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一种电网监测装置及系统.pdf

  • 上传人:zhu****69
  • 文档编号:4596366
  • 上传时间:2018-10-21
  • 格式:PDF
  • 页数:13
  • 大小:1.12MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410817308.5

    申请日:

    2014.12.24

    公开号:

    CN104502803A

    公开日:

    2015.04.08

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/08申请日:20141224|||公开

    IPC分类号:

    G01R31/08

    主分类号:

    G01R31/08

    申请人:

    北京佳讯飞鸿电气股份有限公司

    发明人:

    艾重阳

    地址:

    100095北京市海淀区锦带路88号院1号楼

    优先权:

    专利代理机构:

    北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371

    代理人:

    王术兰

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    内容摘要

    本发明涉及铁路电网监测技术领域,尤其涉及一种电网监测装置及系统。该装置包括:位于监控单元的落物继电器及用于输出交流检测信号的电网板;位于室外轨旁的轨旁控制开关及第一二极管;位于异物监测电网中的监测电网单元;落物继电器的输入触点与输出触点之间并联有电容;电网板的输出端通过电缆与轨旁控制开关连接,轨旁控制开关的输出端与监测电网单元的输入端连接;监测电网单元的输出端与第一二极管的阳极连接;第一二极管的阴极通过电缆与落物继电器的电磁线圈连接,落物继电器的常开触点与电网板连接。利用本发明实施例的电网监测装置及系统,能够根据监控单元中设置的落物继电器的状态判断异物监测电网的异物入侵、短路及混线的故障。

    权利要求书

    1.  一种电网监测装置,其特征在于,包括:
    位于监控单元的落物继电器及用于输出交流检测信号的电网板;
    位于室外轨旁的轨旁控制开关及用于半波整形的第一二极管;以及,
    位于异物监测电网中的监测电网单元;
    其中,所述落物继电器的输入触点与输出触点之间并联有电容;
    所述电网板的输出端通过电缆与所述轨旁控制开关的输入端连接,所述轨旁控制开关的输出端与所述监测电网单元的输入端连接;所述监测电网单元的输出端与所述第一二极管的阳极连接;所述第一二极管的阴极通过电缆与所述落物继电器的电磁线圈连接,所述落物继电器的常开触点与所述电网板连接。

    2.
      根据权利要求1所述的电网监测装置,其特征在于,还包括位于监控单元的第一防雷电路;
    所述第一防雷电路连接于所述电网板的输出电缆及所述落物继电器的电磁线圈的输入电缆上。

    3.
      根据权利要求1所述的电网监测装置,其特征在于,还包括第二防雷电路;
    所述第二防雷电路连接于所述轨旁控制开关的输出电缆及所述第一二极管的阴极输出电缆上。

    4.
      根据权利要求1所述的电网监测装置,其特征在于,所述电网板包括第一转换电路、第二转换电路及切换继电器;
    所述第一转换电路的输入端与直流电源连接,输出端与所述切换继电器连接,用于驱动所述切换继电器接通,并输出所述交流检测信号;
    所述第二转换电路的输入端通过缓启电路与所述直流电源连接;所述第二转换电路的输出端与所述切换继电器连接,用于所述切换继电器接通后及所述第一转换电路故障所述切换继电器断开后,输出所述交流检测信号。

    5.
      根据权利要求4所述的电网监测装置,其特征在于,所述电网板还包括第一电源监控模块及第二电源监控模块;
    所述第一电源监控模块与所述第一转换电路的输出端连接;
    所述第二电源监控模块与所述第二转换电路的输出端连接。

    6.
      根据权利要求5所述的电网监测装置,其特征在于,所述第一电源监控模块,包括:第一电源状态监控电路及第一电源状态指示灯;所述第一电源状态监控电路及所述第一电源状态指示灯与所述第一转换电路的输出端并联。

    7.
      根据权利要求5所述的电网监测装置,其特征在于,所述第二电源监控模块,包括:第二电源状态监控电路及第二电源状态指示灯;所述第二电源状态监控电路及所述第二电源状态指示灯与所述第二转换电路的输出端并联。

    8.
      根据权利要求4所述的电网监测装置,其特征在于,所述切换继电器的输出端通过防护电路与连接器连接。

    9.
      根据权利要求8所述的电网监测装置,其特征在于,所述切换电路的输出端包括正极输出端及负极输出端;
    所述正极输出端上设置有第一可调电阻,所述第一可调电阻的输出端与所述防护电路连接;
    所述负极输出端上设置有第二可调电阻及第二二极管;所述第二可调电阻的输入端与所述负极输出端连接,输出端与所述第二二极管的阴极连接,所述第二二极管的阳极与所述防护电路连接。

    10.
      电网监测系统,其特征在于,包括两个如权利要求1至9任一项所述的电网监测装置;两个所述电网监测装置并列排布。

    说明书

    一种电网监测装置及系统
    技术领域
    本发明涉及铁路电网监测技术领域,具体而言,涉及一种电网监测装置及系统。
    背景技术
    中国高速铁路正处于飞速发展的时期。铁路沿线遇到的灾害可能有强风、降雪、洪水、地震、火灾和落石等,在铁路建设的过程中建立铁路防灾安全监控系统对铁路线路的安全运行至关重要。
    目前的铁路防灾安全监控系统,主要包括风监测子系统、雨量监测子系统、雪深监测子系统、地震监控子系统以及异物监测子系统,各个监测子系统分别对风、雨、雪、地震以及异物侵限等状况进行实时监测报警,行车调度员根据防灾安全监控系统获取的监测信息指挥列车安全运行;工务维护部门按照防灾安全监控系统提供的监测信息,开展基础设施的巡检、抢险以及维修养护工作。
    如图1示出了异物监测子系统的结构示意图,从图中可看出,异物监测子系统相关设备包括监控单元1、异物监测电网2及列控系统3,其中监控单元1用于向异物监测电网2中发出异物检测信号,并用于接收依据异物监测电网2的通断状态返回的异物检测反馈信号。当异物监测电网2受到异物侵限处于断开状态时,监控单元1根据异物检测反馈信号向列控系统3发出异物侵限告警,列控系统3根据异物侵限告警对列控设备进行驱动控制。
    从上述内容可以看出,相关技术中的异物监测子系统通过异物监测电网2的通断对异物的侵限状况进行判断,但在监控单元1与异物监测电网2的连接过程中需要使用大量的电缆线路,电缆线路之间的混线等故障也可能会使得异物监测电网2处于断网状态,而在监控单元1处无法对由电缆线路混线等引起的故障进行监测。
    发明内容
    本发明的目的在于提供一种电网监测装置及系统,以实现对电网混线故障的检测。
    第一方面,本发明实施例提供了一种电网监测装置,包括:位于监控单元的落物继电器及用于输出交流检测信号的电网板;位于室外轨旁的轨旁控制开关及用于半波整形的第一二极管;以及,位于异物监测电网中的监测电网单元;其中,所述落物继电器的输入触点与输出触点之间并联有电容;所述电网板的输出端通过电缆与所述轨旁控制开关的输入端连接,所述轨旁控制开关的输出端与所述监测电网单元的输入端连接;所述监测电网单元的输出端与所述第一二极管的阳极连接;所述第一二极管的阴极通过电缆与所述落物继电器的电磁线圈连接,所述落物继电器的常开触点与所述电网板连接。
    结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中在电网监测装置中还包括位于监控单元的第一防雷电路;所述第一防雷电路连接于所述电网板的输出电缆及所述落物继电器的电磁线圈的输入电缆上。
    结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,在电网监测装置中还包括第二防雷电路;所述第 二防雷电路连接于所述轨旁控制开关的输出电缆及所述第一二极管的阴极输出电缆上。
    结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,所述电网板包括第一转换电路、第二转换电路及切换继电器;所述第一转换电路的输入端与直流电源连接,输出端与所述切换继电器连接,用于驱动所述切换继电器接通,并输出所述交流检测信号;所述第二转换电路的输入端通过缓启电路与所述直流电源连接;所述第二转换电路的输出端与所述切换继电器连接,用于所述切换继电器接通后及所述第一转换电路故障所述切换继电器断开后,输出所述交流检测信号。
    结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,所述电网板还包括第一电源监控模块及第二电源监控模块;所述第一电源监控模块与所述第一转换电路的输出端连接;所述第二电源监控模块与所述第二转换电路的输出端连接。
    结合第一方面的第四种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,所述第一电源监控模块,包括:第一电源状态监控电路及第一电源状态指示灯;所述第一电源状态监控电路及所述第一电源状态指示灯与所述第一转换电路的输出端并联。
    结合第一方面的第四种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,所述第二电源监控模块,包括:第二电源状态监控电路及第二电源状态指示灯;所述第二电源状态监控电路及所述第二电源状态指示灯与所述第二转换电路的输出端并联。
    结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,所述切换继电器的输出端通过防护电路与连接器连接。
    结合第一方面的第七种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式,其中,所述切换电路的输出端包括正极输出端及负极输出端;所述正极输出端上设置有第一可调电阻,所述第一可调电阻的输出端与所述防护电路连接;所述负极输出端上设置有第二可调电阻及第二二极管;所述第二可调电阻的输入端与所述负极输出端连接,输出端与所述第二二极管的阴极连接,所述第二二极管的阳极与所述防护电路连接。
    第二方面,本发明实施例提供了一种电网监测系统,包括两个上述电网监测装置;两个所述电网监测装置并列排布。
    本发明实施例提供的电网监测装置及系统,在正常运行状态下,电网板输出的交流检测信号经过轨旁控制开关、监测电网单元通过第一二极管的半波整流后,在电容上存储电能形成电压,以使落物继电器的常开触点吸和;当电网板的输出端与轨旁控制开关的输入端之间的电缆出现短路时,落物继电器两端为交流电压,落物继电器不吸起;当监测电网单元出现异物侵限时,电容上的电压降低为零,落物继电器的常开触点由吸和状态转到落下状态;当电网板的输出端与轨旁控制开关的输入端之间的电缆出现混线故障时,落物继电器的常开触点不能吸和。因此利用本发明实施例的电网监测装置及系统对铁路电网进行监测时,能够根据监控单元中设置的落物继电器的状态判断异物监测电网的异物入侵、短路及混线的故障,克服了相关技术中的异物监测子系统不能对由混线引起的故障进行监测的技术问题。
    为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
    附图说明
    为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
    图1示出了相关技术中异物监测子系统的结构示意图;
    图2示出了本发明实施例中电网监测装置的结构示意图;
    图3示出了本发明实施例中电网板的结构示意图;
    图4示出了本发明实施例中电网板的部分结构示意图;
    图5示出了本发明实施例中电网监测系统的结构示意图;
    图6示出了利用了本发明实施例的电网监测系统的铁路防灾安全监控系统的结构示意图。
    具体实施方式
    下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
    本发明实施例提供了一种电网监测装置,如图2所示,包括:位于监控单元1的落物继电器11及用于输出交流检测信号的电网板12;位于室外轨旁的轨旁控制开关21及用于半波整形的二极管D1;以及位于异物监测电网3中的监测电网单元31;其中,落物继电器11的输入触点与输出触点之间并联有电容13;电网板12的输出端通过电缆与轨旁控制开关21的输入端连接,轨旁控制开关21的输出端与监测电网单元31的输入端连接;监测电网单元31的输出端与二极管D1的阳极连接;二极管D1的阴极通过电缆与落物继电器11的电磁线圈连接,落物继电器11的常开触点与电网板12连接。
    上述的电网监测装置,监控单元1中的电网板12发出交流检测信号,优选地,电网板12发出AC110V/50Hz的交流检测信号;交流检测信号经过电缆传输到轨旁控制开关21,之后输入到异物监测电网3的监测电网单元31,监测电网单元31的输出端经过二极管D1的半波整流后,回到落物继电器11的电磁线圈上,并在电容13上储存电能,形成驱动落物继电器11动作的驱动电压。落物继电器11上未施加电压时,落物继电器11的公共触点与常闭触点吸和,当落物继电器11的电磁线圈上形成驱动电压后,落物继电器11的公共触点与常开触点吸和。
    当异物监测电网3的监测电网单元31受到异物侵限断开时,监测电网单元31无信号输出,并联于落物继电器11电磁线圈上的电容13上没有电荷的积累,落物继电器11的常开触点断开。
    当电网监测装置中的电缆线出现短路时,如NET+与NET-短路时,电网板12输出的交流检测信号直接不经过二极管D1的半波整流直接输出到并联于落物继电器11电磁线圈上的电容13上,交流 信号无法在电容13上积累形成驱动电压,落物继电器11的常开触点断开。
