装置本身的电压监测电路和专用轨道电位传感器的监测电路，其均采用信号采集转换电路，所述信号采集电路采用美国Maxim公司生产的16位A/D转换器MAX1300，该器件具有±12V的输入范围。
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2014
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Application publication date: 20160330 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |