一种铁路信号机械室电源自动化控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种电力电子领域，具体涉及一种铁路信号机械室电源自动化控制系统。

背景技术：

我国高速铁路信号维护规则规定，电源屏电源应能适用两路独立的交流电源输入。而在一般情况下，由于外电网电压波动、缺相等不规律问题出现，从而引起机械室电源屏监测报警、Ⅰ路Ⅱ路电源频繁转换等不良状态。而电网电压波动会对敏感性负载，如通信设备、计算机和过程控制系统等产生较大影响，可能导致通信中断、数据丢失、系统不受控等严重故障。并且，信号设备中的道岔转辙机动作电源没有经过滤波、稳压直供到设备上，电压波动会导致道岔功率变化等不稳定状况。因此，调节外电网电压使机械室用电设备处于稳定的工作状态，从而保障铁路运行安全是必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种铁路信号机械室电源自动化控制系统，该系统通过对外电网电源进行监控、反馈以及调制实现了外电网电压的自动调控。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种铁路信号机械室电源自动化控制系统，其包括电压互感器、二阶滤波单元、电压调控单元、断相保护单元以及MCU控制单元；所述电压互感器与外电网电源连接，所述电压互感器的输出端与所述MCU控制单元连接；所述电压调控单元的输入端与所述外电网电源连接，所述断相保护单元连接在所述电压调控单元的输出端；所述MCU控制单元的PWM信号输出端通过所述二阶滤波单元与所述电压调控单元的控制端连接。

还包括监测采集单元以及显示屏显示单元；所述监测采集单元分别与所述电压调控单元、所述MCU控制单元以及所述显示屏显示单元连接。

还包括数据通信单元，所述数据通信单元与所述MCU控制单元连接。

还包括输入控制单元，所述输入控制单元与所述MCU控制单元连接。

还包括系统供电单元，所述系统供电单元与所述MCU控制单元连接。

本实用新型的优点是：能够实现对外电网电压的实时性监测和反馈以及自动化调控。保障铁路信号机械室设备稳定与可靠运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型中电压互感器的原理图；

图3为本实用新型中二阶滤波单元的原理图；

图4为本实用新型中电压调控单元的原理图；

图5为本实用新型中监测采集单元的原理图；

图6为本实用新型中数据通信单元的原理图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6所示，图中标记1-12分别为：电压互感器1、二阶滤波单元2、电压调控单元3、断相保护单元4、MCU控制单元5、外电网电源6、室内电源屏7、监测采集单元8、显示屏显示单元9、数据通信单元10、输入控制单元11、系统供电单元12。

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种铁路信号机械室电源自动化控制系统，其包括电压互感器1、二阶滤波单元2、电压调控单元3、断相保护单元4以及MCU控制单元5。电压互感器1与外电网电源6连接，用于感应外网电源的电压。电压互感器1的输出端连接至MCU控制单元5的模拟引脚。电压调控单元3的输入端与外电网电源6连接，断相保护单元4连接在电压调控单元3的输出端；断相保护单元4的输出端与机械室内的室内电源屏7的输入端连接。MCU控制单元5可根据电压互感器1生成PWM信号，MCU控制单元5的PWM信号输出端通过二阶滤波单元2与电压调控单元3的控制端Cont连接。电压调控单元3可根据滤波后的PWM信号调节其输出端的电压。

MCU控制单元5选用Kinetis E系列MCU（微控制器），该产品与普通单片机芯片相比，具有性能强大、功能齐全、兼容性强、开发简单开放等特点。同时考虑到本系统处在电磁环境下，其出色的抗干扰能力使其能够在非常恶劣电磁环境下工作，提高了本系统的可靠性。该MCU通过自身寄存器产生的PWM信号，控制电压调控单元对外电网电压的调节。通过调整PWM的周期、PWM的占空比来控制输出电压、电流的大小从而实现电压调控单元对输出电压的反馈、调控。

如图1、2所示，图2为本实施例的电压互感器1的示意图。本实施例的电压互感器1选用DL-PT202H1型精密电压互感器，连接外电网电源6与MCU控制单元5。其体积小、精度高、一致性好的特点能够在感应测量三相电压时更加可靠。将其测量的线路模拟电压数据传递给MCU控制单元5，通过MCU控制单元5内置的AD转换器进行模数转换并将电压值还原为所需额定值，从而实现对外电网电压的监测与反馈。

