一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置的制造方法
【专利摘要】一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置，包括若干对取电碳刷，在取电碳刷的连接线上均套设电流互感器；电流互感器电联接多功能电源监控模块；多功能电源监控模块包括模数转换模块、以及顺序电联接的电压取样模块、整流模块、比例转换模块、中央处理器、输出报警模块；每条连接线均与模数转换模块电联接。其优点是：多功能电源监控模块集接地故障、相不平衡、缺相、相序紊乱、空载、过载、连接断开等多种检测于一身，可检测每个碳刷是否带电以及具有单相过载报警、单相空载报警、单芯线过流报警、单相间两芯线电流不平衡报警、相序检测、缺相报警、接地检测等，可实现根据输入端口的电流值变化判断自动取电装置连接是否正常。
【专利说明】
一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置。
【背景技术】
[0002]现有滑触线取电系统正常工作时，当碳刷在滑触线内高速运行时，有时会出现碳刷掉出滑线的情况;如果碳刷掉出滑线而不被发现，并且取电系统继续向前运行，碳刷将会把滑线拉坏并且导致重大的损坏。所以对碳刷是否掉出滑线的情况需要做实时监控。对于单相线单臂的滑线取电系统，一般使用相序继电器等电气元件就可以实现检查。但是对于集装箱龙门吊等大型设备一般都为单相线多臂的滑触线取电系统。对于这类取电系统，如继续使用上述监控装置，当其中的一相的一个碳刷掉出滑线时，其系统供电回路仍然表现为正常，所以相序继电器等设备也不会检测到异常，而且滑线仍然能继续运动。这种情况下势必将导致碳刷把滑线拉坏。所以，通过检测碳刷取电系统中的各个相电压的电压值和相序角等参数来监控，对单相多臂的取电系统是没有作用的。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种可靠性高、安全的单相多臂的滑触线取电系统监测装置。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置，包括若干对取电碳刷，其特征在于:在所述每对取电碳刷的连接线上，均套设一电流互感器;所述电流互感器电联接一多功能电源监控模块;所述多功能电源监控模块包括一电压取样模块，所述每条连接线均与所述电压取样模块电联接。
[0005]优选的，所述多功能电源监控模块还包括:一模数转换模块，用于将所述电流互感器输入的模拟数值，转换成数字量;一整流模块，将所述电压取样模块输入的交流电压转换成直流电压;一比例转换模块，将所述整流模块输入的直流电压等比例地降低到中央处理器能够使用的电压;一中央处理器，用于比较经过所述比例转换模块处理后输入的电流数据和电压数据;一报警输出模块，用于将所述中央处理器输出的报警信号，以继电器触点的形式输出。所述模数转换模块电联接所述中央处理器;所述电压取样模块、整流模块、比例转换模块、中央处理器、报警输出模块，依次顺序电联接;所述电流互感器分别电联接所述模数转换模块。
[0006]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明中的多功能电源监控模块集接地故障、相不平衡、缺相、相序紊乱、空载、过载、连接断开等多种检测于一身，可以检测每一个碳刷是否带电以及具有单相过载报警、单相空载报警、单芯线过流报警、单相间两芯线电流不平衡报警、相序检测、缺相报警、接地检测等功能；电流平衡设计、门槛值可以根据不同起重设备进行调整，不平衡比例也可以根据不同起重设备进行调整；一个多功能电源监控模块可以实现三种工况下的相序检测，三种工况的选择可以通过产品上的数码显示和按钮选择;缺相检测功能，可以实现重型港口起重设备低架滑触线双碳刷架自动取电装置特殊的工况要求，即一组取电碳刷架未接入2秒(时间可以0-10秒内设定)内正常状态;接地检测功能适用于PE、N分开的供电系统和PEN公用的供电系统，两种供电系统可以通过产品上数码显示和按钮选择;供电电路空载检测，门槛值可以根据使用工况设定;过载报警时间与供电电路电流成反时间比例，比例值可以根据使用工况设定；多功能电源监控模块可以实现根据输入端口的电流值变化判断自动取电装置连接是否正常。
【附图说明】
[0007]图1是本发明实施例的结构框图。
[0008]图中标记为:
1、取电碳刷;2、连接导线;3、电流互感器;4、多功能电源监控模块;41、模数转换模块；42、整流模块;43、比例转换模块;44、中央处理器;45、电压取样模块；
