专利名称：牵引整流器故障监测报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种整流器故障报警装置，特别是一种用于轨道交通牵引变电所，包括地铁、轻轨等的牵引变电站用整流器的故障监测报警装置，可对六脉波、十二脉波和二十四脉波牵引变电站用整流器的熔断器熔断和整流管短路、超温等故障进行在线监测的报警装置。
背景技术：
随着国民经济的健康持续发展，城市容量的增加，对城市交通的发展有着迫切的要求，许多大城市相继使用了地铁、轻轨等新型的交通方式。这些新型的交通方式一般采用直流供电，它们不仅对供电可靠性有严格的要求，而且对电力装备的安全性、经济性和智能化也提出了特殊的要求。整流器是牵引变电站的主要设备之一，是交直流转换的重要设备，如果发生熔断器熔断、整流管短路以及整流管温升过高时，将会造成整流器局部过载或短路，将直接影响整个直流供电系统运行的安全性和经济性。因此为了保证牵引变电站直流供电系统能够安全、可靠和经济的运行，必须对整流器进行适时在线监测，并对发生的故障及时报警以便能及时的处理。现有的整流器故障报警装置一般是采用与整流管串联的熔断器的发信触点信号进行报警，这种报警装置不能对整流管短路故障进行报警，只能对熔断器熔断故障进行报警，而且不能对故障发生点进行准确的定位，因此不能及时排除故障，令人不太满意。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于可编程控制器PLC的可以在线监控整流管工作状态的，并且可以对故障进行准确定性和定位的牵引整流器故障监测报警装置，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种牵引整流器故障监测报警装置，包括牵引整流器、控制电路和报警装置，整流管串接有熔断器，其结构特征是控制电路为设置有基于可编程控制器PLC的控制电路和采用霍尔电流传感器作为信号采集器的采样电路。
上述的控制电路包括整流管和熔断器工作状态采样电路、整流管温度采样电路、故障显示和初始化参数设置电路以及声光报警电路。整流管和熔断器工作状态采样电路是在整流管和熔断器串联的电路上设置有霍尔电流传感器，霍尔电流传感器依次与PLC模拟量输入扩展模块和PLC的控制器相接。整流管温度采样电路是把热敏电阻设置在整流器的温度最高位置处，热敏电阻再依次与PLC热电阻扩展模块以及PLC控制器相接。声光报警电路是由PLC控制器、继电器和光字牌依次串接后再和扬声器连接。故障显示和初始化参数设置电路是由触摸屏、接口、PLC从站扩展模块和PLC控制器依次相接组成。
本实用新型是采用基于PLC的在线故障监测报警装置，通过PLC控制器对采样信号进行分析计算，并且根据分析结果发出相应指令信号，使触摸屏能够及时准确的显示故障位置和故障性质，并通过声光报警装置及时发出报警信号，从而能够对整流器的熔断器熔断、整流管短路故障及整流器的温度进行实时在线监测并及时报警，使得整流器能够长期稳定工作以确保牵引变电站直流供电系统安全、可靠和经济的运行。


图1为本实用新型一实施例电路原理框图。
图2为本实用新型的控制电路图。
图3为本实用新型整流管和熔断器工作状态信号采样电路图。
图4为本实用新型的声光报警电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
参见图1，本实用新型包括牵引整流器、控制电路和报警装置，整流管串接有熔断器，控制电路为设置有基于可编程控制器PLC的控制电路和采用霍尔电流传感器作为信号采集器的采样电路。控制电路包括整流管和熔断器工作状态采样电路、整流管温度采样电路、故障显示和初始化参数设置电路以及声光报警电路。
本实用新型中的PLC控制器选用SIEMENS SIMATIC S7-200 CPU 226，因为它具有集成24输入/16输出共40个数字量I/O点；可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点；13K字节程序和数据存储空间；6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器，能够满足本故障监测报警装置的控制要求。
控制电路包括PLC程序主要由以下几部分组成，初始化及时钟设置部分、整流管和熔断器状态信号处理部分、温度信号处理部分、触摸屏显示部分、故障编码部分、故障信号输出部分、温度初始化参数设置部分和通信处理部分；其中故障信号输出部分主要是为了触发继电器，以控制光字牌、扬声器20等声光报警装置；通信处理部分是为了实现PLC控制器通过RS485接口把各种故障指令信号传送给故障显示触摸屏和上位机。