如图3、4所示，图3为本实施例的二阶滤波单元2的原理图。二阶滤波单元2的输入端与MCU控制单元5的PWM信号输出端连接，其输出端与电压调控单元3的控制端Cont连接。二阶滤波单元2用于将PWM信号输出端输出的PWM信号转换成0至5V的直流信号，从而控制电压调控单元3对外电网电压波动进行调节。二阶滤波单元2满足了实时控制、动态响应需求的同时提高了抗干扰能力，优化了系统性能。

如图1、4所示，本实施例中，电压调控单元3选用灵通LTVTS-380V系列三相交流调压模块，支持电流控制（4-20mA）、电压控制（0-5VDC）、电位器控制（2-10K电位器）三种控制方式。本实施例采用0-5VDC电压控制，调压范围0-100%电源电压。电压调控单元3可应用于260V-420V、50HZ的电网上，符合铁路信号机械室电源需要。电压调控单元3还连接上有补偿电容，便于电压偏低时对电压进行补偿，达到稳定电源的目的。

如图1所示，本实施例中，断相保护单元4选用DZ15D系列缺相保护器，无需设计，直接输入三相四线电源，输出三相四线电源。缺相、过流、短路时自动跳闸切换电路，保证输出电源质量，并与电源屏断相报警形成冗余。

如图1所示，本实施例的铁路信号机械室电源自动化控制系统还包括监测采集单元8以及显示屏显示单元9。监测采集单元8分别与电压调控单元3、MCU控制单元5以及显示屏显示单元9连接。具体的，监测采集单元8用于从MCU控制单元5获取外电网电源6的电压信息，并从电压调控单元3获取调控过后的电压信息。监测采集单元8可将上述信息存储，并在显示屏显示单元9上进行显示。

如图1、5所示，具体的，本实施例监测采集单元8采用DS2762芯片。该芯片内含温度传感器，能够同时对系统供电单元和电压调控单元3进行电压、温度监测，并在显示屏显示单元9进行显示。监测采集单元8可以保证系统内部状态良好、持续稳定。DS2762芯片还具有一些功能寄存器，其中EEPROM是非易失性存储器，具有掉电保护功能，可用于存储重要信息，提高了信息安全保护。

如图1所示，本实施例的铁路信号机械室电源自动化控制系统还包括数据通信单元10、输入控制单元11以及系统供电单元12。数据通信单元10与MCU控制单元5连接，MCU控制单元5可通过数据通信单元10与其他设备进行通信。输入控制单元11同样与MCU控制单元5连接，通过MCU控制单元5可连接鼠标、键盘等外设，以便设备维护人员对设备进行控制。系统供电单元12分别与MCU控制单元5、监测采集单元8、显示屏显示单元9、数据通信单元10以及输入控制单元11连接；系统供电单元12用于向上述单元供电。

如图1、6所示，本实施例中，数据通信单元10选用LC4463A UART串口透传无线收发模块。与MCU控制单元相连，无需开发编程便可通过MCU控制单元发出的指令来实现对数据通信单元收发数据的控制。根据系统设计的要求需要数据的实时传输，因此数据通信单元一直保持发送模式；当需要接收上位机发送的数据时，此模块能够自动接收，收发一体无需切换。保证了监测、反馈信息的实时性和准确性。同时，针对各站机械室大小及结构不同，因此选用无线传输距离远、抗干扰能力强的LC4463A UART串口透传无线收发模块，其通信距离可达1500米，符合高铁机械室使用要求。

在本系统工作过程中，当外电网电压发生波动等变化时，MCU控制单元5收到电压互感器1反馈的电压值，通过内部的判断发出相应的指令来控制电压调控单元3实现对电压的实时调节，从而使外电网电压进入室内电源屏7时可以保持持续稳定。当所需电压发生变化，可以在远端通过上位机发送指令改变目标电压，也可以通过现场的键盘直接进行调节。系统所监测、反馈、调控信息同步显示在显示屏显示单元9。本系统能够实现对外电网电压的实时性监测和反馈以及自动化调控。保障铁路信号机械室设备稳定与可靠运行。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。