基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统及方法。采用陀螺仪传感器检测集电杆的姿态，当其与预定姿态数据值阈值不符合时，则进行脱扣操作，不会出现误判现象，能够在集电杆跳脱供电滑触线时及时进行脱扣，断开异常供电，从而保护设备，可以在高架滑触线供电港机设备推广使用。电港机设备推广使用。电港机设备推广使用。

【技术实现步骤摘要】
基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统及方法


[0001]本专利技术属于码头设备领域，尤其涉及到一种基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统及方法。

技术介绍

[0002]码头设备通过集电杆与供电滑触线接触进而通电进行工作，在运行过程中集电杆与滑触线处于滑动连接状态，且会出现跳脱断开的现象，不仅会影响设备的正常运行，还会引发安全事故。
[0003]现有的集电杆状态检测装置有接近感应检测和电压检测两种。接近感应检测因检测面过小，容易出现误检测现象。集电杆碳刷与滑触线接触面存在瞬间接触不充分，会造成电压检测出现失误，随着能量反馈系统的大量普及，将作业时产生的能量经滑触线反馈给电网，使得电压检测也不准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供一种基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统及方法，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统及方法。采用陀螺仪检测集电杆的姿态，当其与预定姿态数据值阈值不符合时，则进行脱扣操作，不会出现误判现象，能够在集电杆跳脱时及时进行脱扣，可以在高架滑触线供电港口推广使用。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其包括：
[0008]四个陀螺仪传感器，其分别设置在每根集电杆上并实时检测每根所述集电杆的当前姿态数据值；
[0009]数据传输单元，其与所述陀螺仪传感器电连接；
[0010]控制器，其内预先存储有每根集电杆的预定姿态数据值阈值，且接收所述数据传输单元发来的当前姿态数据值，当所述当前姿态数据值超出所述预定姿态数据值阈值时判断所述集电杆出现故障，并发出脱扣信号；
[0011]断路器，其设置在所述集电杆与待供电设备之间，且所述断路器与所述控制器电连接并接收所述脱扣信号，断开所述集电杆与所述待供电设备之间的电路。
[0012]优选的是，所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统中，还包括电源，其与所述陀螺仪传感器、所述数据传输单元和所述控制器电连接，所述电源为直流电容电源。
[0013]优选的是，所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统中，所述电源包括：
[0014]连接在交流电源上的电容储能电路；
[0015]连接在所述电容储能电路输出端的整流变压电路，其为所述陀螺仪传感器、所述数据传输单元和所述控制器供电。
[0016]优选的是，所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统中，所述电容储能电路的输出端还设置有断路器电源电路，其与所述断路器电连接，并为其供电。
[0017]优选的是，所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统中，所述数据传输单元为无线信号收发器或数据总线。
[0018]基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护方法，其包括以下步骤：
[0019]预先存储有每根集电杆的预定姿态数据阈值；
[0020]接收陀螺仪传感器实时检测到的每根集电杆的当前姿态数据值；
[0021]比较所述当前姿态数据值和所述预定姿态数据阈值，当任意一根所述集电杆的所述当前姿态数据值超出所述预定姿态数据阈值时，判断为可能出现故障；
[0022]预先设定一波动时间，当间隔所述波动时间后，再次比较所述当前姿态数据值和所述预定姿态数据阈值，当任意一根所述集电杆的所述当前姿态数据值超出所述预定姿态数据阈值时，判断为已出现故障，发出脱扣信号，完成脱扣。
[0023]优选的是，所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护方法中，接收陀螺仪传感器检测到的每根集电杆的当前姿态数据值之前还包括对陀螺仪传感器检测到的数据进行卡尔曼滤波算法优化处理。
[0024]优选的是，所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护方法中，所述卡尔曼滤波处理包括：
[0025]设定一初始卡尔曼增益值；
[0026]接收陀螺仪传感器发来的初始姿态数据值，根据所述初始卡尔曼增益值、所述初始姿态数据值和初始预定姿态阈值计算出初始姿态数据估计值；
