静调柜的制作方法

本实用新型涉及云轨系统的一种地面配电控制系统设备，特别涉及一种云轨车在静止调试时使用的静调柜。

背景技术：

云轨(又称云中轨道、单轨列车)是新款单轨系统，是跨座式单轨铁路系统的形象称呼。最大运能单向每小时1至3万人次，最高速度每小时80公里，可广泛应用于中、小城市的骨干线和大中城市的加密线、机场港口、商务区、游览区等线路。造价低廉、中小运量的云轨系统能与地铁、公共汽车等其它公共交通错位发展、互为补充，缓解道路交通拥堵，适用于二三线城市轨道交通的主体和一线城市郊区轨道交通的填充。

云轨车辆经过检修之后，需要对车辆进行静态调试、在试车线上进行动态调试，合格后才能投入运营。根据检修工艺，静态调试分为辅助系统调试和牵引系统调试两部分。为避免因车辆短路对电网的破坏，辅助系统调试时不能入网，这就需要在静调库接入DC1500V电源和AC220V电源，通过静调柜的控制系统，对云轨车辆辅助电源装置(如空调机、通风机、照明、蓄电池及各系统控制电路等)进行调试。辅助系统调试合格后，断开静调柜的接线，列车接入电网，再对主回路、牵引系统进行检测，合格后列车才能进行动态调试。

现有技术的不足如下：

1)往往以主令器件和控制电路相结合，电气线路相对复杂，功能较单一。

2)缺少通讯功能，与外界设备失去了进行信息通讯的能力，破坏了系统的拓展性能。

3)缺少模拟量采集功能。使用指针仪表反映当前的数据特种，但这数据往往不准确而且不易被自动化系统识别。

4)没有数据记录的功能，当特殊时段特殊情况下发生的中断故障时，人员往往百思不得其解，给解决和预防故障带来不小的困难。

5)没有异常时的应对策略。当发生异常情况时，往往依靠有丰富经验的人员去花费大量时间去应对，破坏了控制系统的实时性能。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于：现有静调柜只能为一辆云轨供电，并且功能单一、无法通讯、不能直观地显示异常状态。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种静调柜，包括柜体、接触器、断路器、隔离开关、可编程控制器、继电器、熔断器、一路输入和至少两路输出，每路输出为一路负载提供静调电源，柜体包括低压控制室和高压室，低压控制室和高压室之间通过隔板隔开，可编程控制器和继电器位于低压控制室，隔离开关、断路器、接触器和熔断器位于高压室，并且四者依次串联，隔离开关、断路器和接触器分别与可编程控制器和继电器连接。

优选地，柜体上安装有门板，柜体和门板之间设置限位开关，限位开关在门打开后通过可编程控制器实现电路的切断。

优选地，柜体上安装有通讯接口，通讯接口处安装有防雷器。

优选地，柜体内安装有用于检测主电路工作状态的电流传感器、温度传感器、电压传感器和霍尔传感器，电流传感器、温度传感器、电压传感器和霍尔传感器连接显示屏。

优选地，柜体内安装有用于切换电压的开关电源，开关电源与可编程控制器连接。开关电源内具有变压器。

优选地，一路输入和每路输出均连接有电流表、电压表和指示灯，电流表、电压表和指示灯安装在柜体上。

优选地，一路输入和每路输出均连接有开关部件，开关部件安装在柜体上，每个开关部件用于实现一路输入或一路输出的开启和关闭。

优选地，柜体上安装有急停按钮、远程按钮、钥匙开关和故障指示灯。

优选地，静调柜包括四路输出。

本实用新型的有益效果是：

1)远程合闸上电功能。配置的按钮可实现远程控制隔离开关、断路器、各支路接触器的通断；

2)紧急分断功能。配有急停开关可直接断开断路器，实现主电路的分断；

3)高压隔离功能。当控制系统断开隔离开关后，可实现负载与电网的隔离；

4)高压互锁功能。当检测到当前支路插头与列车接口断开时，控制系统直接断开当前支路的接触器，实现高压互锁功能；

5)漏电保护功能。当检测到输入正负极之间的电流差值大于1A时，控制系统直接断开断路器，切断主电路；

6)过压保护功能。当检测到直流母线电压大于2000V时，直接断开断路器；

7)短路保护功能。配置的断路器在10ms内可切断30kA电流，电流大于900A时可以自动脱扣；

8)过流保护功能。为各回路配置熔断器，起到过流保护功能；

9)开门检测功能。当检测到柜门打开后，控制系统自动切断高压输出；

10)高压状态指示功能。高压输入及每一路输出均配有指示灯(门板配有故障指示灯)。而且在门板上配有触摸显示屏，可以显示当前时间、故障信息(过压、过流、短路、急停、漏电)、输入电压、电流、四路输出状态、直流断路器、隔离开关、接触器、门状态、电量等信息，显示屏可以设置时间、电量(设置时需要密码确认(密码可修改))；