    当电网监测装置中的电缆线存在混线时,如NET+与NET-混线,电网监测装置自开启运行起,落物继电器11的常开触点不会吸和。
    由此可以看出,利用本发明实施例的电网监测装置对铁路电网进行监测时,能够根据落物继电器11的吸和状态判断铁路电网中存在的故障,例如,当落物继电器11无法吸和时,可以判定电网中出现了混线,当落物继电器11由吸和状态转变为落下时,可以判定异物监测电网3中出现了异物侵限或出现了电缆短路。
    本发明实施例的电网监测装置,如图2所示,还包括位于监控单元1的第一防雷电路14;第一防雷电路14连接于电网板12的输出电缆及落物继电器11的电磁线圈的输入电缆上。
    如图2所示电网监测装置,还包括第二防雷电路23;第二防雷电路23连接于轨旁控制开关21的输出电缆及二极管D1的阴极输出电缆上。
    通过设置的第一防雷电路14及第二防雷电路23能够避免雷电损害。
    如图3示出了本发明实施例中电网板的具体结构示意图。
    从图3中可以看出,电网板包括第一转换电路44、第二转换电路45以及切换继电器48;第一转换电路44的输入端与直流电源41连接,输出端与设置的切换继电器48连接,用于驱动切换继电器48接通,并输出交流检测信号;第二转换电路45的输入端通过缓启电路43与直流电源41连接;第二转换电路45的输出端与切换继电器48连接,用于切换继电器48接通后及第一转换电路44故障切换继电器48断开后,输出交流检测信号。
    如图4示出了电网板中切换继电器48中切换开关的电路示意图,第一转换电路46及第二转换电路47分别连接一组控制开关,实现第一转换电路及第二转换电路的切换。
    上述的电网板,第一转换电路44为主工作模块,第二转换电路45为备用工作模块。当两个转换电路均正常时,第一转换电路44先得电,输出交流检测信号,并驱动切换继电器48接通;经过缓启电路43后的第二转换电路45缓慢输出,待切换继电器48接通后输出,不影响第一转换电路44的工作。
    当第一转换电路44故障时,切换继电器48断开,并自动切换到第二转换电路45输出交流检测信号。
    为了监测电网板中第一转换电路44及第二转换电路45的工作运行状态,在电路板中还设置了与转换电路对应的电源监控模块。
    如图3所示,电网板还包括第一电源监控模块及第二电源监控模块;第一电源监控模块与第一转换电路44的输出端连接;第二电源监控模块与第二转换电路45的输出端连接。
    从图3中可看出,第一电源监控模块,包括:第一电源状态监控电路49及第一电源状态指示灯50;第一电源状态监控电路49及第一电源状态指示灯50与第一转换电路44的输出端并联。
    第一电源监控模块中还包括第一变压整流电路46,第一变压整流电路46的输入端与第一转换电路44的输出端连接,用于对第一转换电路44输出的交流检测信号进行变压整流处理,并输出用于指示第一转换电路44工作状态的指示信号;第一电源状态监控电路49及第一电源状态指示灯50的输入端与第一变压整流电路46的输出端并联,分别获取指示信号后,进行第一状态转换电路运行状态 的指示,因此根据第一电源状态指示灯50及第一电源状态监控电路49的指示状态可以判断出第一转换电路44的运行状态是否正常。
    如图3所示,在第二电源监控模块中包括:第二电源状态监控电路54及第二电源状态指示灯53;第二电源状态监控电路54及第二电源状态指示灯53与第二转换电路45的输出端并联。
    第二电源监控模块中还包括第二变压整流电路47。第二变压整流电路47的输入端与第二转换电路45的输出端连接,用于对第二转换电路45输出的交流检测信号进行变压整流处理,并输出用于指示第二转换电路45工作状态的指示信号;第二电源状态监控电路54及第二电源状态指示灯53的输入端与第二变压整流电路47的输出端并联,分别获取指示信号后,进行第二状态转换电路运行状态的指示,因此根据第二电源状态指示灯53及第二电源状态监控电路54的指示状态可以判断出第二转换电路45的运行状态是否正常。
    如图3中,切换继电器48的输出端通过防护电路55与连接器56连接。
    如图3中,切换电路的输出端包括正极输出端及负极输出端;正极输出端上设置有第一可调电阻51,第一可调电阻51的输入端与正极输出端连接,输出端与防护电路55连接;负极输出端上设置有第二可调电阻52及第二二极管D2;第二可调电阻52的输入端与负极输出端连接,输出端与第二二极管D2的阴极连接,第二二极管D2的阳极与防护电路55连接。
    如图3中,直流电源41的输出端连接有防护滤波电路42用于对直流电源输出的直流电进行滤波。
