直流牵引供电系统双边联跳装置 本发明属于直流牵引供电系统中的断电保护装置。
在采用双边供电的直流牵引供电系统中。当靠近一个牵引变电站一侧发生短路故障时，反应到近端变电站的短路电流很大，而反映到远端变电站的短路电流就小多了，甚至会小于该站近端的机车启动电流。在这种情况下，直流牵引开关继电保护要想同时满足运行电流和短路电流的要求，就需要采取一些特殊措施，设置双边联跳保护是常用的方法之一。传统的联跳保护是将两端变电站的直流供电开关用电力控制电缆联接起来，当反应到近端变电站的短路电流使该站直流开关跳闸时，通过控制回路的电联系同时使远端站的对应开关跳闸，这样就可以在满足较大运行电流的同时，消除远端短路电流的死区。双边联跳保护简单可靠，到目前为止，一直是我国采用双边供电的直流牵引供电系统中应用最广的保护方式，但是这种传统的双边联跳保护需要沿线路全长铺设电力控制电缆，功能单一，造价也比较高。
本发明的目的是提出一种应用微处理机控制信号采集、分析并利用通讯通道传输信号的双边联跳装置技术方案，节省控制电缆的投资，同时提高装置的灵敏性和可靠性。
本发明的内容是一种用在双边供电的直流牵引供电系统中的邻站双边联跳装置，包括至少两台微机控制联跳装置分置于相邻两站且共用一条通讯通道，每台装置分别采集，分析本站开关状态信号，并经传输，控制邻站开关跳闸；每台装置包括主机板、光电隔离输入板、继电器输出板和通讯通道接口装置；主机板包括微处理器、程序存贮器和串行通讯接口；上述各功能板以总线插接方式联接；在软件环境支持下，主机板处理由光电隔离输入板采集的本站开关状态信号和由通讯通道接口装置接收的邻站信号，经继电器输出板控制本站开关，或经通讯通道接口向邻站发送信号。微机控制联跳装置电路结构可以是包括BASE8802主机板，BASE8830光电隔离输入板，BASE8860继电器输出板，布设跳闸回路端子排和信号采集回路端子排的、可设于机箱后面的端子联接板，打印机驱动板，BM-2基带式调制解调器，BASE8857总线电源板和BASE总线插槽；BASE总线槽内插有BASE8802主板，BASE8830光电隔离输入板，BASE8860继电器板和BASE8857电源板；BASE8860上J1插座3角和4角相连，9角和J2插座地1角相连，J3插座的6角和J3插座的1角相连，J3插座的6角和J3的7角相连；J1插座的1角接机箱后板上跳闸回路端子排1，6角接2，7角接3；J2的3角接跳闸回路端子排4，4角接5；J3的3角接跳闸回路端子排的6，4角接7，9角接8，使BASE8860板上的1#和2#，3#和4#，5#和6#，7#和8#继电器分别两两串联，并经跳闸回路端子排分别接入1#--4#被控制开关的分闸回路里；BASE8830上J2插座的10角接机箱后板上信号采集回路端子排的1，11角接2、9角接3，12角接4，8角接5，13角接6，7角接7，14角接8，6角接9，1角接10.15角接11.20角接12，5角接13，16角接14，4角接15，17角接16；信号采集回路端子排的1接1#开关(或其位置继电器)的辅助正节点，该节点的另一端接信号采集回路端子排的11(即外接+5V电源的地)，端子排的2接1#开关(或其位置继电器)的辅助反节点，该节点的另一端接端子排11，依此类推，端子排的3、4分别接2#开关的辅助正、反节点，5、6接3#开关的辅助正、反节点，7、8接4#开关的辅助正、反节点，1#～4#开关的正、反辅助节点的另一端接端子排11，端子排13～16分别接1#～4#开关的电流继电器节点，节点的另一端接端子排12；BASE8830的J1插座的11角和20角接一个蜂呜器；BASE880的J1插座的6角，接TPUPA-40微型打印机上并行接口插座的21角，J1插座的1角接打印机驱动板上二片74LS245的1和20角，J1的19角接74LS245-1的2角，J1的2角接74LS245-1的3角，J1的18角接74LS245-1的4角，J1的3角接74LS245-1的5角，J1的17角接74LS245-1的6角，J1的4角接74LS245-1的7角，J1的16角接74LS245-1的8角，J1的5角接74LS245-1的9角，J1的20角接二片74LS245的10和19角，J1的14角接74LS245-2的2角；74LS245-1的11-18角分别接TPUPA-40并行接口插座的3、5、7、9、11、13、15、17角，74LS245-1的19角接TPUPA-40并行接口插座的10角；74LS245-2的18角接TPUPA-40并行接口插座的1角；TPUPA-40的电源插座接+5V电源；BASE8802的J4插座1角接BM-2上RS-232C插座的9角，J4的2角接RS-232C的2角，3角接RS-232C的3角；BM-2的通讯线接头，接通讯线；BASE8802的J3接一复位按钮。微机控制联跳装置电路结构还可以是包括BASE8802主机板，BASE8830光电隔离输入板，BASE8860继电器输出板，布设输出端子排和信号采集回路端子排的、可设于机箱后面的端子联接板，打印机驱动板，BM-2基带式调制解调器，BASE8857总线电源板和BASE总线插槽；BASE总线插槽内插有BASE8802主板，BASE8830光电隔离输入板，BASE8860继电器板和BASE8857电源；电路结构中BASE8860板与输出端子排的结线结构是BASE8860的J1的1接机箱后板输出端子排的1，J1的3接端子排的2，J1的4接端子排的3，J1的6接端子排的4，J1的7接端子排的5，J1的9接端子排的6，J2的1接端子排的7，J2的3接端子排的8，J2的4接端子排的9，J2的6接端子排的10，J3的1接端子排的11，J3的3接端子排的12，J3的4接端子排的13，J3的6接端子排的14，J3的7接端子排的15，J3的9接端子排的16，BASE8860上的八只继电器接至输出端子排上，端子1、2接继电器1的节点，控制1#开关的跳闸，端子3、4接继电器2的节点，控制1#开关合闸。端子5、6控制2#开关跳闸，端子7、8控制2#开关合闸；端子9、10控制3#开关跳闸，11，12控制3#开关合闸；端子13、14控制4#开关跳闸，端子15、16控制4#开关合闸，使BASE8860的八只继电器分别控制1#-4#开关的跳、合闸回路；同时BASE8830板与信号采集回路端子排的结线结构是BASE8830上插座J2的10接信号采集端子的1，J2的11接端子排的2，J2的9接端子排的3，J2的12接端子排的4，J2的8接端子排的5，J2的13接端子排的6，J2的7接端子排的7，J2的14接端子排的8，信号采集回路端子排的1接1#开关(或其位置继电器)的辅助正节点，该节点的另一端接信号采集回路端子排的10(即外接+5V电源的地)，端子排的2接1#开关(或其位置继电器)的辅助反节点，该节点的另一端接端子排10，依此类推，端子排的3、4分别接2#开关的辅助正、反节点，5、6接3#开关的辅助正、反节点，7、8接4#开关的辅助正、反节点，1#～4#开关的正、反辅助节点的另一端接端子排10；J2的6接端子排的9，J2的15接端子排的10，端子排的9接外接+5V电源，端子排的10接外接+5V电源的地；J2的5接端子排的11，J2的16接端子排12，J2的4接端子排的13，J2的17接端子排的14，端子排的11-14四个端子分别接1#-4#开关的电流继电器节点；J2的3接端子排的15，J2的18接端子排的16，J2的2接端子排的17，J2的19接端子排的18，端子排的15-18四个端子分别接1#-4#开关的增量保护继电器节点；J2的1接端子19，J2的20接端子20，端子19接外接+5V电源，端子20接外接+5V电源的地；1#-4#开关的正、反辅助节点的另一端接端子10，1#-4#开关的电流继电器节点和增量继电器节点的另一端接端子20；J1的11、12接蜂鸣器；BASE8802的J1插座的6角，接TPUPA-40微型打印机上并行接口插座的21角，J1插座的1角接打印机驱动板上二片74LS245的1和20角，J1的19角接74LS245-1的2角，J1的2角接74LS245-1的3角，J1的18角接74LS245-1的4角，J1的