安全型开关柜制造技术

本发明专利技术针对目前定子开关柜安全性不够、冗余程度不高的缺点，提出一种安全型开关柜，安全型开关柜电连接至供电设备和用电设备，并且可通信地连接至开合控制器；安全型开关柜通过多条不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据开合信息，选择性地切换至通状态或断状态。即使安全型开关柜与开合控制器之间的多条通信链路中的一路通信链路故障，也可以实现可靠性控制。

Safety switch cabinet

【技术实现步骤摘要】
安全型开关柜
本专利技术涉及开关及控制设备，特别地涉及一种用于轨道交通的安全型开关柜。
技术介绍
开关柜是一种用于传统轨道交通的电气设备，主要作用是在牵引变电所牵引供电系统中进行输电、配电的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要由真空接触器、隔离开关、操作机构和各种保护装置构成。在传统轨道交通牵引供电系统中，在供电线路检修、故障保护的条件下会使用开关柜的开合功能，使用频次不是很高，相应地在运营效率、安全方面，对开关柜的要求也不高。而磁浮交通牵引供电系统中，需通过开关柜给对应的长定子直线电机定子段提供牵引电源，称之为定子开关柜(又称定子开关站、轨旁开关柜)。定子开关柜是将一个牵引区域(两个牵引变电所间)划分为若干个供电区(定子段)，使一个牵引区域等效为一组较短的定子段，因此牵引控制系统驱动的是一个较小的电动机，以减少线路损耗。牵引控制系统根据磁浮车辆运行速度、运营间隔等等条件，开通或关断特定定子开关柜中的真空接触器，用以给长定子直线电机定子段通电、断电，提供车辆运行必要的动力，定子开关柜故障，无论是与上层牵引控制系统的通信协议解析错误，或是定子开关柜内部开关的动作错误，则直接影响运营效率、旅客舒适度等，严重的可能致使车辆无法到达运控既定的辅助停车区而发生安全事故。目前，无论传统轨道交通牵引供电系统使用的开关柜，还是采用长定子直线电机的磁浮交通(上海示范线、德国TRANSRAPID试验线)牵引供电系统使用的定子开关柜，均使用PLC作为其控制设备。PLC控制器是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作控制器，具有逻辑运算、顺序运算、计时、计数等功能，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制开关有序动作。如图1所示，轨道交通牵引控制系统通过串行Profibus通信方式将开关的开合信息发送给开关柜的PLC控制器，PLC控制器再将此开合信息转化为数字量的开合指令信号，控制真空接触器开合，实现向负载供电。带有微机保护功能的开关柜或定子开关柜通过另外一套PLC实现对开关状态监测、交直流采样单元、绝缘监测、防雷装置监测等功能。换言之，开关柜内的两个PLC负责的功能不同，实际上用于控制真空接触器开合、实现向负载供电的PLC控制器与轨道交通牵引控制系统仅有一路通信连接，定子开关柜控制系统的冗余度不高，在单个PLC控制器(控制真空接触器开合的PLC控制器)与牵引控制系统之间的通信故障后，长定子直线电机将丧失能力。
技术实现思路
本专利技术针对目前定子开关柜安全性不够、冗余程度不高的缺点，提出一种安全型开关柜。一种安全型开关柜，安全型开关柜电连接至供电设备和用电设备，并且可通信地连接至开合控制器；安全型开关柜通过多条不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据开合信息，选择性地切换至通状态或断状态；其中当安全型开关柜在通状态时，用电设备能够从供电设备接收电能；并且当安全型开关柜在断状态时，用电设备不能够从供电设备接收电能。优选地，用电设备为磁浮列车的与安全型开关柜对应的牵引电机绕组段，并且开合控制器为磁浮列车的牵引电机控制系统。优选地，安全型开关柜包括多个一级控制器和一个二级控制器，多个一级控制器分别通过不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据开合信息分别生成相应的多个一级开合指令，二级控制器接收多个一级开合指令，并根据多个一级开合指令生成二级开合指令，并且：安全型开关柜根据二级开合指令选择性地在通状态和断状态之间切换。优选地，多个一级控制器为两个比较器，以使得两个比较器和二级控制器构成二乘二取二架构，其中：当二级控制器判断到从两个比较器分别接收的两个一级开合指令相同时，二级控制器生成开合指令。优选地，多个一级控制器为三个控制器，以使得三个控制器和二级控制器构成三取二架构，其中：当二级控制器判断到从三个控制器分别接收的三个一级开合指令中存在两个以上相同的一级开合指令时，二级控制器生成二级开合指令。优选地，安全型开关柜包括接触器，其中：根据二级开合指令，接触器在闭合状态和打开状态之间切换，以使得安全型开关柜相对应地从在通状态和断状态之间切换；并且接触器向二级控制器发送反馈信号，反馈信号指示接触器的状态。优选地，反馈信号为脉冲生命信号、计数信号、电流信号形式的联锁自检信号。优选地，安全型开关柜能够根据反馈信号判断接触器的使用期限，并且在临近接触器的使用期限时发出预警。优选地，二级控制器通过安全输出电路控制接触器的状态；并且接触器通过安全输入电路向二级控制器发送反馈信号。优选地，通信链路采用Profibus、RS485、以太网中的一个或多个。本专利技术的安全型开关柜采用冗余技术，将开关柜作为可信设备纳入磁浮交通系统范畴，采用冗余技术提高系统的可靠性和安全性。附图说明本专利技术的以上
