專利名稱：自動排流柜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動控制設備，特別是指直流牽引回流系統(tǒng)雜散電流的排流控制設備。自動排流柜適用于直流牽引的地鐵或輕軌的牽引變電所，使地下金屬結(jié)構(gòu)或金屬管道里流通的雜散電流通過本設備返回到變電所的負極柜，減少雜散電流的腐蝕。
背景技術：
目前城市軌道系統(tǒng)的牽引方式大多采用直流電力牽引，列車所需電流由牽引變電所提供，通過接觸網(wǎng)(架空線或接觸軌)向列車送電，并通過走行軌作為牽引電流回路，返回到牽引變電所。走行軌鋪設在軌枕、道渣和大地上，由于軌枕等的絕緣不良和大地的導電性，部分電流流入大地，并在某些地方重新流回鋼軌和牽引變電所。走行鋼軌中的牽引電流越大或鋼軌對地面的絕緣程度越差，地下電流也就相應越大，這種電流又稱為地下迷流或雜散電流。如果在軌道系統(tǒng)附近埋有地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、管道、電纜和任何其他金屬結(jié)構(gòu)件時，一部分地下雜散電流就會從導電的金屬件上流過。在列車附近的雜散電流從鋼軌流向金屬體，使金屬體對地電位形成陰極區(qū)。在變電所附近，雜散電流從金屬流回鋼軌和變電所，金屬體對地電位形成陽極區(qū)。在陽極區(qū)，雜散電流從金屬流出的地方將出現(xiàn)電解現(xiàn)象， 這種電解現(xiàn)象使金屬物體溫度升高，加速了金屬物體的腐蝕。在長期的電腐蝕作用下，地下金屬物體將受到嚴重的損壞。若地下雜散電流流入電氣接地裝置，又將引起過高的接地電位，導致某些設備無法正常工作。同時雜散電流過大時將產(chǎn)生對地電壓，嚴重時可危及人身安全，地下雜散電流及其影響是直流牽引供電系統(tǒng)中必須高度重視的問題。我國在早期建設的地鐵(輕軌)系統(tǒng)由于對雜散電流的危害認識不足，有部分線路只是有簡單的防護措施，現(xiàn)在正在改造。對于雜散電流的控制目前應用最為廣泛的方式是采用極性排流裝置，但排流裝置若一直投入又會增加軌道的電壓值，跟人身安全帶來危險， 合理選擇排流裝置的投入時刻和排流時間是一個關鍵的技術，需要由雜散電流測試的數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后決定。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有排流柜的不足，本發(fā)明提供一種新型自動排流柜，該裝置能在運行期間進行在線測試，自動判斷投入時刻和排流時間。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是自動排流柜由現(xiàn)場傳感器、極性排流裝置、排流控制器和排流控制軟件組成。現(xiàn)場傳感器安裝于變電所附近的軌道沿線，負責測試軌道電位、埋地金屬結(jié)構(gòu)的極化電位和參比電極本體電位等參數(shù)，測量信號由現(xiàn)場傳感器將所有測量參數(shù)由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后通過通信電纜傳送至自動排流柜的排流控制器；排流控制器安裝于自動排流柜內(nèi)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有測量模塊、通信模塊、控制模塊、顯示模塊、排流觸發(fā)模塊等，負責將現(xiàn)場測量的參數(shù)經(jīng)過計算處理后按照給定的策略控制極性排流裝置，利用觸發(fā)模塊發(fā)送脈沖控制相應排流回路的導通和關斷，實時顯示排流裝置的運行情況并記錄所有相關信息，排流控制器的通信模塊一般有兩個通信口，一個用于接收現(xiàn)場傳感器的測量數(shù)據(jù)，另一個可以和變電站綜合自動化(SCADA)系統(tǒng)的通信接口相連，用于上傳自動排流柜的運行信息和相關數(shù)據(jù)；極性排流裝置由多路排流回路組成，現(xiàn)場需要進行排流防護的金屬結(jié)構(gòu)由引出線引至對應排流回路的引入端，每路排流回路由可控半導體元件、測量互感器和可變限流電阻組成。排流柜控制器還帶有3個繼電器，可以給上級需要的開閉信號。自動排流柜的排流控制器帶有控制操作軟件，軟件可以接收并記錄由現(xiàn)場傳感器發(fā)送的測量數(shù)據(jù)，也可主動命令現(xiàn)場傳感器實時發(fā)送測量數(shù)據(jù)；在軟件中可以選定一種或多種控制策略作為自動排流柜的運行方式，也可以停止自動控制，由現(xiàn)場人員或上級系統(tǒng)下發(fā)控制命令，軟件還記錄各排流回路的運行狀態(tài)信息；軟件通過權(quán)限分類可以讓登錄人員具有不同的操作權(quán)限，并且軟件采用數(shù)據(jù)庫方式自動記錄操作信息和運行信息。本發(fā)明的有益效果是，設計的自動排流柜可以根據(jù)現(xiàn)場實際的雜散電流量確定排流時刻和排流持續(xù)時間，并且雜散電流現(xiàn)場測試參數(shù)由現(xiàn)場傳感器完成測量，以數(shù)字信號形式傳送到排流控制器，提高了測試精度，簡化了系統(tǒng)接線，擴大了應用范圍。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中現(xiàn)場傳感器安裝在直流牽引系統(tǒng)的軌道沿線；排流控制器和極性排流裝置安裝于牽引變電所；現(xiàn)場傳感器通過通信電纜和排流控制器通信，排流控制器通過SCADA系統(tǒng)通信接口和SCADA系統(tǒng)通信，極性排流裝置受排流控制器的控制。
附圖2是本發(fā)明專利中傳感器的工作原理圖。圖中介紹傳感器在現(xiàn)場測量結(jié)構(gòu)鋼電壓、軌道電壓以及外接參比電極(地下)的工作原理。
附圖3是極性排流裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中排流回路根據(jù)現(xiàn)場的實際需要設置，各路結(jié)構(gòu)相同，圖中1是半導體元件，2是阻容吸收模塊，3是半導體元件的觸發(fā)信號，4是排流電流測試接線端子，5是可調(diào)限流電阻，6是排流電電壓測試接線端子。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。在附圖1中，根據(jù)測試位置的不同，現(xiàn)場傳感器可以分為兩類，測試道床結(jié)構(gòu)鋼筋的主排流網(wǎng)雜散電流的道床傳感器和測試隧道結(jié)構(gòu)鋼筋輔助排流網(wǎng)雜散電流的側(cè)壁傳感器。每個自動排流柜根據(jù)排流要求的不同，所帶傳感器數(shù)量也不同，一般為1-64個。自動排流柜在工作時，由現(xiàn)場傳感器將所測信號通過通信網(wǎng)絡的電纜傳送到排流控制器，這個通信網(wǎng)絡可以是CAN總線型拓撲網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在附圖2中，現(xiàn)場傳感器在測試雜散電流相關參數(shù)時，需要一個標準電位，在現(xiàn)場可由參比電極提供，一般采用鉬/氧化鉬參比電極，每個現(xiàn)場傳感器都配備一個參比電極提供標準電位。各個部分均帶有輸入信號、輸入電源、輸出信號保護等自身保護單元，每部分出現(xiàn)故障均可在排流控制器上顯示并報警。排流控制器根據(jù)測量的信號進行計算處理，確定啟動的排流回路和排流持續(xù)時間，可單獨控制一條回路或則多條回路同時排流。半導體元件需要有專門的驅(qū)動模塊來驅(qū)動和控制，排流控制器控制驅(qū)動模塊觸發(fā)控制排流回路中半導體元件的導通和關斷從而實現(xiàn)排流。排流控制器通訊接口可擴展，能滿足各種接口傳輸，通過SCADA系統(tǒng)通信接口和 SCADA系統(tǒng)通信。極性排流裝置受排流控制器的控制。現(xiàn)場傳感器安裝在直流牽引系統(tǒng)的軌道沿線，排流控制器和極性排流裝置安裝于牽引變電所。在附圖3中，半導體元件1可以選用半控元件或全控元件，比如可控硅、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或集成門極換流晶閘管(IGCT)。排流電流測試4互感器部分可以選用霍爾元件。雜散電流由引出線經(jīng)過IGBT流向電阻，最后回到牽引變電所負母線。排流控制器根據(jù)各個現(xiàn)場傳感器傳輸?shù)碾s散電流信號，分析處理，根據(jù)排流策略，通過控制半導體元件的導通角來控制電流的大小和時間長短。從而達到自動排流的目的。
權(quán)利要求
1.一種自動排流柜，其特征是自動排流柜由現(xiàn)場傳感器、排流控制器和極性排流裝置組成；由現(xiàn)場傳感器測量的雜散電流信號輸送到排流控制器；排流控制器接收數(shù)據(jù)后， 進行判斷處理，根據(jù)排流策略，控制極性排流裝置排流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動排流柜，其特征是現(xiàn)場傳感器裝設于軌道沿線，排流控制器和極性排流裝置裝設于牽弓I變電所。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動排流柜，其特征是現(xiàn)場傳感器和排流控制器之間通過專用通信電纜聯(lián)系，排流控制器和監(jiān)控系統(tǒng)之間通過變電所綜合自動化(SCADA)的通信通道聯(lián)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動排流柜，其特征是自動排流柜的排流控制器帶有顯示設備和操作控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動排流柜，其特征是自動排流柜的測試雜散電流的現(xiàn)場傳感器可以分為兩類，測試道床結(jié)構(gòu)鋼筋的主排流網(wǎng)使用的道床傳感器和測試隧道結(jié)構(gòu)鋼筋的輔助排流網(wǎng)使用的側(cè)壁傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動排流柜，其特征是自動排流柜的現(xiàn)場傳感器將現(xiàn)場測量的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后進行傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動排流柜，其特征是可以通過排流控制器的軟件選擇排流控制方式和排流柜運行方式。
全文摘要
一種用于直流牽引雜散電流防護的方法，由現(xiàn)場傳感器、排流控制器、極性排流裝置組成，可以自動控制排流時刻和排流持續(xù)時間。現(xiàn)場傳感器裝設于軌道沿線，排流控制器和極性排流裝置裝設于牽引變電所，現(xiàn)場傳感器和排流控制器之間通過專用通信電纜通信，排流控制器可通過變電所綜合自動化(SCADA)的通信通道向監(jiān)控系統(tǒng)提供排流柜運行信息和數(shù)據(jù)，排流控制器根據(jù)測量數(shù)據(jù)控制極性排流裝置半導體元件的導通和關斷，實現(xiàn)自動排流控制。本方法結(jié)構(gòu)簡單，安全性能高，可以實時的對雜散電流進行補償。
文檔編號B60M5/00GK102529749SQ201210002590
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:徐州潤澤電氣有限公司