专利名称：一种地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地铁直流牵引供电系统的技术领域，尤其涉及一种地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置。
背景技术：
随着我国经济的发展，城市轨道交通，尤其是地铁，作为一种交通工具也迅速发展，并被越来越广泛的应用。我国直流牵引供电系统的研制与开发起步较晚，目前还没有厂家进行完善的开发和生产，所以直流牵引供电系统的保护将成为一个研究的热点问题。采用直流供电的城市轨道交通，其核心的技术是直流供电系统化的控制和保护装置，为地铁直流牵引供电系统的安全可靠运行提供保障的。所以在保证直流牵引供电系统安全可靠地向列车供电方面，其保护发挥了极其重要的作用。直流供电系统包了括直流开关柜、控制和保护系统、直流电缆、接触网等。其中控制和保护系统对确保轨道交通的安全、可靠的运行具有举足轻重的作用。它一方面确保向地铁列车提供安全可靠的供电，减少甚至消除不必要的停电时间，从而提高经济效益；另一方面在直流牵引供电系统发生故障的情况下，应有选择性地迅速切除故障，以保证列车、设备和旅客的人身安全。除了可靠性的要求之外，直流牵引供电保护系统必须在系统发生故障时快速、准确地切除故障，同时还要避免列车正常运行时一些电气参数的变化引起保护装置误跳闸。此外，在有效切除远端短路故障以及区分机车启动电流和远端短路等问题上，依然值得深入研究。
发明内容
本实用新型目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种体积小、成本低、功耗小、故障率低、运行稳定可靠的地铁直流牵引馈线保护装置，具体有以下技术方案实现:所述地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置，与通用继电器连接，包括微处理器模块、信号采集模块、开入开出模块、通讯模块、显示与控制模块以及电源模块，所述数据采集模块、开入输出模块、通讯模块、显示与控制模块分别与微处理器模块连接。所述馈线保护装置的进一步设计在于，所述微处理器模块包括DSP TMS320LF2407芯片与单片机S3C44B0X，所述TMS320LF2407芯片与单片机S3C44B0X通过双口 RAM接口连接。所述馈线保护装置的进一步设计在于，所述通信模块由RS232总线与GPRS终端连接组成，所述GPRS终端由GPRS短信模块与SM卡连接组成。所述馈线保护装置的进一步设计在于，所述通信模块包括RS232总线、GPRS短信模块以及SM卡。所述馈线保护装置的进一步设计在于，所述数据采集模块包括互感器、信号调理电路以及AD转换芯片。所述馈线保护装置的进一步设计在于，所述显示与控制模块包括显示屏与通用按键集成电路，所述显示屏与通用按键集成电路分别与单片机S3C44B0X连接。[0010]所述馈线保护装置的进一步设计在于，所述信号调理电路中包括倍频电路，所述倍频电路包括模拟多路开关电路、分频器以及锁相环集成电路，所述模拟多路开关电路、分频器以及锁相环集成电路依次连接。本实用新型的优点如下:所述馈线保护装置体积小、成本低、功耗小、故障率低、运行稳定可靠，同时本实用新型还将GPRS模块嵌入到装置中，有多种通讯方式，可以灵活的满足馈线自动化系统的需要，同时本地铁直流牵引馈线保护装置采用功能模块化设计，便于系统的更新与升级。
图1为所述地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置的结构示意图。图2为信号调理电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型方案进行详细说明。对照图1-2，本实施例提供的地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置，与通用继电器连接，包括微处理器模块、信号采集模块、开入开出模块、通讯模块、显示与控制模块以及电源模块，数据采集模块、开入输出模块、通讯模块、显示与控制模块分别与微处理器模块连接。微处理器模块包括DSP TMS320LF2407芯片与单片机S3C44B0X，TMS320LF2407芯片与单片机S3C44B0X通过双口 RAM接口连接。通信模块由RS232总线与GPRS终端连接组成，GPRS终端由GPRS短信模块与SM卡连接组成。通信模块包括RS232总线、GPRS短信模块以及SM卡。数据采集模块包括互感器、信号调理电路以及AD转换芯片。显示与控制模块包括显示屏与通用按键集成电路，显示屏与通用按键集成电路分别与单片机S3C44B0X连接。信号调理电路包括 一倍频电路，所述倍频电路包括模拟多路开关电路、分频器以及锁相环集成电路，模拟多路开关电路、分频器以及锁相环集成电路依次连接。本实施例中，模拟多路开关电路采用⑶405IB芯片，分频器为⑶4040，锁相环集成电路采用⑶4046芯片，二进制分频器CD4040的前端设计了一个用于通道选择的模拟多路开关电路，由此改进传统的锁相倍频电路，当接收到修改采样点数的指令时，通过STM32单片机执行I/O输出来控制模拟开关的三位地址码，执行对应的通道切换，以实现不同的分频控制，得到不同倍率的输出信号作为A/D触发信号，同时通过软件内部修改运算数组的大小，最终实现了实时在线修改系统采样频率的控制功能。