46、报警输出模块。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述:
实施例一
如图1所示，一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置，包括若干对取电碳刷1、多功能电源监控模块4，取电系统每一臂的滑触线上设置一对取电碳刷I;在每对取电碳刷I的连接导线2上，均套设电流互感器3;电流互感器3均分别电联接多功能电源监控模块4;
多功能电源监控模块4包括:模数转换模块41、整流模块42、比例转换模块43、中央处理器44、电压取样模块45、报警输出模块46，模数转换模块41电联接中央处理器44 ；电压取样模块45、整流模块42、比例转换模块43、中央处理器44、报警输出模块，依次顺序电联接；电流互感器3分别电联接模数转换模块41;每条连接导线2均与电压取样模块45电联接；
模数转换模块41，用于将电流互感器3输入的模拟数值，转换成数字量;整流模块42，将电压取样模块45输入的交流电压转换成直流电压；比例转换模块43，将整流模块42输入的直流电压等比例地降低到中央处理器44能够使用的电压；中央处理器44，用于比较经过比例转换模块43处理后输入的电流数据和电压数据;报警输出模块46，用于将中央处理器44输出的报警信号，以继电器触点的形式输出。
[0010]中央处理器44的功能:将单路出入的电流参数进行和其他电流参数进行比对，当发现和该路为同相的电流值在设定时间内相差比例或者数值超过设定值时就认为该碳刷掉落;当同相电路输入电流中和与其他相的总和相比较数值在设定的时间内超过设定值或者比例时认为该取电系统用电不平衡，报故障;通过对输入三相的电流值和电压值的计算可以得出用电系统的功率和判断用电系统是否在工作;通过对输入的三相电的电压判断用电系统是否相序故障，是否电压过压或者欠压。
[0011]电流互感器3采集所有相各个取电碳刷I的电流，通过检测单个取电碳刷I中有无电流来实现检测单个取电碳刷I是否掉离滑触线;各连接导线2经电压取样模块5电联接多功能电源监控模块4，用于检测电源是否相序平衡，是否所有相线、地线掉电。
[0012]本发明的工作原理与工作过程如下:
如图1所示，一、检测每一个取电碳刷I是否带电:1、取电碳刷I通过电流互感器3接入多功能电源监控模块4的输入端口，多功能电源监控模块4中设定取电碳刷I脱线临界电流值，临界电流值CbC为0.0lA-0.2A(电流互感器二次侧值)之间的某个值，这个值可以由客户在使用现场通过按钮设定，每0.0lA为一个档位。2、如果从交流互感器3输入端的电流持续时间CbI大于临界值(在CbI时间内至少扫描5次此端口数据)，则设定状态为I，反之为O。CbI为0-10秒可以现场设定。3、多功能电源监控模块4上有一个输入端口，此端口接收起重机的控制(控制电压24VDC)，如果此端口有输入为I，则碳刷检测报警模块46按照上述逻辑检测报警;如果此端口为0，则碳刷检测报警不被激活。4、比较6个电流互感器3上的输入端口的电流状态，如果6组状态相同，则视为正常;如果有任意一组数据小于临界值，那么判断是否另一个碳刷与之同相的电流值大于CBA(CBA为3-90A可调)如果大于CBA，则报警，如果小于CBA则不报警。5、数据处理采用6个12位或以上的AD，CPU端采集数据精度达到0.001AA、多功能电源监控模块4上的6组电流源输入会出现瞬间I组或者3组为零的情况，如果会导致多功能电源监控模块4报取电碳刷I出故障，则为误报，这种情况下应通过软件或者硬件设计处理，使之不要报取电碳刷I故障。7、以为起重机有很多变频设备，所以多功能电源监控模块4的电源输入会被谐波干扰，可能会导致采集的信号畸变、失真，这种情况下应通过软件或者硬件设计处理，使之不要报碳刷故障。
[0013]二、过载报警:1、每相(2对取电碳刷I累加)的额定电流设定为为150A-400A，电流互感器3上的二次侧为1.5-4A，相监控板上的这个额定电流值CbO可以由客户在现场通过按钮设定，每0.1A为一档。2、过载电流与时间成反比关系:即当输入电流为5倍额定电流且持续时间超过3秒则报警；当输入电流为4倍额定电流且持续时间超过5秒则报警;当输入电流为3倍额定电流且持续时间超过10秒则报警；当输入电流为2倍额定电流且持续时间超过20秒则报警。
[0014]三、空载报警:如果6组输入电流值均小于或者等于设定的空载电流门槛值CbNdf续检测2秒后，仍然没有改变状态，则输出空载报警信号，报警灯亮。2、空载电流门槛值CbN为O-1A(电流互感器3的二次侧电流值)可调，每0.05A—档。可由客户在现场通过按钮调整。
