專利名稱：一種地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于地鐵直流牽引供電系統的技術領域，尤其涉及一種地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置。
背景技術：
隨著我國經濟的發展，城市軌道交通，尤其是地鐵，作為一種交通工具也迅速發展，并被越來越廣泛的應用。我國直流牽引供電系統的研制與開發起步較晚，目前還沒有廠家進行完善的開發和生產，所以直流牽引供電系統的保護將成為一個研究的熱點問題。采用直流供電的城市軌道交通，其核心的技術是直流供電系統化的控制和保護裝置，為地鐵直流牽引供電系統的安全可靠運行提供保障的。所以在保證直流牽引供電系統安全可靠地向列車供電方面，其保護發揮了極其重要的作用。直流供電系統包了括直流開關柜、控制和保護系統、直流電纜、接觸網等。其中控制和保護系統對確保軌道交通的安全、可靠的運行具有舉足輕重的作用。它一方面確保向地鐵列車提供安全可靠的供電，減少甚至消除不必要的停電時間，從而提高經濟效益；另一方面在直流牽引供電系統發生故障的情況下，應有選擇性地迅速切除故障，以保證列車、設備和旅客的人身安全。除了可靠性的要求之外，直流牽引供電保護系統必須在系統發生故障時快速、準確地切除故障，同時還要避免列車正常運行時一些電氣參數的變化引起保護裝置誤跳閘。此外，在有效切除遠端短路故障以及區分機車啟動電流和遠端短路等問題上，依然值得深入研究。
發明內容
本實用新型目的在于克服以上現有技術之不足，提供一種體積小、成本低、功耗小、故障率低、運行穩定可靠的地鐵直流牽引饋線保護裝置，具體有以下技術方案實現:所述地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置，與通用繼電器連接，包括微處理器模塊、信號采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，所述數據采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。所述饋線保護裝置的進一步設計在于，所述微處理器模塊包括DSP TMS320LF2407芯片與單片機S3C44B0X，所述TMS320LF2407芯片與單片機S3C44B0X通過雙口 RAM接口連接。所述饋線保護裝置的進一步設計在于，所述通信模塊由RS232總線與GPRS終端連接組成，所述GPRS終端由GPRS短信模塊與SM卡連接組成。所述饋線保護裝置的進一步設計在于，所述通信模塊包括RS232總線、GPRS短信模塊以及SM卡。所述饋線保護裝置的進一步設計在于，所述數據采集模塊包括互感器、信號調理電路以及AD轉換芯片。所述饋線保護裝置的進一步設計在于，所述顯示與控制模塊包括顯示屏與通用按鍵集成電路，所述顯示屏與通用按鍵集成電路分別與單片機S3C44B0X連接。[0010]所述饋線保護裝置的進一步設計在于，所述信號調理電路中包括倍頻電路，所述倍頻電路包括模擬多路開關電路、分頻器以及鎖相環集成電路，所述模擬多路開關電路、分頻器以及鎖相環集成電路依次連接。本實用新型的優點如下:所述饋線保護裝置體積小、成本低、功耗小、故障率低、運行穩定可靠，同時本實用新型還將GPRS模塊嵌入到裝置中，有多種通訊方式，可以靈活的滿足饋線自動化系統的需要，同時本地鐵直流牽引饋線保護裝置采用功能模塊化設計，便于系統的更新與升級。
圖1為所述地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置的結構示意圖。圖2為信號調理電路的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型方案進行詳細說明。對照圖1-2，本實施例提供的地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置，與通用繼電器連接，包括微處理器模塊、信號采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，數據采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。微處理器模塊包括DSP TMS320LF2407芯片與單片機S3C44B0X，TMS320LF2407芯片與單片機S3C44B0X通過雙口 RAM接口連接。通信模塊由RS232總線與GPRS終端連接組成，GPRS終端由GPRS短信模塊與SM卡連接組成。通信模塊包括RS232總線、GPRS短信模塊以及SM卡。數據采集模塊包括互感器、信號調理電路以及AD轉換芯片。顯示與控制模塊包括顯示屏與通用按鍵集成電路，顯示屏與通用按鍵集成電路分別與單片機S3C44B0X連接。信號調理電路包括 一倍頻電路，所述倍頻電路包括模擬多路開關電路、分頻器以及鎖相環集成電路，模擬多路開關電路、分頻器以及鎖相環集成電路依次連接。本實施例中，模擬多路開關電路采用⑶405IB芯片，分頻器為⑶4040，鎖相環集成電路采用⑶4046芯片，二進制分頻器CD4040的前端設計了一個用于通道選擇的模擬多路開關電路，由此改進傳統的鎖相倍頻電路，當接收到修改采樣點數的指令時，通過STM32單片機執行I/O輸出來控制模擬開關的三位地址碼，執行對應的通道切換，以實現不同的分頻控制，得到不同倍率的輸出信號作為A/D觸發信號，同時通過軟件內部修改運算數組的大小，最終實現了實時在線修改系統采樣頻率的控制功能。