11)通讯功能。可通过RS485接口和以太网RJ45接口与其他单元进行信息通讯；

12)数据记录功能。可记录时间、故障信息(过压、过流、短路、急停、漏电)、输入电压、电流、四路输出状态、断路器、隔离开关、接触器、门状态、电量、与车辆连接状态等信息，不论何时何种情况发生何种报警故障，系统都毫不保留地记录下来，断电不擦除，极大地方便了客户的故障诊断。

13)本静调柜通过软件、硬件冗余式功能实现异常保护，各取所长，通过可编程控制器及其网络通讯，与远端控制无缝衔接在一起，实现了对云轨车辆在静态维护时的智能化检修充电，呈现给使用者一个轻松愉快的调试环境和可调阅式设备。

附图说明

图1是静调柜的轴测示意图；

图2是图1所示静调柜的内部结构示意图。

附图标记：1-柜体；2-主拓扑图；3-指示灯；4-电流表；5-电压表；6-自锁按钮；7-触摸屏；8-门板；9-急停按钮；10-远程按钮；11-钥匙开关；12-故障指示灯；13-低压控制室；14-高压室；15-接触器；16-断路器；17-隔离开关；18-电流传感器；19-温度传感器；20-电压传感器；21-可编程控制器；22-继电器；23-开关电源；24-限位开关；25-防雷器；26-霍尔传感器；27-熔断器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种静调柜，包括柜体1、接触器15、断路器16、隔离开关17、可编程控制器21、继电器22、熔断器27、一路输入和至少两路输出，每路输出为一路负载提供静调电源，柜体1包括低压控制室13和高压室14，低压控制室13和高压室14之间通过隔板隔开，可编程控制器21和继电器22位于低压控制室13，隔离开关17、断路器16、接触器15和熔断器27位于高压室14，并且四者依次串联，隔离开关17、断路器16和接触器15分别与可编程控制器21和继电器22连接。

柜体1内安装有用于检测主电路工作状态的电流传感器18、温度传感器19、电压传感器20和霍尔传感器26，电流传感器18、温度传感器19、电压传感器20和霍尔传感器26连接显示屏，显示屏为触摸屏7。

柜体1内安装有用于切换电压的开关电源23，开关电源23与可编程控制器21连接。

一路输入和每路输出均连接有开关部件，开关部件安装在柜体1上，每个开关部件用于实现一路输入或一路输出的开启和关闭。如图1所示，通过按压任一自锁按钮6实现该路输入或输出的开启和关闭。柜体1前部的门板8上安装有急停按钮9、远程按钮10、钥匙开关11和故障指示灯12。

本发明静调柜为立柜形式，可独立放置于地面，可叉车或吊环搬运。柜体1四周各个面上都设有高压危险标识，高压危险标识在使用寿命期内清晰可见。静调柜仪表及操作面设有电压表5、电流表4、指示灯3、触摸屏7、钥匙开关11、按钮等显示与操作器件。门板8上的供电主拓扑图2清晰直观地反映出当前的供电状态，本描述参见图1所示。

本发明静调柜分上下两部分，上部为低压控制室13，下部为高压室14，它们之间由金属板将整个柜体1自然分隔而成。本发明中低压器件与高压器件强制分开，相互隔离，而且兼顾了人体力学，把低压器件放置于方便操作员容易接触的高度。静调柜内部各电器件布置科学合理，布线、检修方便。电器件均配有PVC标牌，各标牌粘贴牢固，字迹清晰耐久，具体参见图2所示。

电缆使用轨道车辆专用电缆，特别是高压采样线缆，采用电压等级为3.6/6kV高电压型式。电压大于等于110V的线路使用红色线缆，小于等于24V的线路使用黑色线缆，高压与低压线缆分开走线。

本发明静调柜接入一路输入，并且最大可同时为四路负载(四列云轨编组车辆)提供静调电源，四路输出均设有过压保护、过流保护，满足批量维护云轨车的要求。

四路输出均可远程合闸或分闸操作，当无输入电源、断路器16未合闸或隔离开关17未合闸时，系统禁止任一的输出合闸(即四路输出均处于分闸状态)，同时触摸屏7会自动提示操作者。

