专利名称：轻轨车库电源自动接地保护装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种轻轨车库电源自动接地保护装置及控制方法。
技术背景
轻轨车的电源通常为直流750V——1500V，单线供电，供电线路在轻轨车的上方， 轻轨车通过受电弓与供电线路接触取电，铁轨作为地线用于电流回路。轻轨车库用于轻轨 车的停放和检修，拥有独立控制的电源，可以灵活的进行上下电控制，便于车辆的检修。在 对车辆顶部设备进行检修时，必须对供电线路下电，并将供电线路进行接地，这样即使供电 线再次被误操作或其他原因上电，接地线也能将电流引入大地，产生的大电流也会让供电 电源跳闸，可以很好的防护检修人员进行检修作业时碰到供电线以及其他电气设备导致的 触电事故。目前，常采用的方法为如附图1所示，Ki是供电线的上电控制开关，它是一个刀 型开关，其开通与关断是通过一个小电机的正反转牵引完成的，小电机的正反转是通过人 工操作小电机的正反转按钮控制的，轻轨车库的接地保护装置是一个简单的接地钩1，接地 钩1是一个一端接到钢轨(大地)上，另一端做成钩状的导体，在供电电源下电以后，人工 用绝缘杆将接地钩1的钩端挂在供电线上，这样整个供电线就跟大地接到一起了。但上述 的技术存在如下缺点
1、全人工操作，实际操作中，很多操作人员图简单，不愿意将接地钩挂在供电线 上，导致(1)虽然供电线已下电，但供电线所接的轻轨车上的电容以及供电线上的其他容 性器件任存有大量的电能，维修人员在车顶接触到供电线或其他电气设备仍有可能触电， 并造成高空坠落的危险。(2)在维修人员仍在车顶检修作业时，操作人员让供电线上电，造 成维修人员触电、高空坠落危险。
2、当供电线下电后，供电线所接的轻轨车上的电容以及供电线上的其他容性器件 任存有大量的电能，此时用绝缘杆将接地钩直接挂在供电线上，首先会在供电线和接地沟 之间产生大量电火花，对供电线盒接地钩造成损害，另外由于接地钩是直接从供电线接到 铁轨上的，因此在接地钩接触到供电线的瞬间，供电线所接的轻轨车上的电容以及供电线 上的其他容性器件，是一个瞬时放电过程，电流非常大，相当于瞬时短路，会大大减少供电 线所接的轻轨车上的电容以及供电线上的其他容性器件的使用寿命。
3、当供电线上电时，首先要将接地钩取下，然后才能对供电线上电，然而现场操作 人员往往忽视供电线上还挂有接地钩，而直接上电导致上电时接地线对地短路，从而导致 供电电源跳闸，另外上电时产生的巨大的瞬时电流可能会烧毁供电线的一些器件。
4、该技术方案缺少上电报警装置，不能在供电线上电过程中或带电时进行有效的 报警。发明内容
本发明采用如下方案已解决以上问题。
1.供电线下电是，该发明设计的自动接地保护装置将自动接通放电电阻，将供电线所接的轻轨车上的电容以及供电线上的其他容性器件的大量的电能泄放掉，保证了维修 人员进行维修作业时不会被这部分电能击伤，同时这部分能量是通过电阻缓慢泄放掉的， 对供电线所接的轻轨车上的电容以及供电线上的其他容性器件不会产生损害。另外接地线 与供电线接通时也不会产生火花，损坏开关。
2.由于是通过单片机自动控制，所以断开电源、接通放电电阻、接通接地线，断开 接地线、发出上电警报、断开放电电阻，接通电源都是通过单片机控制的，不会出现遗漏操 作项，不会出现人为失误，导致没有接地而上电的情况，从而导致人员伤害或设备损坏。
3. 一般在供电线上电前，上电操作人员会通知车辆维修人员撤离供电线附近地 区，然后再上电，然而，实际中上电操作人员有时会忘记通知维修人员或者有维修人员通知 撤离时被遗漏，这是上电可能会给这些人员造成触电伤害，由于该发明设计的自动接地保 护装置具有自动上电报警的功能，当上电操作人员通知维修人员撤离后，进行上电操作，中 央控制单元接到上电指令后，会立即拉响安装在维修作业地的上电警报、并点亮上电警报 灯，让遗留维修作业的人员撤离，两分钟后，再进行断开接地开关、断开放电电阻，闭合电源 开关。这样大大较少了维修人员的触电的概率。
本发明采用的技术手段如下
一种轻轨车库电源自动接地保护装置，其特征在于包括中央处理单元、控制盒、供 电线电压信号检测单元、开关单元和报警单元；
所述控制盒用于操作人员向中央处理单元发送上电和下电信号；