數據采集模塊將饋線網絡上的實時模擬數據轉換成數字數據傳遞給TMS320LF2407芯片，TMS320LF2407芯片首先根據預設的保護算法對接收到的數字數據進行分析判斷，得到饋線網絡的運行狀態，TMS320LF2407芯片然后根據預設的保護邏輯、饋線網絡的運行狀態和開入開出模塊的輸入數據控制通用繼電器模塊，作出相應的動作，TMS320LF2407芯片同時控制通訊模塊與主控計算機進行通訊，完成信息的傳送和交換。地鐵直流牽引供電系統整體結構，包括IOkV交流配電線路，牽引變電所，軌道、饋電線、機車、回流線等部分。牽引變電所作用是直流牽引變電所從雙電源受電，整流機組變壓器降壓、分相，然后按一定的整流接線方式由大功率硅整流器把三相交流電變為直流電向電力列車供電。牽引網是沿線路鋪設的為電力機車提供電能的裝置，簡單的牽引網包含了軌道和大地、饋電線、接觸網、回流線。牽引電流從牽引變電所主變壓器流出，經由饋電線、接觸網供給電力機車，然后沿軌道和大地、回流線流回牽引變電所主變壓器。軌道非電力牽引情況下只作為列車導軌；電力牽引時還需完成導通回流任務，是電路的一部分。饋電線用來連接牽引變電所和接觸網的導線，把經牽引變電所變換成合乎牽引制式用的電能饋送給接觸網。接觸網是一種懸掛在軌道上方但與之保持一定距離的鏈形或單導線的輸電網。電力機車的受電弓和接觸網滑動接觸取得電能。工作特點是:沒有備用，無法應用備用措施，一旦接觸網故障，整個供電區間全部停電；由于經常處于動態運行狀態與受電器的機械作用，使接觸網在這些震動、摩擦、電弧、污染等狀態中發生故障的可能性較一般電力線路的故障率高很多；回流線是連接導軌和牽引變電所主變壓器接地相之間的導線，是將軌道、地中的回路電流導入牽引變電所。電流檢測元件接在接觸網開關柜外殼和變電所接地網之間，有一個能承受IOOkA短路電流、電阻為0.15Π1Ω的分流器與之并聯。直流系統正常運行情況下，電流檢測回路沒有電流通過。一旦任何一個直流設備內正極對外殼短路時，接地電流通過電流檢測元件流入地網，再通過鋼軌與地之間的絕緣泄漏電阻(或排流柜)回到鋼軌(負極)。當接地電流達到整定值時，電流檢測元件動作，跳開33kV斷路器及所有直流斷路器。故障排除后，需人工復歸框架保護，斷路器才能重新投入。電壓檢測元件一端接于直流電源負極，另一端接設備外殼。測量電壓時，
0.15πιΩ的分流器形成的電壓可忽略不計。電壓檢測元件由兩段組成:1段報警，Π段跳閘。當直流設備內正極對外殼短路時，地電位升高，電壓檢測元件會在鋼軌和地之間檢測到一個電壓，并且將檢測到的這個電壓值與電壓檢測元件整定值相比較。當這個檢測電壓值大于電壓檢測元件整定值時，電壓檢測元件以整定時間動作，同電流檢測元件相同，斷開所有直流斷路器，并且通過雙邊跳聯保護使相鄰牽引變電所向相同供電區段供電的斷路器斷路。與電流檢測元件一樣，故障排除后，需人工復歸框架泄漏保護，斷路器才能重新投入。本實施例提供的饋線保護裝置體積小、成本低、功耗小、故障率低、運行穩定可靠，同時本實用新型還將GPRS模塊嵌入到裝置中，有多種通訊方式，可以靈活的滿足饋線自動化系統的需要，同時本地·鐵直流牽引饋線保護裝置采用功能模塊化設計，便于系統的更新與升級。
權利要求1.一種地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置，與通用繼電器連接，其特征在于，包括微處理器模塊、信號采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，所述數據采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。
2.根據權利要求1所述的饋線保護裝置，其特征在于，所述微處理器模塊包括DSPTMS320LF2407芯片與單片機S3C44B0X，所述TMS320LF2407芯片與單片機S3C44B0X通過雙口 RAM接口連接。
3.根據權利要求1所述的饋線保護裝置，其特征在于，所述通信模塊由RS232總線與GPRS終端連接組成，所述GPRS終端由GPRS短信模塊與SM卡連接組成。
4.根據權利要求1所述的饋線保護裝置，其特征在于，所述通信模塊包括RS232總線、GPRS短信模塊以及SIM卡。
5.根據權利要求1所述的饋線保護裝置，其特征在于，所述數據采集模塊包括互感器、信號調理電路以及AD轉換芯片。
6.根據權利要求2所述的饋線保護裝置，其特征在于，所述顯示與控制模塊包括顯示屏與通用按鍵集成電路，所述顯示屏與通用按鍵集成電路分別與單片機S3C44B0X連接。
7.根據權利要求5所述的饋線保護裝置，其特征在于，所述信號調理電路中包括倍頻電路，所述倍頻電路包括模擬多路開關電路、分頻器以及鎖相環集成電路，所述模擬多路開關電路、分頻器以及鎖相環 集成電路依次連接。
專利摘要本實用新型涉及一種地鐵直流牽引供電系統的饋線保護裝置，與通用繼電器連接，包括微處理器模塊、信號采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊以及電源模塊，所述數據采集模塊、開入輸出模塊、通訊模塊、顯示與控制模塊分別與微處理器模塊連接。其有益效果為所述饋線保護裝置體積小、成本低、功耗小、故障率低、運行穩定可靠，同時本實用新型還將GPRS模塊嵌入到裝置中，有多種通訊方式，可以靈活的滿足饋線自動化系統的需要，同時本地鐵直流牽引饋線保護裝置采用功能模塊化設計，便于系統的更新與升級。
文檔編號H02H3/16GK203119441SQ20132012361
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者徐建源, 秦駿達, 周建祥, 王博 申請人:南京因泰萊配電自動化設備有限公司