3、空载信号只为报警信号，但不是故障信号，即有空载信号时，“正常”继电器吸合，输出信号，指不灯壳。
[0015]四、电流平衡:当RTG电流大于CBE(CBE是10-250A，即取电碳刷I检测电流为0.Ι-Ο.9A)，如果同相 2 对取电碳刷 I 的电流比值大于电流平衡设定比例值 Cbb，持续检测 2 秒钟，如果仍然存在，则输出电流不平衡报警，报警灯亮;CBE可以现场通过按钮设定，每5A—档。
3、当RTG电流值小于30A时，不检测电流平衡。4、电流平衡比例值Cbb为30-100%之间可以通过按钮设定，每10%为一档。5、当有掉取电碳刷I故障时，不检测电流平衡功能。
[0016]五、相序检测:1、多功能电源监控模块4上有两组动力线端口；每组包括3个动力线检测端子和I个接地检测端子。2、为了适用3种工况，需要在硬件设定3种选择，可以由客户根据实际情况在现场通过电路板上的某个开关选择:1)如果2组此接口都没有接线，不用检测此功能，视为正常(适用于美国项目，此端口不接线)，这个选择在电路板上标注为US;2)如果I组此端口没有接线，那么对于没接线的端口不用检测此功能，视为正常;对于接线的端口按照如下第3项逻辑检测报警(适用于国内项目，I个端口不接线)，这个选择在电路板上标注为CN;3)如果2组此端口都有接线，按照如下3、4项逻辑检测报警。(适用于马来西亚项目，2个端口都接线)，这个选择在电路板上标注为EU』、每组3相动力线按照某个顺序接入电路，如果任意2相相角不等于120度，持续检测2秒，如果任然不等于120度，则输出报警信号，报警灯亮(2组输入端口共用一个输出报警)。4、如果每组的3相动力线之间的相角都为120度，那么再比较两组的端子A的相角差，如果不为零，则输出报警信号，报警灯亮。
[0017]六、缺相报警:1、为了适用3种工况，需要在硬件设定3种选择，可以由客户根据实际情况在现场通过按钮在数码管上选择:I)如果2组此接口都没有接线，按照如下2项逻辑检测报警(适用于美国项目，此端口不接线)；2)如果I组此端口没有接线，按照如下3项逻辑检测报警(适用于国内项目，I个端口不接线)；3)如果2组此端口都有接线，按照如下4项逻辑检测报警。(适用于马来西亚项目，2个端口都接线)。2、当3相动力线接口，都没有输入，视为正常，不产生报警。3、我们定义为I，2两组，当第I组没有时，视为正常，不产生报警;当第2组I相或者2相没有输入时侧持续检测2秒，如果仍然没有输入，则输出缺相报警信号，报警灯亮。“正常”继电器失电。当检测到缺相时，应延时几秒报警。延时时间为1-5秒，可以根据现场的实际情况在现场用按钮设定，1-5秒分为10档，每0.5秒一档。当缺相状态消失后，缺相报警继电器自动断开，故障信号自动消失。“正常”继电器自动得电。4、2组的3相动力线接口，如果任意I相或者2相没有输入(I相是指同一相的2个碳刷都没有输入)，侧持续检测2秒，如果仍然没有输入，则输出缺相报警信号，报警灯亮。“正常”继电器失电。当缺相状态消失后，缺相报警继电器自动断开，故障信号自动消失。“正常”继电器自动得电。
[0018]以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种单相多臂的滑触线取电系统监测装置，包括若干对取电碳刷，其特征在于:在所述每对取电碳刷的连接线上，均套设一电流互感器;所述电流互感器电联接一多功能电源监控模块;所述多功能电源监控模块包括一电压取样模块，所述每条连接线均与所述电压取样模块电联接。2.根据权利要求1所述的单相多臂的滑触线取电系统监测装置，其特征在于:所述多功能电源监控模块还包括: 一模数转换模块，用于将所述电流互感器输入的模拟数值，转换成数字量； 一整流模块，将所述电压取样模块输入的交流电压转换成直流电压； 一比例转换模块，将所述整流模块输入的直流电压等比例地降低到中央处理器能够使用的电压； 一中央处理器，用于比较经过所述比例转换模块处理后输入的电流数据和电压数据； 一报警输出模块，用于将所述中央处理器输出的报警信号，以继电器触点的形式输出；所述模数转换模块电联接所述中央处理器;所述电压取样模块、整流模块、比例转换模块、中央处理器、报警输出模块，依次顺序电联接;所述电流互感器分别电联接所述模数转换模块。
【文档编号】G01R29/18GK105842567SQ201610350435
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】常冬芝, 徐鸿儒
【申请人】厦门义兰德机电工程有限公司