3角接74LS245-1的5角，J1的17角接74LS245-1的6角，J1的4角接74LS245-1的7角，J1的16角接74LS245-1的8角，JI的5角接74LS245-1的9角，J1的20角接二片74LS245的10和19角，J1的14角接74LS245-2的2角；74LS245-1的11-18角分别接TPUPA-40并行接口插座的3、5、7、9、11、13、15、17角，74LS245-1的19角接TPUPA-40并行接口插座的10角；74LS245-2的18角接TPUPA-40并行接口插座的1角；TPUPA-40的电源插座接+SV电源；BASE8802的J4插座1角接BM-2上RS-232C插座的9角，J4的2角接RS-232C的2角，3角接RS-232C的3角；BM-2的通讯线接头，接通讯线；BASE8802的J3接一复位按钮。电路结构中还可以包括人机接口板，人机接口板由4511BCD译码驱动芯片U1、U2，74154 4-16译码器芯片U3，以及匹配的电阻RES1-6、按键K1-8，自锁按键Kz(4键)，发光二极管和LED数码管及I/O插座组成；I/O的26角接U1的8角、U2的8角、U3的12角，LED-1的GND角，LED-2的GND角，电阻排1的1-8角，电阻排2的1-8角，Kz的5-8角，K1-K8的地端，以及U3的19角，作为负电源线；I/O的1角接U1的16角，U2的16角，U3的24角，U1的3、4角，U2的3、4角，二极管A3～J3的上端，作为正电源线；I/O的21角接U1的7角、U2的7角、U3的23角，I/O的20角接U1的1角、U2的1角、U3的22角，I/O的19角接U1的2角、U3的22角，I/O的19角接U1的2角、U2的2角、U3的21角，I/O的9角接U1的6角、U2的6角、U3的20角，I/O的8角接U1的5角，I/O的7角接U2的5角，I/O的6角接U3的18角，I/O的10-13角分别接电阻排2的16、15、14、13角，I/O的10～13角同时分别接K4、K3、K2、K1的正端。I/O的22角接电阻排1的16角和KZ的4角，I/O的23角接电阻排1的14角和Kz的2角，I/O的5角接电阻排1的15角和Kz的3角，I/O的4角接电阻排1的13角和Kz的1角，I/O的14角接电阻排1的12角和K8的正端，I/O的15角接电阻排1的11角和K7的左端，I/O的16角接电阻排1的10角和K6的左端，I/O的17角接电阻排1的9角和K5的正端，U1的13角接RES3的1角，U1的12角接RES的2角，U1的11角接RES的3角，U1的10角接RES 3的4角，U1的9角接RES 3的5角，U1的15角接RES 3的6角，U1的14角接RES 3的7角；RES3的16、15、14、13、12、11、10角分别接LED-1的a、b、c、d、e、f、g角，U2接RES4，RES4接LED-2，接法同U1接RES3，RES3接LED-1；U3的1-8角分别接RES5的1-8角，U3的9-11角分别接RES6的1-3角，U3的13-17角分别接RES6的4-8角。 RES5的16、15、14、13、12、11、10、9角分别接二极管A3、B3、C3、D3、E3、F3、G3、H3；RES6的16角接二极管I3，15角接二极管J3。
本发明的特点是该装置包括两个完全相同的子系统，分别设置在双边供电的二个变电站内，两个子系统之间可借用地铁通讯系统的一对线路作为通道进行全双工通讯。每个子系统以一个八位单片机(8031)作为主计算机，分别对各自站内直流牵引供电开关的状态进行循环采集，踪分析。当确认需要“联跳”时，通知另一个子系统控制对方开关跳闸，完成“联跳”功能。
由于借用通讯通道以弱电方式完成二个变电站间的联系，和传统的联跳装置相比，省去了沿整个供电区段铺设电力装置电缆的费用，新型联跳装置比传统联跳装置节省投资80％以上，由于单片机(8031)功能较强，系统实时性较好，该装置不仅能够完成“联跳”功能，而且可以区分开关掉闸原因，仅在因短路跳闸的情况下通知对方“联跳”，既保证了保护的灵敏性，又保证了可靠性，可以避免在非短路掉闸时盲目“联跳”，扩大停电范围而影响行车。该装置还可以记录，分析开关运行状态，根据运行规程适时给出检修提示。该装置还具有声、光显示、打印等功能，智能化程度较高，人机接口友好，使用方便，能够在一定程度上预防值班员由于经验不足或一时疏忽造成的失误，所以这种新型联跳装置不仅能完成传统的联跳功能，而且对提高直流供电系统的运行可靠性有一定的帮助，考虑到地铁运行环境干扰较多，新型联跳装置采用了大量的抗干措施，抗干扰能力较强。由于采用模块化结构，稍加改动即可用于无人值班变电站。
本发明的实施例如附图所示：
图1，本发明单台微机控制装置的总体电路结构图。
图2，BASE8802主机板与打印机驱动板、人机接口板、BM-2调制解调器的电路结构图。
图3，人机接口板电路结构图。
图4，另一种单机控制装置总体电路结构图。
结合附图对本发明技术方案加以具体说明：
附图表示的是单台微机控制的联跳装置，在实际使用中一般要求在相邻车站之间分别设一台，用通讯通道联通使用。
单机工作可在不同的软件支撑下分别有三种情况：
其一：如图一、图二、图三结线。使用软件I。
联跳装置通过机箱后板上集号采集回路端子排1-8循环采集四台开关辅助节点的变位情况，以此得知开关是否有掉闸情况，发现开关掉闸后，采集这台开关的电流继电器有没有动作，有动作说明是故障跳闸，通过通讯线路向对方站发送信号。对方站接到信号后，通过继电器回路驱动对应开关跳闸。如果电流继电器没动作，仅传递分闸信号到对方站。以上各情况二站装置均有声、光显示、记录、打印。
其二：如图一、图二、图三接线。使用软件II。
图三中信号采集端子排的13-16分别接1-4#开关的分闸按钮的一对节点的一端，另一端接端子12。当发现关掉闸后，先检查有无人为分闸操作，若有便传递分闸信号，没有，则传递跳闸信号。其余同第一种使用情况。
其三：如图四、图二、图三接线。使用软件III。
机箱后板的信号采集回路端子排上，端子1-10接线同第一种使用使用，采集开关辅助节点变位信号，端子11-14可以如第一种使用情况，采集开关跳闸信号；也可以如第二种使用，采集手动分闸信号。执行联跳功能时，同第一种或第三种使用情况。 BASE 8860上的八只继电器接至输出端子排上，端子1、2接继电器1的节点，控制1#开关的跳闸，端子3、4接继电器2的节点，控制1#开关合闸。端子5、6控制2#开关跳闸，端子7、8控制2#开关合闸。端子9、10控制3#开关跳闸，11，12控制3#开关合闸；端子13、14控制4#开关跳闸，端子15、16控制4#开关合闸。使BASE8860的八只继电器分别控制1#-4#开关的跳、合闸回路。信号采集回路端子排15-18分别采集1#-4#开关的增量保护继电器动作信号。当通过采集开关辅助节点确认开关变位后，采集对应开关的电流继电器节点动作信号和增量继电器的节点动作情况，若二继电器均不动作，则通过BASE8860上控制合闸回路的继电器操作本站开关重合闸一次。若电流继电器或增量继电器动作，则如第一、二种操作，发送信息通知对方站对应开关“联跳”。这样就同时可完成“联跳”、“重合闸”及“重合闸判断”功能。对重合闸次数、重合闸判断的条件可以根据用户要求，通过调整软件来修改。
作为“联跳”系统的几种工作情况。
1.系统可以以一个双边供电区段为基本单位，在双边供电的二个“边”各装一台装置，二台装置间使用双绞线(Φ＜0.4mm)联接或借用一对通讯通道联接，每一台装置只负责同一侧的对应站联跳功能(包括本站该侧开关的重合闸、重合闸判断)。
2.一台装置可以控制一个牵引变电站内全部直流开关，同时和两侧站的装置通过传输线联接，依靠软件通讯标志识别属于那一侧的开关联跳。其余同1。
3.在使用光缆作为通讯通道的时候，可以将BM-2长线驱动器更换为光电接口装置，光电接口装置和主板的结线方式不变。
4.在无人值班变电站，可调整软件，不再设声、光显示功能。人机接口板只保留“开关退出联跳按键”，供检修开关时用。
本发明微机控制式双边联跳装置的单机电路可采用集成化措施作成专用的集成电路块，属于本发明权利范围。