所述供电线电压信号检测单元用于检测供电线上电压大小，并将检测结果实时传 输给中央处理单元；
所述开关单元包括供电线上电开关Kl、接地开关K2和放电电阻开关K3，所述供电 线上电开关Kl用于控制车辆上、下电，所述接地开关K2用于控制车辆供电线同地相连或断 开，所述放电电阻开关K3用于控制车辆供电线同放电电阻相连或断开；
所述报警单元用于进行声、光报警；
所述中央处理单元用于接收控制盒传输过来的控制指令进行处理，并向开关单元 发出相应控制指令当接收控制盒传输过来得为下电指令，中央处理单元向开关单元发出 断开供电线上电开关Kl和闭合放电电阻开关K3指令，并控制报警单元进行报警，同时中央 处理单元实时接收供电线电压信号检测单元传回的车辆供电线上的电压信号，并判断该电 压信号表示的电压是否大于设定阈值，如大于设定阈值，保持状态不变；如小于设定阈值， 中央处理单元向开关单元发出闭合接地开关K2的指令，同时控制报警单元停止报警；当接 收控制盒传输过来得为上电指令，所述中央处理单元控制报警单元进行报警，同时向开关 单元发出断开接地开关K2和放电电阻开关K3的指令，然后向开关单元发出闭合供电线上 电开关Kl的指令。
所述供电线电压信号检测单元为电压传感器DCVT，所述中央处理单元为STC5410 型单片机。
所述供电线上电开关K1、接地开关K2为刀型开关，其开通关断是通过小电机的正 反转牵引控制；所述放电电阻开关K3为接触器。
当接收控制盒传输过来得为上电指令，所述中央处理单元向开关单元发出闭合供 电线上电开关Kl的指令，当供电线上电开关Kl闭合后，所述中央处理单元控制报警单元停止进行声报警，只进行光报警。
一种利用上述保护装置进行轻轨车库电源自动接地的控制方法，其特征在于包 括下电控制和上电控制，具体步骤如下
下电控制
(1)操作人员操作操作控制盒向中央处理单元发出下电指令，然后中央处理单元 控制开关单元中的供电线上电开关Kl断开，并控制报警单元进行报警；
(2)中央处理单元控制开关单元中的放电电阻开关K3闭合；
(3)同时中央处理单元实时接收供电线电压信号检测单元传回的车辆供电线上的 电压信号，并判断该电压信号表示的电压是否大于设定阈值
(4)如大于设定阈值，保持状态不变；
(5)如小于设定阈值，中央处理单元向开关单元发出闭合接地开关K2的指令，同 时控制报警单元停止报警；
上电控制
(1)操作人员操作操作控制盒向中央处理单元发出上电指令，然后中央处理单元 控制报警单元进行报警，并且在等待两分钟以上的时间；
(2)等待完成后，中央处理单元控制开关单元中的接地开关K2和放电电阻开关K3 断开；
(3)然后中央处理单元控制开关单元中的供电线上电开关Kl闭合。
所述上电控制还包括当供电线上电开关Kl闭合后，所述中央处理单元控制报警 单元停止进行声报警，只进行光报警的步骤。
同现有技术相比，本发明的优点是显而易见的，具体如下
1、采用自动控制，可以自动完成下电、放电、接地、断开接地、断开放电、报警、上电 灯一系列控制，简化了操作，减少了人为失误造成的严重后果。
2、具有自动放电功能，减少了接地放电对设备的损害，也减少了不放电对维修人 员造成的触电的风险。
3、具有自动上电报警功能，减少了对维修人员的触电风险。
图1为原有技术接地电路示意图2为轻轨车库电源自动接地保护装置主电路示意图3为轻轨车库电源自动接地保护装置中央控制单元示意图。
图中1、接地钩，2、中央处理单元，3、控制盒，4、供电线电压信号检测单元，5、开关 单元，6、报警单元。
具体实施方式
如图2和3所示的轻轨车库电源自动接地保护装置，包括中央处理单元2、控制盒 3、供电线电压信号检测单元4、开关单元5和报警单元6 ；
所述控制盒3用于操作人员向中央处理单元2发送上电和下电信号；
所述供电线电压信号检测单元4用于检测供电线上电压大小，并将检测结果实时传输给中央处理单元2;
所述开关单元5包括供电线上电开关Kl、接地开关K2和放电电阻开关K3，所述供 电线上电开关Kl用于控制车辆上、下电，所述接地开关K2用于控制车辆供电线同地相连或 断开，所述放电电阻开关K3用于控制车辆供电线同放电电阻相连或断开；
所述报警单元6用于进行声、光报警；