    本发明实施例还提供了一种电网监测系统,如图5所示,包括两个上述电网监测装置;两个电网监测装置并列排布。
    如图6示出了,利用上述电网监测系统的铁路防灾安全监控系统的结构示意图。
    如图6所示,铁路防灾安全监控系统中的主要设备包括监控单元1、异物监测电网3及列控系统8。监控单元1是交流检测信号发送和接收处理、列控信号驱动、异物状态信息上送的设备;异物监测电网3是承载交流检测信号,并通过电网通断状态判断异物侵限告警的设备;列控系统8是根据异物侵限告警状态信息,驱动列控继电器的设备。
    监控单元1把现场异物监测电网的工作状态通过通信链路传输到服务器4,服务器4将数据存储并加以处理,同时服务器4将状态数据和告警数据分发到不同的终端显示,如工务段终端5、调度终端6及维修终端7;当异物监测电网5双电网告警时,监控单元1触发列控系统8动作,控制列车行驶。
    如图5及图6所示,监控单元1中的第一电网板12a及第二电网板12b分别发出交流检测信号,两路交流检测信号分别经过电缆传输到室外轨旁2的第一轨旁控制开关21a及第二轨旁控制开关21b,之后分别输入到异物监测电网3的第一监测电网单元31a及第二监测电网单元31b,第一监测电网单元31a及第二电网监测单元的输出端分别经过二极管D1及二极管D2的半波整流后,分别回到第一落物继电器11a及第二落物继电器11b的电磁线圈上,并分别在电容C1及电容C2上储存电能,形成驱动第一落物继电器11a及第二落物继电器11b动作的驱动电压。第一落物继电器11a及第二落物继电器11b上未施加电压时,第一落物继电器11a及第二落物继电器11b的公共触点均与常闭触点吸和,当第一落物继电器11a 及第二落物继电器11b的电磁线圈上形成驱动电压后,第一落物继电器11a及第二落物继电器11b的公共触点与常开触点吸和。
    当异物监测电网33的第一监测电网单元31a或第二监测电网单元31b受到异物侵限断开时,受到落物侵限的监测电网单元无信号输出,并联于对应落物继电器电磁线圈上的电容上没有电荷的积累,使得该落物继电器的常开触点断开,此种状况下,监控单元1仅发出报警信号,不发出控车信号,不产生红光带。
    当异物监测电网33的第一监测电网单元31a及第二监测电网单元31b均受到异物侵限断开时,第一监测电网单元31a及第二监测电网单元31b均无信号输出,第一落物继电器11a及第二落物继电器11b的常开触点均断开,此种状况下,监控单元1对外发出控制列车行驶信号,同时通过网络上报异物监测告警。
    为了有效准确地监测异物侵限,根据故障导向安全的原则,本发明实施例的电网监测系统还可以检测电缆线路的短路、混线等故障。
    当NET1+与NET1-短路时,第一落物继电器11a的常开触点断开;
    当NET2+与NET2-短路时,第二落物继电器11b的常开触点断开;
    当NET1-与NET2+或者NET1+与NET2-混线时,第一落物继电器11a及第二落物继电器11b无法吸和;
    当NET1+与NET2+或者NET1-与NET2-混线时,第一落物继电器11a及第二落物继电器11b无法吸和;
    当NET1+与NET1-或者NET2+与NET2-混线时,第一落物继电器11a及第二落物继电器11b无法吸和;
    根据上述落物继电器触点的运动规则,可以检测电网中存在的短路及混线等故障。
    本发明实施例的电网监测装置及系统将交流信号如交流110V/50Hz信号作为检测信号,可有效抑制外界的共模干扰,提高电网监测装置及系统的稳定性、抗干扰能力,且使得交流检测信号传输距离远。
    本发明实施例的电网监测装置根据铁路故障导向安全的原则,通过检测线路的短路、混线等故障,提高了异物监测的有效性及准确性,且电网监测装置及系统可以将故障信息发送到维修终端,提醒维修人员及时处理。
    本发明实施例的电网监测装置及系统能够自动判别电网遭受异物入侵状态,并且网片中单个电网单元发生故障不会影响系统的正常运行,当接收到单网片中的双电网单元都遭受到异物入侵时,可以根据行车规则,结合灾害实时情况,生成停车信息,从而使列控系统采取相应的防护措施,防止灾害的损失。
    以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

    关 键  词:
    一种 电网 监测 装置 系统
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