專利名稱：牽引整流器故障監(jiān)測報警裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種整流器故障報警裝置，特別是一種用于軌道交通牽引變電所，包括地鐵、輕軌等的牽引變電站用整流器的故障監(jiān)測報警裝置，可對六脈波、十二脈波和二十四脈波牽引變電站用整流器的熔斷器熔斷和整流管短路、超溫等故障進行在線監(jiān)測的報警裝置。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的健康持續(xù)發(fā)展，城市容量的增加，對城市交通的發(fā)展有著迫切的要求，許多大城市相繼使用了地鐵、輕軌等新型的交通方式。這些新型的交通方式一般采用直流供電，它們不僅對供電可靠性有嚴格的要求，而且對電力裝備的安全性、經(jīng)濟性和智能化也提出了特殊的要求。整流器是牽引變電站的主要設備之一，是交直流轉(zhuǎn)換的重要設備，如果發(fā)生熔斷器熔斷、整流管短路以及整流管溫升過高時，將會造成整流器局部過載或短路，將直接影響整個直流供電系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性。因此為了保證牽引變電站直流供電系統(tǒng)能夠安全、可靠和經(jīng)濟的運行，必須對整流器進行適時在線監(jiān)測，并對發(fā)生的故障及時報警以便能及時的處理?，F(xiàn)有的整流器故障報警裝置一般是采用與整流管串聯(lián)的熔斷器的發(fā)信觸點信號進行報警，這種報警裝置不能對整流管短路故障進行報警，只能對熔斷器熔斷故障進行報警，而且不能對故障發(fā)生點進行準確的定位，因此不能及時排除故障，令人不太滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種基于可編程控制器PLC的可以在線監(jiān)控整流管工作狀態(tài)的，并且可以對故障進行準確定性和定位的牽引整流器故障監(jiān)測報警裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
按此目的設計的一種牽引整流器故障監(jiān)測報警裝置，包括牽引整流器、控制電路和報警裝置，整流管串接有熔斷器，其結(jié)構(gòu)特征是控制電路為設置有基于可編程控制器PLC的控制電路和采用霍爾電流傳感器作為信號采集器的采樣電路。
上述的控制電路包括整流管和熔斷器工作狀態(tài)采樣電路、整流管溫度采樣電路、故障顯示和初始化參數(shù)設置電路以及聲光報警電路。整流管和熔斷器工作狀態(tài)采樣電路是在整流管和熔斷器串聯(lián)的電路上設置有霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器依次與PLC模擬量輸入擴展模塊和PLC的控制器相接。整流管溫度采樣電路是把熱敏電阻設置在整流器的溫度最高位置處，熱敏電阻再依次與PLC熱電阻擴展模塊以及PLC控制器相接。聲光報警電路是由PLC控制器、繼電器和光字牌依次串接后再和揚聲器連接。故障顯示和初始化參數(shù)設置電路是由觸摸屏、接口、PLC從站擴展模塊和PLC控制器依次相接組成。
本實用新型是采用基于PLC的在線故障監(jiān)測報警裝置，通過PLC控制器對采樣信號進行分析計算，并且根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出相應指令信號，使觸摸屏能夠及時準確的顯示故障位置和故障性質(zhì)，并通過聲光報警裝置及時發(fā)出報警信號，從而能夠?qū)φ髌鞯娜蹟嗥魅蹟唷⒄鞴芏搪饭收霞罢髌鞯臏囟冗M行實時在線監(jiān)測并及時報警，使得整流器能夠長期穩(wěn)定工作以確保牽引變電站直流供電系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟的運行。


圖1為本實用新型一實施例電路原理框圖。
圖2為本實用新型的控制電路圖。
圖3為本實用新型整流管和熔斷器工作狀態(tài)信號采樣電路圖。
圖4為本實用新型的聲光報警電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。
參見圖1，本實用新型包括牽引整流器、控制電路和報警裝置，整流管串接有熔斷器，控制電路為設置有基于可編程控制器PLC的控制電路和采用霍爾電流傳感器作為信號采集器的采樣電路?？刂齐娐钒ㄕ鞴芎腿蹟嗥鞴ぷ鳡顟B(tài)采樣電路、整流管溫度采樣電路、故障顯示和初始化參數(shù)設置電路以及聲光報警電路。
本實用新型中的PLC控制器選用SIEMENS SIMATIC S7-200 CPU 226，因為它具有集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點；可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點；13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間；6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，能夠滿足本故障監(jiān)測報警裝置的控制要求。
控制電路包括PLC程序主要由以下幾部分組成，初始化及時鐘設置部分、整流管和熔斷器狀態(tài)信號處理部分、溫度信號處理部分、觸摸屏顯示部分、故障編碼部分、故障信號輸出部分、溫度初始化參數(shù)設置部分和通信處理部分；其中故障信號輸出部分主要是為了觸發(fā)繼電器，以控制光字牌、揚聲器20等聲光報警裝置；通信處理部分是為了實現(xiàn)PLC控制器通過RS485接口把各種故障指令信號傳送給故障顯示觸摸屏和上位機。
參見圖2和圖4，整流器溫度采樣電路是通過熱敏電阻RTD1和RTD2在整流器的最上端即也是整流器的溫度最高的位置，對整流器的溫度進行采樣；然后熱敏電阻RTD1和RTD2將采樣信號送入PLC熱電阻擴展模塊EM231 AI2×RTD，熱電阻擴展模塊EM231 AI2×RTD將采樣信號傳送給PLC控制器CPU 226，PLC控制器CPU 226對每一個采樣信號進行計算與分析并加以判斷。當溫度值大于設定的報警溫度且小于設定的跳閘溫度時，PLC控制器CPU 226發(fā)送報警指令信號給從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP和聲光報警器的繼電器K4，從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP通過RS485接口把指令信號傳送給觸摸屏TP170A顯示整流管的溫度值。聲光報警電路的光字牌GP4顯示整流管超溫報警，同時揚聲器20發(fā)出報警聲音。當溫度值大于設定的跳閘溫度時，PLC控制器CPU 226將跳閘指令信號發(fā)送給從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP和聲光報警器的繼電器K5，從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP通過RS485接口把指令傳信號送給觸摸屏TP170A顯示整流管的溫度值，聲光報警電路的光字牌GP5顯示整流管超溫跳閘，同時揚聲器20發(fā)出報警聲音。其中，光字牌是一種采用發(fā)光二極管顯示模塊的信號顯示燈。
參見圖2和圖4，聲光報警電路是由PLC控制器、繼電器和光字牌依次串接后再和揚聲器20連接。聲光報警電路主要是由繼電器K1、K2、K3、K4和K5、光字牌GP1、GP2、GP3、GP4和GP5和揚聲器20組成。當PLC控制器CPU 226監(jiān)測到有1個熔斷器熔斷時，則發(fā)出熔斷器熔斷報警指令信號給繼電器K1，光字牌GP1顯示熔斷器熔斷報警，揚聲器20發(fā)出報警聲音；當PLC控制器CPU 226監(jiān)測到有2個熔斷器熔斷時，則發(fā)出熔斷器熔斷跳閘指令信號給繼電器K2，光字牌GP2顯示熔斷器熔斷跳閘，揚聲器20發(fā)出報警聲音；當PLC控制器CPU 226監(jiān)測到整流管短路時，則發(fā)出整流管短路跳閘指令信號給繼電器K3，光字牌GP3顯示整流管短路跳閘，揚聲器20發(fā)出報警聲音；當PLC控制器CPU 226監(jiān)測整流管超溫報警時，則發(fā)出超溫報警指令信號給繼電器K4，光字牌GP4顯示整流管超溫報警，揚聲器20發(fā)出報警聲音；當PLC控制器CPU 226監(jiān)測整流管超溫跳閘時，則發(fā)出超溫跳閘指令信號給繼電器K5，光字牌GP5顯示整流管超溫跳閘，揚聲器20發(fā)出報警聲音。
參見圖2、圖3和圖4，整流管和熔斷器工作狀態(tài)采樣電路是在整流管和熔斷器串聯(lián)的電路上設置有霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器依次與PLC模擬量輸入擴展模塊和PLC的控制器相接?；魻栯娏鱾鞲衅鲗α鬟^整流管的電流進行適時監(jiān)測，PLC的控制器通過分析流過整流管的電流進行判斷。在該實施方案中，整流器的每一整流橋臂并聯(lián)二個整流管，每個整流管串聯(lián)一個快速熔斷器。每一個整流管分別采用一個霍爾電流傳感器對其進行采樣。整流器有12個整流管，編號依次為V1、V2....V11和V12；12個熔斷器，編號依次為F1、F2....F11和F12，每一個整流管分別采用一個霍爾電流傳感器，編號依次為H1、H2、H3....H11和H12，霍爾電流傳感器將其采樣信號傳送給EM231模擬量輸入擴展模塊，如圖3所示；通過EM231把采樣信號傳送給PLC控制器CPU 226，如圖2所示；PLC控制器CPU226在每個周期內(nèi)分別對每一個采樣信號進行積分計算并加以判斷。若流過整流管的電流值為正，則表示整流管工作正常；若出現(xiàn)流過整流管的電流為負，則表示整流管出現(xiàn)短路，PLC控制器CPU 226發(fā)出跳閘指令信號給從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP和聲光報警器的繼電器K3，從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP通過RS485接口把指令傳送給觸摸屏TP170A顯示發(fā)生短路的整流管的位置，聲光報警電路的光字牌GP3顯示整流管短路跳閘，同時揚聲器20發(fā)出報警聲音，如圖4所示；若在一個周期內(nèi)持續(xù)出現(xiàn)流過一個整流管的電流為零，則表示該整流管所連接熔斷器熔斷，PLC控制器CPU 226的計數(shù)器值為1，并發(fā)出報警信號指令給從站擴展模塊EM277PROFIBUS-DP和聲光報警器的繼電器K1，從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP通過RS485接口把指令傳送給觸摸屏TP170A顯示熔斷的熔斷器的位置，聲光報警電路的光字牌GP1顯示熔斷器熔斷報警，同時揚聲器20發(fā)出報警聲音；若出現(xiàn)兩個熔斷器熔斷，則PLC控制器CPU 226的計數(shù)器值為2時，PLC控制器CPU 226發(fā)出跳閘指令信號給從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP和聲光報警器的繼電器K2，從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP通過RS485接口把指令傳送給觸摸屏TP170A顯示發(fā)生熔斷的熔斷器的位置，聲光報警電路的光字牌GP2顯示熔斷器F熔斷跳閘，同時揚聲器20發(fā)出報警聲音。
參見圖2，故障顯示和初始化參數(shù)設置電路主要由觸摸屏TP170A、RS-485接口、PLC從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP和PLC控制器CPU 226依次組成。當發(fā)生整流管短路、熔斷器熔斷和超溫故障時，PLC控制器CPU226根據(jù)不同的故障發(fā)出相應的指令給從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP，從站擴展模塊EM277 PROFIBUS-DP把接收到指令信號通過RS485接口傳送給觸摸屏TP170A對各種故障進行顯示，并對整流管的溫度進行實時在線監(jiān)測顯示，同時通過觸摸屏TP170A可實現(xiàn)對整流管的報警和跳閘溫度進行初始化設置。
本實用新型是以六脈波整流器為例進行實施的，由于十二脈波整流器是由兩個三相橋式整流電路，即兩臺六脈波整流器，通過在整流變壓器兩組低壓繞組之間引入相位差30°而并聯(lián)構(gòu)成；二十四脈波整流器是由兩臺十二脈波整流器通過在兩臺整流變壓器的原邊各移相±7.5°而并聯(lián)構(gòu)成，故而本實用新型也適用于十二脈波和二十四脈波的整流器。
權(quán)利要求1.一種牽引整流器故障監(jiān)測報警裝置，包括牽引整流器、控制電路和報警裝置，整流管串接有熔斷器，其特征是所述的控制電路為設置有基于可編程控制器PLC的控制電路和采用霍爾電流傳感器作為信號采集器的采樣電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障監(jiān)測報警裝置，其特征是所述的控制電路包括整流管和熔斷器工作狀態(tài)采樣電路、整流管溫度采樣電路、故障顯示和初始化參數(shù)設置電路以及聲光報警電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障監(jiān)測報警裝置，其特征是所述的整流管和熔斷器工作狀態(tài)采樣電路是在整流管和熔斷器串聯(lián)的電路上設置有霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器依次與PLC模擬量輸入擴展模塊和PLC的控制器相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障監(jiān)測報警裝置，其特征是所述的整流管溫度采樣電路是把熱敏電阻設置在整流器的溫度最高位置處，熱敏電阻再依次與PLC熱電阻擴展模塊以及PLC控制器相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障監(jiān)測報警裝置，其特征是所述的聲光報警電路是由PLC控制器、繼電器和光字牌依次串接后再和揚聲器(20)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障監(jiān)測報警裝置，其特征是所述的故障顯示和初始化參數(shù)設置電路是由觸摸屏、接口、PLC從站擴展模塊和PLC控制器依次相接組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障監(jiān)測報警裝置，其特征是所述的牽引整流器為六脈波或者十二脈波或者二十四脈波的整流器。
專利摘要一種牽引整流器故障監(jiān)測報警裝置，包括牽引整流器、控制電路和報警裝置，整流管串接有熔斷器，控制電路為設置有基于可編程控制器PLC的控制電路和采用霍爾電流傳感器作為信號采集器的采樣電路。本實用新型是采用基于PLC的在線故障監(jiān)測報警裝置，通過PLC控制器對采樣信號進行分析計算，并且根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出相應指令信號，使觸摸屏能夠及時準確的顯示故障位置和故障性質(zhì)，并通過聲光報警裝置及時發(fā)出報警信號，從而能夠?qū)φ髌鞯娜蹟嗥魅蹟?、整流管短路故障及整流器的溫度進行實時在線監(jiān)測并及時報警，使得整流器能夠長期穩(wěn)定工作以確保牽引變電站直流供電系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟的運行。
文檔編號G01R31/02GK2677943SQ20032012522
公開日2005年2月9日 申請日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者蔡定國, 楊祥江 申請人:順特電氣有限公司