CN104648161A - 电力机车防断网装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力机车防断网装置，该装置包括：与电力机车的高压引入线路连接的电流互感器；设于电力机车升弓气源控制阀板的前端的风压变送器；与电力机车的受电弓连接的第一电压检测装置；与电力机车的蓄电池连接的第二电压检测装置；以及分别与所述电流互感器、风压变送器、第一电压检测装置和第二电压检测装置连接的MCU控制平台；所述MCU硬件平台根据所述电流互感器、风压变送器、第一和第二电压检测装置检测的信号向电力机车的受电弓控制装置输出控制信号。本发明能够通过实时监测受电弓通过的电流、总风缸风压、蓄电池电压，当检测的信号超过设定值时，本发明能够发出声光报警提示，并实施降弓保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力机车防断网装置。
背景技术
铁路电力机车在运行过程中，经常发生接触网烧损而断线事故，接触网产生烧毁的原因主要有：
1、车顶绝缘不良；
2、高压设备故障击穿；
3、机车风压不足或蓄电池电压低时，使弓网关系发生变化，造成受电弓与接触网接触部位拉弧放电而熔断接触网线。
目前，电力机车现有的主断路器只对机车过流、尾端负载接地等故障进行隔离保护，如机车车顶绝缘被破坏、高压设备故障击等引起高压对车顶放电，则主断路器并未进行隔离保护，而电力机车的自动降弓装置（ADD）只针对受电弓滑板破损或磨损到限漏风，可进行自动降弓，且无报警提示，已不能满足机车安全运行的要求。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种电力机车防断网装置，该防断网装置能够在电力机车车顶高压电流、总风压力及蓄电池电压异常时进行声光报警提示，并及时实施降弓。
实现本发明目的采用的技术方案是一种电力机车防断网装置，该防断网装置包括：
电流互感器，与电力机车的高压引入线路连接；
风压变送器，设于电力机车升弓气源控制阀板的前端；
第一电压检测装置，与电力机车的受电弓连接；
第二电压检测装置，与电力机车的蓄电池连接；以及
MCU硬件平台，分别与所述电流互感器、风压变送器、第一电压检测装置和第二电压检测装置连接；
所述MCU硬件平台根据所述电流互感器、风压变送器、第一电压检测装置以及第二电压检测装置检测的信号向电力机车的受电弓控制装置输出控制信号。
本发明通过电流互感器检测电力机车车顶高压电流，通过风压变送器检测风压，通过第一电压检测装置检测电力机车的受电弓网压，以及通过第二电压检测装置检测蓄电池的电压，然后将检测到的信号发送至MCU硬件平台，MCU硬件平台判断上述检测的电流、风压和电压是否达到报警值，如超过报警值则控制受电弓控制装置实施降弓。
使用本发明能够防止接触网导线因过流发热或拉弧而熔断网线，以减少机车在运行过程中弓网事故的发生，保证机车运用安全和接触网供电运行安全，保障运输线路的畅通。本发明结构简单，对电流、风压和电压的检测、判断以及报警全部自动化，提高了对危险防护的效率。
附图说明
图1为本发明电力机车防断网装置的结构框图。
图2为图1中电流互感器的安装位置示意图。
图3为图1中风压变送器的安装位置示意图。
图4为图1中第一电流处理模块的结构框图。
图5为图1中第二电流处理模块的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明装置用于电力机车的防断网，因此，本发明需要与电力机车相应的部件连接，以获得所需检测的信号。而电力机车包括两个司机室、蓄电池、受电弓和受电弓控制装置，其中，受电弓设有与接触网连接的高压引入线路，受电弓还设有升弓气源控制阀板，本发明中所用的电力机车为现有技术，其具体结构此处不再赘述。
如图1所示，本发明电力机车防断网装置包括：电流互感器、风压变送器、MCU硬件平台、两个液晶触摸显示屏和声光报警器，其中，电流互感器与电力机车的高压引入线路连接，风压变送器设于机车本体受电弓的升弓气源控制阀板的前端，电流互感器将与MCU硬件平台的第一电流处理模块连接，风压变送器与MCU硬件平台的第二电流处理模块连接。两个液晶触摸显示屏分别设于机车本体内的两个司机室内，液晶触摸显示屏包括信号输入端，信号输入端通过光纤与MCU硬件平台的处理器连接。声光报警器与MCU硬件平台的处理器连接。
如图2所示，机车本体两端的受电弓（1，2）的高压引入线路部位分别连接电流互感器（3，4），本实施例中电流互感器（3，4）采用检测型互感器，具有较高的实时测量精度。图2中主断路器5和主变压器6为机车本体的现有结构，此处不再赘述。电流互感器将检测的电流信号输入到MCU硬件平台的第一电流处理模块，如图4所示，第一电流处理模块包括依次连接的采样电阻、电压采样电路、交流转直流芯片和第一模数转换芯片，电流互感器将检测的电流信号通过采样电阻，采样电阻将电流信号转换为电压信号，即电压采样电路采取采样电阻的电压，交流转直流芯片将采样电压的交流信号转换为直流有效值，最后第一模数转换芯片（LTC1966芯片）对直流有效值进行模数转换为数字信号后输入到处理器中，处理器对数字信号进行分析，若高于设定值则启动声光报警器进行报警提示，并向受电弓控制装置发出降弓指令实施降弓保护。
