專利名稱：自動(dòng)排流柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制設(shè)備，特別是指直流牽引回流系統(tǒng)雜散電流的排流控制設(shè)備。自動(dòng)排流柜適用于直流牽引的地鐵或輕軌的牽引變電所，使地下金屬結(jié)構(gòu)或金屬管道里流通的雜散電流通過本設(shè)備返回到變電所的負(fù)極柜，減少雜散電流的腐蝕。
背景技術(shù)：
目前城市軌道系統(tǒng)的牽引方式大多采用直流電力牽引，列車所需電流由牽引變電所提供，通過接觸網(wǎng)(架空線或接觸軌)向列車送電，并通過走行軌作為牽引電流回路，返回到牽引變電所。走行軌鋪設(shè)在軌枕、道渣和大地上，由于軌枕等的絕緣不良和大地的導(dǎo)電性，部分電流流入大地，并在某些地方重新流回鋼軌和牽引變電所。走行鋼軌中的牽引電流越大或鋼軌對(duì)地面的絕緣程度越差，地下電流也就相應(yīng)越大，這種電流又稱為地下迷流或雜散電流。如果在軌道系統(tǒng)附近埋有地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、管道、電纜和任何其他金屬結(jié)構(gòu)件時(shí)，一部分地下雜散電流就會(huì)從導(dǎo)電的金屬件上流過。在列車附近的雜散電流從鋼軌流向金屬體，使金屬體對(duì)地電位形成陰極區(qū)。在變電所附近，雜散電流從金屬流回鋼軌和變電所，金屬體對(duì)地電位形成陽極區(qū)。在陽極區(qū)，雜散電流從金屬流出的地方將出現(xiàn)電解現(xiàn)象， 這種電解現(xiàn)象使金屬物體溫度升高，加速了金屬物體的腐蝕。在長(zhǎng)期的電腐蝕作用下，地下金屬物體將受到嚴(yán)重的損壞。若地下雜散電流流入電氣接地裝置，又將引起過高的接地電位，導(dǎo)致某些設(shè)備無法正常工作。同時(shí)雜散電流過大時(shí)將產(chǎn)生對(duì)地電壓，嚴(yán)重時(shí)可危及人身安全，地下雜散電流及其影響是直流牽引供電系統(tǒng)中必須高度重視的問題。我國(guó)在早期建設(shè)的地鐵(輕軌)系統(tǒng)由于對(duì)雜散電流的危害認(rèn)識(shí)不足，有部分線路只是有簡(jiǎn)單的防護(hù)措施，現(xiàn)在正在改造。對(duì)于雜散電流的控制目前應(yīng)用最為廣泛的方式是采用極性排流裝置，但排流裝置若一直投入又會(huì)增加軌道的電壓值，跟人身安全帶來危險(xiǎn)， 合理選擇排流裝置的投入時(shí)刻和排流時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，需要由雜散電流測(cè)試的數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后決定。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有排流柜的不足，本發(fā)明提供一種新型自動(dòng)排流柜，該裝置能在運(yùn)行期間進(jìn)行在線測(cè)試，自動(dòng)判斷投入時(shí)刻和排流時(shí)間。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是自動(dòng)排流柜由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、極性排流裝置、排流控制器和排流控制軟件組成?，F(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝于變電所附近的軌道沿線，負(fù)責(zé)測(cè)試軌道電位、埋地金屬結(jié)構(gòu)的極化電位和參比電極本體電位等參數(shù)，測(cè)量信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器將所有測(cè)量參數(shù)由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后通過通信電纜傳送至自動(dòng)排流柜的排流控制器；排流控制器安裝于自動(dòng)排流柜內(nèi)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有測(cè)量模塊、通信模塊、控制模塊、顯示模塊、排流觸發(fā)模塊等，負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的參數(shù)經(jīng)過計(jì)算處理后按照給定的策略控制極性排流裝置，利用觸發(fā)模塊發(fā)送脈沖控制相應(yīng)排流回路的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)時(shí)顯示排流裝置的運(yùn)行情況并記錄所有相關(guān)信息，排流控制器的通信模塊一般有兩個(gè)通信口，一個(gè)用于接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，另一個(gè)可以和變電站綜合自動(dòng)化(SCADA)系統(tǒng)的通信接口相連，用于上傳自動(dòng)排流柜的運(yùn)行信息和相關(guān)數(shù)據(jù)；極性排流裝置由多路排流回路組成，現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行排流防護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)由引出線引至對(duì)應(yīng)排流回路的引入端，每路排流回路由可控半導(dǎo)體元件、測(cè)量互感器和可變限流電阻組成。排流柜控制器還帶有3個(gè)繼電器，可以給上級(jí)需要的開閉信號(hào)。自動(dòng)排流柜的排流控制器帶有控制操作軟件，軟件可以接收并記錄由現(xiàn)場(chǎng)傳感器發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)，也可主動(dòng)命令現(xiàn)場(chǎng)傳感器實(shí)時(shí)發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)；在軟件中可以選定一種或多種控制策略作為自動(dòng)排流柜的運(yùn)行方式，也可以停止自動(dòng)控制，由現(xiàn)場(chǎng)人員或上級(jí)系統(tǒng)下發(fā)控制命令，軟件還記錄各排流回路的運(yùn)行狀態(tài)信息；軟件通過權(quán)限分類可以讓登錄人員具有不同的操作權(quán)限，并且軟件采用數(shù)據(jù)庫方式自動(dòng)記錄操作信息和運(yùn)行信息。本發(fā)明的有益效果是，設(shè)計(jì)的自動(dòng)排流柜可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的雜散電流量確定排流時(shí)刻和排流持續(xù)時(shí)間，并且雜散電流現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器完成測(cè)量，以數(shù)字信號(hào)形式傳送到排流控制器，提高了測(cè)試精度，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)接線，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中現(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝在直流牽引系統(tǒng)的軌道沿線；排流控制器和極性排流裝置安裝于牽引變電所；現(xiàn)場(chǎng)傳感器通過通信電纜和排流控制器通信，排流控制器通過SCADA系統(tǒng)通信接口和SCADA系統(tǒng)通信，極性排流裝置受排流控制器的控制。
附圖2是本發(fā)明專利中傳感器的工作原理圖。圖中介紹傳感器在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)構(gòu)鋼電壓、軌道電壓以及外接參比電極(地下)的工作原理。
附圖3是極性排流裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中排流回路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要設(shè)置，各路結(jié)構(gòu)相同，圖中1是半導(dǎo)體元件，2是阻容吸收模塊，3是半導(dǎo)體元件的觸發(fā)信號(hào)，4是排流電流測(cè)試接線端子，5是可調(diào)限流電阻，6是排流電電壓測(cè)試接線端子。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。在附圖1中，根據(jù)測(cè)試位置的不同，現(xiàn)場(chǎng)傳感器可以分為兩類，測(cè)試道床結(jié)構(gòu)鋼筋的主排流網(wǎng)雜散電流的道床傳感器和測(cè)試隧道結(jié)構(gòu)鋼筋輔助排流網(wǎng)雜散電流的側(cè)壁傳感器。每個(gè)自動(dòng)排流柜根據(jù)排流要求的不同，所帶傳感器數(shù)量也不同，一般為1-64個(gè)。自動(dòng)排流柜在工作時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)傳感器將所測(cè)信號(hào)通過通信網(wǎng)絡(luò)的電纜傳送到排流控制器，這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)可以是CAN總線型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在附圖2中，現(xiàn)場(chǎng)傳感器在測(cè)試雜散電流相關(guān)參數(shù)時(shí)，需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電位，在現(xiàn)場(chǎng)可由參比電極提供，一般采用鉬/氧化鉬參比電極，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器都配備一個(gè)參比電極提供標(biāo)準(zhǔn)電位。各個(gè)部分均帶有輸入信號(hào)、輸入電源、輸出信號(hào)保護(hù)等自身保護(hù)單元，每部分出現(xiàn)故障均可在排流控制器上顯示并報(bào)警。排流控制器根據(jù)測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，確定啟動(dòng)的排流回路和排流持續(xù)時(shí)間，可單獨(dú)控制一條回路或則多條回路同時(shí)排流。半導(dǎo)體元件需要有專門的驅(qū)動(dòng)模塊來驅(qū)動(dòng)和控制，排流控制器控制驅(qū)動(dòng)模塊觸發(fā)控制排流回路中半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通和關(guān)斷從而實(shí)現(xiàn)排流。排流控制器通訊接口可擴(kuò)展，能滿足各種接口傳輸，通過SCADA系統(tǒng)通信接口和 SCADA系統(tǒng)通信。極性排流裝置受排流控制器的控制。現(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝在直流牽引系統(tǒng)的軌道沿線，排流控制器和極性排流裝置安裝于牽引變電所。在附圖3中，半導(dǎo)體元件1可以選用半控元件或全控元件，比如可控硅、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或集成門極換流晶閘管(IGCT)。排流電流測(cè)試4互感器部分可以選用霍爾元件。雜散電流由引出線經(jīng)過IGBT流向電阻，最后回到牽引變電所負(fù)母線。排流控制器根據(jù)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器傳輸?shù)碾s散電流信號(hào)，分析處理，根據(jù)排流策略，通過控制半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通角來控制電流的大小和時(shí)間長(zhǎng)短。從而達(dá)到自動(dòng)排流的目的。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)排流柜，其特征是自動(dòng)排流柜由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、排流控制器和極性排流裝置組成；由現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量的雜散電流信號(hào)輸送到排流控制器；排流控制器接收數(shù)據(jù)后， 進(jìn)行判斷處理，根據(jù)排流策略，控制極性排流裝置排流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)排流柜，其特征是現(xiàn)場(chǎng)傳感器裝設(shè)于軌道沿線，排流控制器和極性排流裝置裝設(shè)于牽弓I變電所。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)排流柜，其特征是現(xiàn)場(chǎng)傳感器和排流控制器之間通過專用通信電纜聯(lián)系，排流控制器和監(jiān)控系統(tǒng)之間通過變電所綜合自動(dòng)化(SCADA)的通信通道聯(lián)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)排流柜，其特征是自動(dòng)排流柜的排流控制器帶有顯示設(shè)備和操作控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)排流柜，其特征是自動(dòng)排流柜的測(cè)試雜散電流的現(xiàn)場(chǎng)傳感器可以分為兩類，測(cè)試道床結(jié)構(gòu)鋼筋的主排流網(wǎng)使用的道床傳感器和測(cè)試隧道結(jié)構(gòu)鋼筋的輔助排流網(wǎng)使用的側(cè)壁傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)排流柜，其特征是自動(dòng)排流柜的現(xiàn)場(chǎng)傳感器將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)排流柜，其特征是可以通過排流控制器的軟件選擇排流控制方式和排流柜運(yùn)行方式。
全文摘要
一種用于直流牽引雜散電流防護(hù)的方法，由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、排流控制器、極性排流裝置組成，可以自動(dòng)控制排流時(shí)刻和排流持續(xù)時(shí)間。現(xiàn)場(chǎng)傳感器裝設(shè)于軌道沿線，排流控制器和極性排流裝置裝設(shè)于牽引變電所，現(xiàn)場(chǎng)傳感器和排流控制器之間通過專用通信電纜通信，排流控制器可通過變電所綜合自動(dòng)化(SCADA)的通信通道向監(jiān)控系統(tǒng)提供排流柜運(yùn)行信息和數(shù)據(jù)，排流控制器根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)控制極性排流裝置半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排流控制。本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性能高，可以實(shí)時(shí)的對(duì)雜散電流進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號(hào)B60M5/00GK102529749SQ201210002590
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
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