[0027]根据所述初始姿态数据估计值和所述初始预定姿态阈值计算出初始姿态数据偏差，并计算出当前卡尔曼增益值作为校正后卡尔曼增益值；
[0028]将所述校正后卡尔曼增益值作为后续计算的初始卡尔曼增益值进行计算，进而得到每个时刻的姿态数据估计值，并将其作为集电杆的当前姿态数据值。
[0029]本专利技术具有以下有益效果：
[0030]采用陀螺仪传感器进行集电杆的三维姿态检测，检测数据准确；
[0031]工作电源采用直流电容电源，能够稳定的为整个系统进行供电。
[0032]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0033]图1为本专利技术提供的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统的一个实施例的架构图；
[0034]图2为本专利技术提供的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统的一个实施例中的直流电容电源的电路图；
[0035]图3为本专利技术提供的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护方法的流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文
字能够据以实施。
[0037]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0038]如图1所示，本专利技术提供一种基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其包括：
[0039]四个陀螺仪传感器，其分别设置在每根集电杆上并实时检测每根所述集电杆的当前姿态数据值；
[0040]数据传输单元，其与所述陀螺仪传感器电连接，其为RF/485/CAN收发器，可以采用其中任何一种；
[0041]控制器，其内预先存储有每根集电杆的预定姿态数据值阈值，且接收所述数据传输单元发来的当前姿态数据值，当所述当前姿态数据值超出所述预定姿态数据值阈值时判断所述集电杆出现故障，并发出脱扣信号；
[0042]断路器，其设置在所述集电杆与待供电设备之间，且所述断路器与所述控制器电连接并接收所述脱扣信号，断开所述集电杆与所述待供电设备之间的电路。
[0043]在本专利技术提供的所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统的一个实施例中，还包括电源，其与所述陀螺仪传感器、所述数据传输单元和所述控制器电连接，所述电源为直流电容电源。
[0044]如图2所示，在本专利技术提供的所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统的一个实施例中，所述电源包括：
[0045]连接在交流电源上的电容储能电路，即超级电容储能部分；
[0046]连接在所述电容储能电路输出端的整流变压电路，其为所述陀螺仪传感器、所述数据传输单元和所述控制器供电，即工作电源。
[0047]在本专利技术提供的所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其特征在于，包括：四个陀螺仪传感器，其分别设置在每根集电杆上并实时检测每根所述集电杆的当前姿态数据值；数据传输单元，其与所述陀螺仪传感器电连接；控制器，其内预先存储有每根集电杆的预定姿态数据值阈值，且接收所述数据传输单元发来的当前姿态数据值，当所述当前姿态数据值超出所述预定姿态数据值阈值时判断所述集电杆出现故障，并发出脱扣信号；断路器，其设置在所述集电杆与待供电设备之间，且所述断路器与所述控制器电连接并接收所述脱扣信号，断开所述集电杆与所述待供电设备之间的电路。2.如权利要求1所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其特征在于，还包括电源，其与所述陀螺仪传感器、所述数据传输单元和所述控制器电连接，所述电源为直流电容电源。3.如权利要求2所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其特征在于，所述电源包括：连接在交流电源上的电容储能电路；连接在所述电容储能电路输出端的整流变压电路，其为所述陀螺仪传感器、所述数据传输单元和所述控制器供电。4.如权利要求3所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其特征在于，所述电容储能电路的输出端还设置有断路器电源电路，其与所述断路器电连接，并为其供电。5.如权利要求1所述的基于陀螺仪的集电杆跳零及缺相保护系统，其特征在于，所述数据传输单元为无线信号收发器或数据总线。6.基于陀...

【专利技术属性】
技术研发人员：周堃，钱伟文，祁延年，张建，黄晓华，
申请(专利权)人：上海诚控电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：