静调柜门板8上方用丝网印刷方式刻有主拓扑图2，主拓扑图2与主电路一一对应，并且在主拓扑图2中嵌入指示灯3、指针式仪表，用以直观反映输入电压、四路输出的状态。静调柜门板8设有五只指针式电压表5、五只指针式电流表4，用以直观读取设备的供电参数，其中一只电压表5和一只电流表4用于检测主电路的电压和电流，另外四只电压表5和四只电流表4用于检测支电路的电压和电流。

柜体1前侧安装有门板8，门板8与柜体1间装有两个限位开关24，门板8打开后触发此限位开关24自动发送信号切断所有供电电路，用以保护操作者的安全。

静调柜对外设有两类通讯接口，一是基于RS485的MODBUS RTU通讯，二是基于工业以太网的MODBUS TCP/IP通讯。前者面向传统低速率小数据通讯，后者面向未来高速发展的互联网高速率大数据通讯。

静调柜对外通讯接口设有防雷器25，用以保证通讯数据的安全，该防雷器的型号为RJ45-E1004S。

静调柜高压隔离由隔离开关17实现，而过压保护、过流保护、短路保护、漏电保护、柜门打开保护等防护由断路器16实现。

静调柜内设有温度传感器19，该温度传感器19通过变送器把数据送给可编程控制器21和触摸屏7处理显示，显示出的温度值作为静调柜的内部环境温度，用以监测静调柜的工作状态。正常工作时该温度值被记录存储下来，在静调柜发生故障时用做数据综合诊断。

可编程控制器21(即PLC)作为回检和控制之用，回检内容有熔断器27、隔离开关17、断路器16、接触器15、限位开关24、指令按钮等的状态，其靠内部逻辑编程驱动故障指示灯12、故障保护驱动、隔离开关17远程合闸或分闸、断路器16的远程闭合或分断等。

模拟量输入模块可采集主电路和各支路的直流电压、电流及环境温度。

触摸屏7可现实人机交互功能，功能包括设置保护参数、下载拷贝记录文件、排序检索、故障记录与诊断、复位或强制输出、主电路工作状态的动态显示、电量参数的实时显示、调试、带有时间和日期戳的综合记录、软硬件版本显示、通讯地址(IP网络地址)的更改等。

触摸屏7设有账号授权登录功能，只有在用户名与密码都输入正确后可以被授权操作。

静调柜主电路可分别由DC750V和DC1500V供电，适用于不同直流电源输入的场合以及不同电压等级的云轨车的使用，应用面广泛。其控制输入电源为AC220V，经过开关电源23转换为DC12V、DC24V等电压等级，分别可为直流控制器件如隔离开关17驱动、断路器16驱动、主接触器15线圈、触摸屏7、可编程控制器21、电压检测、电流检测等提供直流低压控制电源。

电气原理及其功能描述如下：

1)在静调柜左、右两扇门关闭的情况下，限位开关24常开触点闭合，将钥匙开关11拨至接通位，此时柜内断路器16处于导通状态。

2)若按下远程按钮10，则由软件编程的可编程控制器21驱动隔离开关17闭合。

3)按下主电路自锁按钮6，断路器16闭合，主电路便供电DC750V/DC1500V，主电源供电指示灯3点亮，主电压表5显示对应输入电压值。

4)在确保云轨车(最多四列)与静调柜电气连接可靠、接于柜内的高压互锁线(由列车提供的干接点信号线)连接良好的情况下，分别按下支路自锁按钮6，对应的接触器15线圈得电，触头闭合，主电源向四条支路供电，同时对应支路供电指示灯3点亮，各支路电压表5显示对应电压值。若供电支路上有云轨车加载，对应电流表4会显示电流值。

5)当发生意外需要停止供电时，掀开“紧急按钮”防护罩按下紧急按钮，此时断路器16断开，控制系统断开输入主电源，同时故障指示灯12(由可编程控制器21)点亮，而且所有此类故障信息都会显示记录在触摸屏7上。

当云轨车辆结束静态维护任务后，需将静调柜停机断电。断电前务必确认云轨车辆的用电负载已全部关闭，以对应电流表4的示数为零作为判定依据，分别按下各支路自锁按钮6，对应接触器15线圈失电，主电路与负载各自断开，主电源切断，对应指示器件显示断开，按下主电路自锁按钮6，断路器16失电断开，按下远程按钮10，隔离开关17断开，最后切断静调电源柜的输入电源DC750V/DC1500V。

静调柜不仅可与门板8上的触摸屏7进行通讯，而且还可与远程设备以MODBUS RTU(通过RS485物理接口实现)或者MODBUS TCP(通过RJ45物理接口实现)方式进行通讯。通讯的内容不仅包含了常规的状态反馈，例如接触器15、断路器16、隔离开关17等的吸合与复位，而且还可接收远端设备对静调柜的时间、电量统计等参数的矫正。

以上的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。