所述中央处理单元2用于接收控制盒3传输过来的控制指令进行处理，并向开关 单元5发出相应控制指令当接收控制盒3传输过来得为下电指令，中央处理单元2向开关 单元5发出断开供电线上电开关Kl和闭合放电电阻开关K3指令，并控制报警单元6进行 报警，同时中央处理单元2实时接收供电线电压信号检测单元4传回的车辆供电线上的电 压信号，并判断该电压信号表示的电压是否大于设定阈值(本发明采用人体安全电压36V 为阈值标准)，如大于设定阈值，保持状态不变；如小于设定阈值，中央处理单元2向开关单 元5发出闭合接地开关K2的指令，同时控制报警单元6停止报警；当接收控制盒3传输过 来得为上电指令，所述中央处理单元2控制报警单元6进行报警，同时向开关单元5发出断 开接地开关K2和放电电阻开关K3的指令，然后向开关单元5发出闭合供电线上电开关Kl 的指令。
其中供电线电压信号检测单元4为电压传感器DCVT，所述中央处理单元2为 STC5410型单片机，该芯片具有10位的AD，可以处理供电线电压信号处理单元送给单片机 的信号，能够满足设计需要。报警控制单元是用于上电报警的单元，有报警喇叭和报警灯两 部分，他们都安装在轻轨车的维修作业区，其STC单片机是通过STC的IO 口信号控制接触 器来接通或切断他们的电源，以达到控制他们发出警报或停止警报的目的(当然本发明所 述的中央处理单元2也可采用其他的单片机、DSP、ARM、FPGA、PLC等具有逻辑控制功能的器 件或设备作为主控制单元)。所示控制盒3中至少有上电、下电两个控制按钮，操作人员可 以通过对他们的操作进行上电和下电控制。
所述供电线上电开关K1、接地开关K2为刀型开关，其开通关断是通过小电机的正 反转牵引控制，小电机的正反转是采用接触器组来实现；所述放电电阻开关K3为接触器， 只需控制接触的线圈的开通和关断，就可实现K3的开通关断。
当接收控制盒3传输过来得为上电指令，所述中央处理单元2向开关单元5发出 闭合供电线上电开关Kl的指令，当供电线上电开关Kl闭合后，所述中央处理单元2控制报 警单元6停止进行声报警，只进行光报警。
该保护装置进行轻轨车库电源自动接地的控制方法包括下电控制和上电控制， 具体步骤如下
下电控制
(1)操作人员操作操作控制盒3向中央处理单元2发出下电指令，然后中央处理单 元2控制开关单元5中的供电线上电开关Kl断开，并控制报警单元6进行报警；
(2)中央处理单元2控制开关单元5中的放电电阻开关K3闭合；
(3)同时中央处理单元2实时接收供电线电压信号检测单元4传回的车辆供电线 上的电压信号，并判断该电压信号表示的电压是否大于设定阈值
(4)如大于设定阈值，保持状态不变；
(5)如小于设定阈值，中央处理单元2向开关单元5发出闭合接地开关K2的指令，同时控制报警单元6停止报警。
此时，车辆维修人员就可以安全的进行车辆维修作业。在完成维修作业后，当供电 线上下电操作人员通知车辆维修人员撤离后，就可以进行上电操作。
上电控制
(1)操作人员操作操作控制盒3向中央处理单元2发出上电指令，然后中央处理单 元2控制报警单元6进行报警，并且在等待两分钟以上的时间；
(2)等待完成后，中央处理单元2控制开关单元5中的接地开关K2和放电电阻开 关K3断开；
(3)然后中央处理单元2控制开关单元5中的供电线上电开关Kl闭合。
另外，上电控制步骤还可包括当供电线上电开关Kl闭合后，所述中央处理单元2 控制报警单元6停止进行声报警，只进行光报警的步骤。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种轻轨车库电源自动接地保护装置，其特征在于包括中央处理单元O)、控制盒 (3)、供电线电压信号检测单元G)、开关单元(5)和报警单元(6)；所述控制盒C3)用于操作人员向中央处理单元( 发送上电和下电信号；所述供电线电压信号检测单元(4)用于检测供电线上电压大小，并将检测结果实时传 输给中央处理单元O)；所述开关单元(5)包括供电线上电开关K1、接地开关K2和放电电阻开关K3，所述供电 线上电开关Kl用于控制车辆上、下电，所述接地开关K2用于控制车辆供电线同地相连或断 开，所述放电电阻开关K3用于控制车辆供电线同放电电阻相连或断开；所述报警单元(6)用于进行声、光报警；所述中央处理单元(2)用于接收控制盒(3)传输过来的控制指令进行处理，并向开关 单元( 发出相应控制指令当接收控制盒C3)传输过来得为下电指令，中央处理单元(2) 向开关单元(5)发出断开供电线上电开关Kl和闭合放电电阻开关K3指令，并控制报警单 元(6)进行报警，同时中央处理单元(2)实时接收供电线电压信号检测单元⑷传回的车 辆供电线上的电压信号，并判断该电压信号表示的电压是否大于设定阈值，如大于设定阈 值，保持状态不变；如小于设定阈值，中央处理单元O)向开关单元(5)发出闭合接地开关 K2的指令，同时控制报警单元(6)停止报警；当接收控制盒(3)传输过来得为上电指令，所 述中央处理单元(2)控制报警单元(6)进行报警，同时向开关单元(5)发出断开接地开关 K2和放电电阻开关K3的指令，然后向开关单元(5)发出闭合供电线上电开关Kl的指令。
2.根据权利要求1所述的一种轻轨车库电源自动接地保护装置，其特征在于所述供电 线电压信号检测单元(4)为电压传感器DCVT，所述中央处理单元(2)为STC5410型单片机。
3.根据权利要求1所述的一种轻轨车库电源自动接地保护装置，其特征在于所述供电 线上电开关K1、接地开关K2为刀型开关，其开通关断是通过小电机的正反转牵引控制；所 述放电电阻开关K3为接触器。
4.根据权利要求1所述的一种轻轨车库电源自动接地保护装置，其特征在于当接收控 制盒⑶传输过来得为上电指令，所述中央处理单元⑵向开关单元(5)发出闭合供电线 上电开关Kl的指令，当供电线上电开关Kl闭合后，所述中央处理单元(2)控制报警单元 (6)停止进行声报警，只进行光报警。
5.一种利用权利要求1所述保护装置进行轻轨车库电源自动接地的控制方法，其特征 在于包括下电控制和上电控制，具体步骤如下下电控制(1)操作人员操作操作控制盒(3)向中央处理单元(2)发出下电指令，然后中央处理单 元(2)控制开关单元(5)中的供电线上电开关Kl断开，并控制报警单元(6)进行报警；(2)中央处理单元(2)控制开关单元(5)中的放电电阻开关K3闭合；(3)同时中央处理单元O)实时接收供电线电压信号检测单元(4)传回的车辆供电线 上的电压信号，并判断该电压信号表示的电压是否大于设定阈值(4)如大于设定阈值，保持状态不变；(5)如小于设定阈值，中央处理单元O)向开关单元(5)发出闭合接地开关K2的指令， 同时控制报警单元(6)停止报警；上电控制(1)操作人员操作操作控制盒(3)向中央处理单元(2)发出上电指令，然后中央处理单 元(2)控制报警单元(6)进行报警，并且在等待两分钟以上的时间；(2)等待完成后，中央处理单元(2)控制开关单元(5)中的接地开关K2和放电电阻开 关K3断开；(3)然后中央处理单元(2)控制开关单元(5)中的供电线上电开关Kl闭合。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于所述上电控制还包括当供电线上电开 关Kl闭合后，所述中央处理单元( 控制报警单元(6)停止进行声报警，只进行光报警的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种轻轨车库电源自动接地保护装置及控制方法，其特征在于中央处理单元接收控制盒传输过来的控制指令并进行处理为下电指令时，中央处理单元控制断开供电线上电开关K1和闭合放电电阻开关K3，及报警单元报警，同时中央处理单元实时接收供电线电压信号检测单元传回的电压信号，并判断该电压信号表示的电压是否大于设定阈值，大于阈值，保持状态不变；小于阈值，控制接地开关K2闭合，同时控制报警单元停止报警；为上电指令时，中央处理单元控制报警单元进行报警，同时控制接地开关K2和放电电阻开关K3断开，然后控制供电线上电开关K1闭合。该装置及方法具有操作简单，自动化高，另外具有自动上电报警功能，适于广泛推广。
文档编号H02H9/02GK102035195SQ20101027272
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者姜涛, 戴碧君, 车向中 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心