数据采集模块将馈线网络上的实时模拟数据转换成数字数据传递给TMS320LF2407芯片，TMS320LF2407芯片首先根据预设的保护算法对接收到的数字数据进行分析判断，得到馈线网络的运行状态，TMS320LF2407芯片然后根据预设的保护逻辑、馈线网络的运行状态和开入开出模块的输入数据控制通用继电器模块，作出相应的动作，TMS320LF2407芯片同时控制通讯模块与主控计算机进行通讯，完成信息的传送和交换。地铁直流牵引供电系统整体结构，包括IOkV交流配电线路，牵引变电所，轨道、馈电线、机车、回流线等部分。牵引变电所作用是直流牵引变电所从双电源受电，整流机组变压器降压、分相，然后按一定的整流接线方式由大功率硅整流器把三相交流电变为直流电向电力列车供电。牵引网是沿线路铺设的为电力机车提供电能的装置，简单的牵引网包含了轨道和大地、馈电线、接触网、回流线。牵引电流从牵引变电所主变压器流出，经由馈电线、接触网供给电力机车，然后沿轨道和大地、回流线流回牵引变电所主变压器。轨道非电力牵引情况下只作为列车导轨；电力牵引时还需完成导通回流任务，是电路的一部分。馈电线用来连接牵引变电所和接触网的导线，把经牵引变电所变换成合乎牵引制式用的电能馈送给接触网。接触网是一种悬挂在轨道上方但与之保持一定距离的链形或单导线的输电网。电力机车的受电弓和接触网滑动接触取得电能。工作特点是:没有备用，无法应用备用措施，一旦接触网故障，整个供电区间全部停电；由于经常处于动态运行状态与受电器的机械作用，使接触网在这些震动、摩擦、电弧、污染等状态中发生故障的可能性较一般电力线路的故障率高很多；回流线是连接导轨和牵引变电所主变压器接地相之间的导线，是将轨道、地中的回路电流导入牵引变电所。电流检测元件接在接触网开关柜外壳和变电所接地网之间，有一个能承受IOOkA短路电流、电阻为0.15Π1Ω的分流器与之并联。直流系统正常运行情况下，电流检测回路没有电流通过。一旦任何一个直流设备内正极对外壳短路时，接地电流通过电流检测元件流入地网，再通过钢轨与地之间的绝缘泄漏电阻(或排流柜)回到钢轨(负极)。当接地电流达到整定值时，电流检测元件动作，跳开33kV断路器及所有直流断路器。故障排除后，需人工复归框架保护，断路器才能重新投入。电压检测元件一端接于直流电源负极，另一端接设备外壳。测量电压时，
0.15πιΩ的分流器形成的电压可忽略不计。电压检测元件由两段组成:1段报警，Π段跳闸。当直流设备内正极对外壳短路时，地电位升高，电压检测元件会在钢轨和地之间检测到一个电压，并且将检测到的这个电压值与电压检测元件整定值相比较。当这个检测电压值大于电压检测元件整定值时，电压检测元件以整定时间动作，同电流检测元件相同，断开所有直流断路器，并且通过双边跳联保护使相邻牵引变电所向相同供电区段供电的断路器断路。与电流检测元件一样，故障排除后，需人工复归框架泄漏保护，断路器才能重新投入。本实施例提供的馈线保护装置体积小、成本低、功耗小、故障率低、运行稳定可靠，同时本实用新型还将GPRS模块嵌入到装置中，有多种通讯方式，可以灵活的满足馈线自动化系统的需要，同时本地·铁直流牵引馈线保护装置采用功能模块化设计，便于系统的更新与升级。
权利要求1.一种地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置，与通用继电器连接，其特征在于，包括微处理器模块、信号采集模块、开入开出模块、通讯模块、显示与控制模块以及电源模块，所述数据采集模块、开入输出模块、通讯模块、显示与控制模块分别与微处理器模块连接。
2.根据权利要求1所述的馈线保护装置，其特征在于，所述微处理器模块包括DSPTMS320LF2407芯片与单片机S3C44B0X，所述TMS320LF2407芯片与单片机S3C44B0X通过双口 RAM接口连接。
3.根据权利要求1所述的馈线保护装置，其特征在于，所述通信模块由RS232总线与GPRS终端连接组成，所述GPRS终端由GPRS短信模块与SM卡连接组成。
4.根据权利要求1所述的馈线保护装置，其特征在于，所述通信模块包括RS232总线、GPRS短信模块以及SIM卡。
5.根据权利要求1所述的馈线保护装置，其特征在于，所述数据采集模块包括互感器、信号调理电路以及AD转换芯片。
6.根据权利要求2所述的馈线保护装置，其特征在于，所述显示与控制模块包括显示屏与通用按键集成电路，所述显示屏与通用按键集成电路分别与单片机S3C44B0X连接。
7.根据权利要求5所述的馈线保护装置，其特征在于，所述信号调理电路中包括倍频电路，所述倍频电路包括模拟多路开关电路、分频器以及锁相环集成电路，所述模拟多路开关电路、分频器以及锁相环 集成电路依次连接。
专利摘要本实用新型涉及一种地铁直流牵引供电系统的馈线保护装置，与通用继电器连接，包括微处理器模块、信号采集模块、开入开出模块、通讯模块、显示与控制模块以及电源模块，所述数据采集模块、开入输出模块、通讯模块、显示与控制模块分别与微处理器模块连接。其有益效果为所述馈线保护装置体积小、成本低、功耗小、故障率低、运行稳定可靠，同时本实用新型还将GPRS模块嵌入到装置中，有多种通讯方式，可以灵活的满足馈线自动化系统的需要，同时本地铁直流牵引馈线保护装置采用功能模块化设计，便于系统的更新与升级。
文档编号H02H3/16GK203119441SQ20132012361
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者徐建源, 秦骏达, 周建祥, 王博 申请人:南京因泰莱配电自动化设备有限公司