技术实现思路
以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。图1示出现有技术中采用两个功能不同的PLC作为控制设备的定子开关柜的示意图。图2示出本专利技术的安全型开关柜的示意图。具体实施方式以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。针对目前定子开关柜安全性不够、冗余程度不高、无联锁自检功能等缺点，本专利技术提供了一种磁浮交通使用的安全控制定子开关柜。图2示出本专利技术的安全型开关柜的一个实施例的示意图，其中安全型开关柜1电连接至供电设备和牵引电机定子段2，供电设备例如是通过馈电电缆连接到定子开关柜的牵引变电所，牵引变电所通过轨旁的主变电所接收公共电网的电能；并且安全型开关柜1通过网关设备4可通信地连接至牵引电机控制系统3。牵引电机定子段2为本专利技术用电设备的示例，根据具体使用环境的不同，本专利技术的安全型开关柜也可以连接至其它用电设备。此处，当安全型开关柜1在通状态时，牵引电机定子段2能够从供电设备接收电能而产生磁场，以与磁浮列车车上的牵引次级相互作用，产生推动磁浮列车行进的牵引力；并且当安全型开关柜1在断状态时，牵引电机定子段2不能够从供电设备接收电能。牵引电机控制系统3是牵引控制系统的一部分(未示出)，用于实现较高层次的闭环/开环控制和管理功能，包括磁浮列车导引控制、推力控制、定子段换流控制、工作模式选择等。具体地，牵引电机控制系统3能够根据车辆速度、位置等信息实时计算磁浮列车在当前对应的定子段的绝对位置，并且根据速度、位置信息，控制当前对应的定子段和下一定子段的供电通断时间，实现不同的换步要求。本专利技术中，牵引电机控制系统3作为本专利技术中开合控制器的示例实现开合控制器的功能，也可以设置单独的开合控制器。如图2所示，安全型开关柜1包括开关柜控制系统10和真空接触器11，通过使得真空接触器11从闭合状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全型开关柜，所述安全型开关柜电连接至供电设备和用电设备，并且可通信地连接至开合控制器；其特征在于：/n所述安全型开关柜通过多条不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据所述开合信息，选择性地切换至通状态或断状态；其中/n当所述安全型开关柜在所述通状态时，所述用电设备能够从所述供电设备接收电能；并且/n当所述安全型开关柜在所述断状态时，所述用电设备不能够从所述供电设备接收电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种安全型开关柜，所述安全型开关柜电连接至供电设备和用电设备，并且可通信地连接至开合控制器；其特征在于：
所述安全型开关柜通过多条不同的通信链路从开合控制器接收开合信息，并且根据所述开合信息，选择性地切换至通状态或断状态；其中
当所述安全型开关柜在所述通状态时，所述用电设备能够从所述供电设备接收电能；并且
当所述安全型开关柜在所述断状态时，所述用电设备不能够从所述供电设备接收电能。


2.根据权利要求1所述的安全型开关柜，其特征在于：
所述用电设备为磁浮列车的与所述安全型开关柜对应的牵引电机绕组段，并且所述开合控制器为所述磁浮列车的牵引电机控制系统。


3.根据权利要求1所述的安全型开关柜，其特征在于：
所述安全型开关柜包括多个一级控制器和一个二级控制器，
所述多个一级控制器分别通过不同的通信链路从所述开合控制器接收所述开合信息，并且根据所述开合信息分别生成相应的多个一级开合指令，
所述二级控制器接收所述多个一级开合指令，并根据所述多个一级开合指令生成二级开合指令，并且：
所述安全型开关柜根据所述二级开合指令选择性地在所述通状态和所述断状态之间切换。


4.根据权利要求3所述的安全型开关柜，其特征在于：
所述多个一级控制器为两个比较器，以使得所述两个比较器和所述二级控制器构成二乘二取二架构，其中：
当所述二级控制器判断到从所述两个比较器分别接收的两个一级开合指令相同时，所述二级控制器生成所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏军贵，石煜，许义景，陈乐阳，杨丽华，代飞，范祝霞，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43