如图3所示，风压变送器9设于升弓气源控制阀板的前端，风压变送器9连接在总风缸来风管路10上，用于采集总风缸风压信号，风压变送器9将检测的风压信号输入到MCU硬件平台的第二电流处理模块。图3中分别与受电弓（1，2）连接的升弓模块（3，4）以及控制管路模块11均为现有机车本体的常用结构，此处不再赘述。风压变送器9将检测的风压信号输入到MCU硬件平台的第二电流处理模块，如图5所示，第二电流处理模块包括依次连接的线性光耦合隔离器件和第二模数转换芯片，风压变送器9将检测的信号（0-20mA电流）经过线性光耦隔离之后送入到第二模数转换芯片进行ADC量化，最终由处理器对结果进行分析，若高于设定值则启动声光报警器进行报警提示，并向受电弓控制装置发出降弓指令实施降弓保护。
本发明电力机车防断网装置还包括：用于检测受电弓网压的第一电压检测装置，以及用于检测蓄电池电压的第二电压检测装置，第一电压检测装置和第二电压检测装置分别与所述MCU硬件平台连接。第一电压检测装置先是对受电弓网压信号进行检测，并判断有无网压信号，然后通过第二电压检测装置对蓄电池电压进行检测并进行ADC量化，如果有网压信号，且蓄电池电压低于DC105V，说明蓄电池充电电路有故障。当没有网压信号时，蓄电池电压低于78V，说明蓄电池亏电。若低于设定值则报警提示，并向受电弓控制装置发出降弓指令实施降弓保护。
本发明能够通过电流互感器、风压变送器、第一和第二电压检测装置实时监测受电弓通过的电流、总风缸风压、蓄电池电压。当监测的受电弓通过的电流、总风缸风压、蓄电池电压超过设定值时，装置会发出声光报警提示，并实施降弓保护。并且本发明能够对本次机车运行的故障发生情况进行完整地记录，记录的数据可以通过点击液晶触摸显示屏来进行查询，并可以通过移动U盘下载转储，便于进行地面数据统计和数据分析。
本发明还能够通过两个液晶触摸显示屏观察机车车顶受电弓通过的电流、总风缸风压、蓄电池电压以及装置起保护之后的故障记录，便于及时了解机车的实时情况。此外，两个触摸显示屏与MCU硬件平台之间通过光纤通讯，具有较强的抗干扰能力、高速可靠、低辐射、电磁兼容性好的优点，且不会对机车的通讯和控制造成干扰。
Claims (6)
1.一种电力机车防断网装置，其特征在于，包括：
电流互感器，与电力机车的高压引入线路连接；
风压变送器，设于电力机车升弓气源控制阀板的前端；
第一电压检测装置，与电力机车的受电弓连接；
第二电压检测装置，与电力机车的蓄电池连接；以及
MCU硬件平台，分别与所述电流互感器、风压变送器、第一电压检测装置和第二电压检测装置连接；
所述MCU硬件平台根据所述电流互感器、风压变送器、第一电压检测装置以及第二电压检测装置检测的信号向电力机车的受电弓控制装置输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的电力机车防断网装置，其特征在于，还包括：
两个液晶触摸显示屏，分别设于电力机车的两个司机室内；所述液晶触摸显示屏包括信号输入端，所述信号输入端通过光纤与所述MCU硬件平台连接。
3.根据权利要求2所述的电力机车防断网装置，其特征在于，还包括：
声光报警器，与所述MCU硬件平台连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电力机车防断网装置，其特征在于：所述MCU硬件平台包括第一电流处理模块和第二电流处理模块，所述第一电流处理模块与所述电流互感器连接，所述第二电流处理模块与所述电压变送器连接。
5.根据权利要求4所述的电力机车防断网装置，其特征在于，所述第一电流处理模块包括：
采样电阻，与所述电流互感器连接；
电压采样电路，与所述采样电阻连接；
交流转直流芯片，与所述电压采样电路连接；以及
第一模数转换芯片，包括第一模拟信号输入端和第一数字信号输出端，所述第一模拟信号输入端与所述交流转直流芯片连接，所述第一数字信号输出端与所述MCU硬件平台连接。
6.根据权利要求4所述的电力机车防断网装置，其特征在于，所述第二电流处理模块包括：
线性光耦隔离器件，与所述风压变送器连接；以及
第二模数转换芯片，包括第二模拟信号输入端和第二数字信号输出端，所述第二模拟信号输入端与所述交流转直流芯片连接，所述第二数字信号输出端与所述MCU硬件平台连接。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105656159A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-06-08 | 广西大学 | 一种受电弓传感器供电装置 |
| CN108872912A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-11-23 | 中车兰州机车有限公司 | 电力机车车顶绝缘检测装置的测试装置 |
| CN108897266A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-27 | 苏州大成电子科技有限公司 | 一种轨道交通弓网运行工况监控系统 |
| CN111030067A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 株洲中车时代半导体有限公司 | 电力机车接触网防烧断智能保护装置 |
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2013
- 2013-11-22 CN CN201310598124.XA patent/CN104648161A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150527 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |