电流取电式冗余控制转辙机断相保护器及冗余控制的方法技术

一种电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，包括供电模块、动作电流采样模块和冗余控制模块；供电模块采用电流取电方式与交流电路连接，输出直流电压为动作电流采样模块和冗余控制模块供电；动作电流采样模块以隔离的方式与交流电路连接，输出端连接冗余控制模块的两个独立信号处理单元；冗余控制模块之管理微处理器接收来自两个信号处理单元的信息，决定哪个为主工作单元并由主工作单元驱动保护继电器。该断相保护器采取电流取电方式，可满足铁道行业标准TB/T 3327‑2015的要求，带有冗余控制模块，可靠性高，实现冗余控制的方法科学可靠，可根据断相保护器使用频度和环境采用不同的组合，从而在保证满足可靠性前提下降低成本。

Redundancy Control of Current-fetched Switching Machine Phase Break Protector and Redundancy Control Method

A phase-breaking protector for current-taking redundant control switch machine includes power supply module, action current sampling module and redundant control module; the power supply module is connected with AC circuit by current-taking mode, and the output DC voltage is supplied by action current sampling module and redundant control module; the action current sampling module is connected with AC circuit in isolation mode, and the output terminal is connected with redundancy. The management microprocessor of the redundancy control module receives information from the two signal processing units to decide which is the main unit of work and which is driven by the main unit of work to protect the relay. The phase-breaking protector adopts current power-taking mode, which can meet the requirements of railway industry standard TB/T 3327 2015. It has redundant control module and high reliability. The method of realizing redundant control is scientific and reliable. Different combinations can be adopted according to the frequency and environment of the phase-breaking protector, so as to reduce the cost while ensuring the reliability.

【技术实现步骤摘要】
电流取电式冗余控制转辙机断相保护器及冗余控制的方法
本专利技术涉及一种电路保护装置及方法，特别涉及一种适用于铁路线路的通过电流互感器取电带冗余控制的三相交流电动转辙机断相保护器及冗余控制的方法。
技术介绍
铁路线路通过道岔改变列车的运行路径，改变道岔位置的设备称为转辙机，根据动作电源的不同，分为直流电动转辙机和交流电动转换机，交流电动转辙机使用三相交流电动机，当三相交流电源断相时，另二相的电流迅速增加，导致三相交流电动机绕组由于温升过高而被烧毁，因此在交流电动转辙机道岔动作电路中，设置了断相保护器，当发生断相时，通过保护继电器及时切断转辙机的动作电源，以保护三相交流电动机免遭损坏。目前铁路上使用的断相保护器其供电模块的取电方式主要有两大类：一是使用三个电流互感器，三个互感器次级串联，其三个电压经矢量叠加后，产生一个电压，经整流滤波后直接驱动使保护继电器BHJ吸起；二是使用一个电源变压器提供驱动电路工作电源，三个电流传感器提供逻辑电路的工作电源，三个电流传感器次级串联，当三相电流正常时，其次级电压经矢量叠加后，产生一个电压，经整流滤波后向逻辑电路供电，使其工作，所产生的脉冲使动态（或非动态）驱动电路工作，使保护继电器BHJ吸起。上述两大类的断相保护器均存在可靠性低的问题，当某一电流互感器取电电路故障时、或某一器件故障时则断相保护器无法正常工作，直接造成道岔无法完成转换，导致行车设备故障，影响行车效率，甚至造成铁路行车瘫痪。专利号为ZL2016103893623的专利技术专利《多重冗余智能带电量显示的断相保护装置及其控制方法》采用完全独立的两套工作单元且实现双套资源共享，其中任一套工作单元出现故障，或两套工作单元同时出现不同的故障，均不影响正常运行，从而解决了铁路信号断相保护器单机工作可靠性低的问题，避免“道岔无法完成转换，造成行车故障，影响行车效率，甚至造成铁路行车瘫痪”的事故发生；但该专利的技术方案仍然存在如下不足：一旦综合单元发生故障，则无法实现冗余的功能，甚至整个断相保护装置无法正常工作。另外供电方式采用电压取电方式的断相保护器（即使用降压变压器初级接至380V三相交流电工作电压上，经降压在次级端获得低压交流电压，经整流、滤波和稳压处理后作为整个断相保护器的工作电源），由于取电变压器的初级线圈是并接在供电端子的两相上，无法满足输入端两相间绝缘耐压2400V的要求，因而不符合铁道行业标准TB/T3327-2015《铁路信号用断相保护器》的“4.7绝缘耐压”的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电流取电式冗余控制转辙机断相保护器及冗余控制的方法，以克服上述已有技术存在的不足。本专利技术采取的技术方案是：一种电流取电式冗余控制的电动转辙机断相保护器，包括供电模块、动作电流采样模块和冗余控制模块；所述供电模块采用电流取电方式，包括电流互感器和直流稳压电源，电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路其中一相连接，二次侧接直流稳压电源，直流稳压电源产生直流电压输出，为动作电流采样模块和冗余控制模块供电；所述动作电流采样模块包括电流采样传感器、I/V电路和阻抗匹配电路，电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接I/V电路，I/V电路输出端与阻抗匹配电路的输入端连接，阻抗电路输出端连接冗余控制模块的信号处理单元的输入端；所述冗余控制模块包括通讯和显示单元以及两个独立工作的信号处理单元：第一信号处理单元和第二信号处理单元：第一信号处理单元包括依次电路连接的第一AD转换器、第一微处理器和第一驱动电路，第一驱动电路输出端与转辙机保护系统中的保护继电器BHJ的线圈连接；第一AD转换器接收来自动作电流采样模块的阻抗匹配电路的输出信号，转换成数字信号后提供给第一微处理器进行处理和分析判断，第一微处理器根据处理和分析判断的结果控制第一驱动电路；第二信号处理单元包括依次电路连接的第二AD转换器、第二微处理器和第二驱动电路，第二驱动电路的输出端与第一驱动电路输出端组合共同连接转辙机保护系统中的保护继电器BHJ的线圈；第二AD转换器接收来自动作电流采样模块的阻抗匹配电路的输出信号，转换成数字信号后提供给第二微处理器进行处理和分析判断，第二微处理器根据处理和分析判断的结果控制第二驱动电路；所述通讯和显示单元为管理单元，包括管理微处理器、显示电路和通讯电路，管理微处理器通过通讯口与第一微处理器和第二微处理器进行通讯，接收来自第一微处理器和第二微处理器的信息；第二微处理器通过通讯口与第一微处理器进行通讯，实现双机数据通信；显示电路受管理微处理器控制，用于显示三相电流、驱动电压和信号处理单元的工作状态信息，显示方式为数码管显示或液晶屏显示；通讯电路受管理微处理器控制，实现与外部的通讯，通讯电路为RS485通讯电路，或CAN通讯电路，或以太网通讯电路，或无线通讯电路。其进一步的技术方案是：所述供电模块包括第一供电模块，所述动作电流采样模块包括第一动作电流采样模块，即供电模块为单供电模块结构，动作电流采样模块为单动作电流采样模块结构；第一供电模块包括第一电流互感器和第一直流稳压电源，第一电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路其中一相连接，二次侧接第一直流稳压电源，第一直流稳压电源产生直流电压输出，为动作电流采样模块和冗余控制模块供电；第一动作电流采样模块包括第一电流传感器、第一I/V电路和第一阻抗匹配电路，第一电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接第一I/V电路，第一I/V电路输出端与第一阻抗匹配电路的输入端连接，第一阻抗匹配电路输出端连接到冗余控制模块的第一信号处理单元的第一AD转换器和第二信号处理单元的第二AD转换器的输入端。更进一步：所述供电模块还包括第二供电模块，即供电模块为双供电模块结构，动作电流采样模块为单动作电流采样模块结构；第二供电模块包括第二电流互感器和第二直流稳压电源，第二电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路中的一相连接，二次侧接第二直流稳压电源，第二直流稳压电源产生直流电压输出，与第一直流稳压电源的直流电压输出组合后，为动作电流采样模块和冗余控制模块供电；第二直流稳压电源产生直流电压输出与第一直流稳压电源的直流电压输出组合前，第二直流稳压电源输出端连接二极管，第一供电模块的第一直流稳压电源输出端连接二极管；第二电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路中的一相连接时，其所接的相序与第一电流互感器与交流电路所接的相序相同或不相同。又进一步：所述动作电流采样模块还包括第二动作电流采样模块，即供电模块为单供电模块结构，动作电流采样模块为双动作电流采样模块结构；第一动作电流采样模块包括第一电流传感器、第一I/V电路和第一阻抗匹配电路，第一电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接第一I/V电路，第一I/V电路输出端与第一阻抗匹配电路的输入端连接，第一阻抗匹配电路输出端连接到冗余控制模块的第一信号处理单元的第一AD转换器的输入端；第二动作电流采样模块包括第二电流传感器、第二I/V电路和第二阻抗匹配电路，第二电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接第二I/V电路，第二I/V电路输出端与第二阻抗匹配电路的输入端连接，第二阻抗匹配电路输出端连接到冗余控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，其特征在于：包括供电模块、动作电流采样模块和冗余控制模块（05）；所述供电模块采用电流取电方式，包括电流互感器和直流稳压电源，电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路其中一相连接，二次侧接直流稳压电源，直流稳压电源产生直流电压输出，为动作电流采样模块和冗余控制模块（05）供电；所述动作电流采样模块包括电流采样传感器、I/V电路和阻抗匹配电路，电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接I/V电路，I/V电路输出端与阻抗匹配电路的输入端连接，阻抗电路输出端连接冗余控制模块的信号处理单元的输入端；所述冗余控制模块（05）包括通讯和显示单元（052）以及两个独立工作的信号处理单元：第一信号处理单元（051）和第二信号处理单元（053）：第一信号处理单元（051）包括依次电路连接的第一AD转换器（0511）、第一微处理器（0512）和第一驱动电路（0513），第一驱动电路输出端与转辙机保护系统中的保护继电器BHJ的线圈连接；第一AD转换器接收来自动作电流采样模块的阻抗匹配电路的输出信号，转换成数字信号后提供给第一微处理器进行处理和分析判断，第一微处理器根据处理和分析判断的结果控制第一驱动电路；第二信号处理单元（053）包括依次电路连接的第二AD转换器（0531）、第二微处理器（0532）和第二驱动电路（0533），第二驱动电路的输出端与第一驱动电路（0513）输出端组合共同连接转辙机保护系统中的保护继电器BHJ的线圈；第二AD转换器接收来自动作电流采样模块的阻抗匹配电路的输出信号，转换成数字信号后提供给第二微处理器进行处理和分析判断，第二微处理器根据处理和分析判断的结果控制第二驱动电路；所述通讯和显示单元（052）为管理单元，包括管理微处理器（0521）、显示电路（0522）和通讯电路（0523），管理微处理器通过通讯口与第一微处理器和第二微处理器进行通讯，接收来自第一微处理器和第二微处理器的信息；第二微处理器通过通讯口与第一微处理器进行通讯，实现双机数据通信；所述显示电路（0522）受管理微处理器（0521）控制，用于显示三相电流、驱动电压和信号处理单元的工作状态信息，显示方式为数码管显示或液晶屏显示；通讯电路（0523）受管理微处理器（0521）控制，实现与外部的通讯，通讯电路为RS485通讯电路，或CAN通讯电路，或以太网通讯电路，或无线通讯电路。...

【技术特征摘要】
1.一种电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，其特征在于：包括供电模块、动作电流采样模块和冗余控制模块（05）；所述供电模块采用电流取电方式，包括电流互感器和直流稳压电源，电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路其中一相连接，二次侧接直流稳压电源，直流稳压电源产生直流电压输出，为动作电流采样模块和冗余控制模块（05）供电；所述动作电流采样模块包括电流采样传感器、I/V电路和阻抗匹配电路，电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接I/V电路，I/V电路输出端与阻抗匹配电路的输入端连接，阻抗电路输出端连接冗余控制模块的信号处理单元的输入端；所述冗余控制模块（05）包括通讯和显示单元（052）以及两个独立工作的信号处理单元：第一信号处理单元（051）和第二信号处理单元（053）：第一信号处理单元（051）包括依次电路连接的第一AD转换器（0511）、第一微处理器（0512）和第一驱动电路（0513），第一驱动电路输出端与转辙机保护系统中的保护继电器BHJ的线圈连接；第一AD转换器接收来自动作电流采样模块的阻抗匹配电路的输出信号，转换成数字信号后提供给第一微处理器进行处理和分析判断，第一微处理器根据处理和分析判断的结果控制第一驱动电路；第二信号处理单元（053）包括依次电路连接的第二AD转换器（0531）、第二微处理器（0532）和第二驱动电路（0533），第二驱动电路的输出端与第一驱动电路（0513）输出端组合共同连接转辙机保护系统中的保护继电器BHJ的线圈；第二AD转换器接收来自动作电流采样模块的阻抗匹配电路的输出信号，转换成数字信号后提供给第二微处理器进行处理和分析判断，第二微处理器根据处理和分析判断的结果控制第二驱动电路；所述通讯和显示单元（052）为管理单元，包括管理微处理器（0521）、显示电路（0522）和通讯电路（0523），管理微处理器通过通讯口与第一微处理器和第二微处理器进行通讯，接收来自第一微处理器和第二微处理器的信息；第二微处理器通过通讯口与第一微处理器进行通讯，实现双机数据通信；所述显示电路（0522）受管理微处理器（0521）控制，用于显示三相电流、驱动电压和信号处理单元的工作状态信息，显示方式为数码管显示或液晶屏显示；通讯电路（0523）受管理微处理器（0521）控制，实现与外部的通讯，通讯电路为RS485通讯电路，或CAN通讯电路，或以太网通讯电路，或无线通讯电路。2.如权利要求1所述的电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，其特征在于：所述供电模块包括第一供电模块（01），所述动作电流采样模块包括第一动作电流采样模块（02），即供电模块为单供电模块结构，动作电流采样模块为单动作电流采样模块结构；第一供电模块（01）包括第一电流互感器（011）和第一直流稳压电源（012），第一电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路其中一相连接，二次侧接第一直流稳压电源，第一直流稳压电源产生直流电压输出，为动作电流采样模块和冗余控制模块供电；第一动作电流采样模块（02）包括第一电流传感器（021）、第一I/V电路（022）和第一阻抗匹配电路（023），第一电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接第一I/V电路，第一I/V电路输出端与第一阻抗匹配电路的输入端连接，第一阻抗匹配电路输出端连接到冗余控制模块的第一信号处理单元（051）的第一AD转换器（0511）和第二信号处理单元（053）的第二AD转换器（0531）的输入端。3.如权利要求2所述的电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，其特征在于：所述供电模块还包括第二供电模块（03），即供电模块为双供电模块结构，动作电流采样模块为单动作电流采样模块结构；第二供电模块（03）包括第二电流互感器（031）和第二直流稳压电源（032），第二电流互感器一次侧以隔离的方式与交流电路中的一相连接，二次侧接第二直流稳压电源，第二直流稳压电源产生直流电压输出与第一直流稳压电源的直流电压输出组合后，为动作电流采样模块和冗余控制模块供电；第二直流稳压电源产生直流电压输出与第一直流稳压电源的直流电压输出组合前，第二直流稳压电源输出端连接二极管，第一供电模块的第一直流稳压电源的输出端连接二极管；第二电流互感器（031）一次侧以隔离的方式与交流电路中的一相连接时，其所接的相序与第一电流互感器（011）与交流电路所接的相序相同或不相同。4.如权利要求2所述的电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，其特征在于：所述动作电流采样模块还包括第二动作电流采样模块（04），即供电模块为单供电模块结构，动作电流采样模块为双动作电流采样模块结构；第一动作电流采样模块（02）包括第一电流传感器（021）、第一I/V电路（022）和第一阻抗匹配电路（023），第一电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接第一I/V电路，第一I/V电路输出端与第一阻抗匹配电路的输入端连接，第一阻抗匹配电路输出端连接到冗余控制模块（05）的第一信号处理单元（051）的第一AD转换器（0511）的输入端；第二动作电流采样模块（04）包括第二电流传感器（041）、第二I/V电路（042）和第二阻抗匹配电路（043），第二电流采样传感器一次侧以隔离的方式与交流电路三相连接，二次侧连接第二I/V电路，第二I/V电路输出端与第二阻抗匹配电路的输入端连接，第二阻抗匹配电路输出端连接到冗余控制模块的第二信号处理单元的第二AD转换器的输入端。5.如权利要求3所述的电流取电式冗余控制转辙机断相保护器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑞雪，马占奎，刘景松，
申请(专利权)人：柳州辰天科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西,45