参见图2和图4，整流器温度采样电路是通过热敏电阻RTD1和RTD2在整流器的最上端即也是整流器的温度最高的位置，对整流器的温度进行采样；然后热敏电阻RTD1和RTD2将采样信号送入PLC热电阻扩展模块EM231 AI2×RTD，热电阻扩展模块EM231 AI2×RTD将采样信号传送给PLC控制器CPU 226，PLC控制器CPU 226对每一个采样信号进行计算与分析并加以判断。当温度值大于设定的报警温度且小于设定的跳闸温度时，PLC控制器CPU 226发送报警指令信号给从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP和声光报警器的继电器K4，从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP通过RS485接口把指令信号传送给触摸屏TP170A显示整流管的温度值。声光报警电路的光字牌GP4显示整流管超温报警，同时扬声器20发出报警声音。当温度值大于设定的跳闸温度时，PLC控制器CPU 226将跳闸指令信号发送给从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP和声光报警器的继电器K5，从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP通过RS485接口把指令传信号送给触摸屏TP170A显示整流管的温度值，声光报警电路的光字牌GP5显示整流管超温跳闸，同时扬声器20发出报警声音。其中，光字牌是一种采用发光二极管显示模块的信号显示灯。
参见图2和图4，声光报警电路是由PLC控制器、继电器和光字牌依次串接后再和扬声器20连接。声光报警电路主要是由继电器K1、K2、K3、K4和K5、光字牌GP1、GP2、GP3、GP4和GP5和扬声器20组成。当PLC控制器CPU 226监测到有1个熔断器熔断时，则发出熔断器熔断报警指令信号给继电器K1，光字牌GP1显示熔断器熔断报警，扬声器20发出报警声音；当PLC控制器CPU 226监测到有2个熔断器熔断时，则发出熔断器熔断跳闸指令信号给继电器K2，光字牌GP2显示熔断器熔断跳闸，扬声器20发出报警声音；当PLC控制器CPU 226监测到整流管短路时，则发出整流管短路跳闸指令信号给继电器K3，光字牌GP3显示整流管短路跳闸，扬声器20发出报警声音；当PLC控制器CPU 226监测整流管超温报警时，则发出超温报警指令信号给继电器K4，光字牌GP4显示整流管超温报警，扬声器20发出报警声音；当PLC控制器CPU 226监测整流管超温跳闸时，则发出超温跳闸指令信号给继电器K5，光字牌GP5显示整流管超温跳闸，扬声器20发出报警声音。
参见图2、图3和图4，整流管和熔断器工作状态采样电路是在整流管和熔断器串联的电路上设置有霍尔电流传感器，霍尔电流传感器依次与PLC模拟量输入扩展模块和PLC的控制器相接。霍尔电流传感器对流过整流管的电流进行适时监测，PLC的控制器通过分析流过整流管的电流进行判断。在该实施方案中，整流器的每一整流桥臂并联二个整流管，每个整流管串联一个快速熔断器。每一个整流管分别采用一个霍尔电流传感器对其进行采样。整流器有12个整流管，编号依次为V1、V2....V11和V12；12个熔断器，编号依次为F1、F2....F11和F12，每一个整流管分别采用一个霍尔电流传感器，编号依次为H1、H2、H3....H11和H12，霍尔电流传感器将其采样信号传送给EM231模拟量输入扩展模块，如图3所示；通过EM231把采样信号传送给PLC控制器CPU 226，如图2所示；PLC控制器CPU226在每个周期内分别对每一个采样信号进行积分计算并加以判断。若流过整流管的电流值为正，则表示整流管工作正常；若出现流过整流管的电流为负，则表示整流管出现短路，PLC控制器CPU 226发出跳闸指令信号给从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP和声光报警器的继电器K3，从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP通过RS485接口把指令传送给触摸屏TP170A显示发生短路的整流管的位置，声光报警电路的光字牌GP3显示整流管短路跳闸，同时扬声器20发出报警声音，如图4所示；若在一个周期内持续出现流过一个整流管的电流为零，则表示该整流管所连接熔断器熔断，PLC控制器CPU 226的计数器值为1，并发出报警信号指令给从站扩展模块EM277PROFIBUS-DP和声光报警器的继电器K1，从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP通过RS485接口把指令传送给触摸屏TP170A显示熔断的熔断器的位置，声光报警电路的光字牌GP1显示熔断器熔断报警，同时扬声器20发出报警声音；若出现两个熔断器熔断，则PLC控制器CPU 226的计数器值为2时，PLC控制器CPU 226发出跳闸指令信号给从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP和声光报警器的继电器K2，从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP通过RS485接口把指令传送给触摸屏TP170A显示发生熔断的熔断器的位置，声光报警电路的光字牌GP2显示熔断器F熔断跳闸，同时扬声器20发出报警声音。
参见图2，故障显示和初始化参数设置电路主要由触摸屏TP170A、RS-485接口、PLC从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP和PLC控制器CPU 226依次组成。当发生整流管短路、熔断器熔断和超温故障时，PLC控制器CPU226根据不同的故障发出相应的指令给从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP，从站扩展模块EM277 PROFIBUS-DP把接收到指令信号通过RS485接口传送给触摸屏TP170A对各种故障进行显示，并对整流管的温度进行实时在线监测显示，同时通过触摸屏TP170A可实现对整流管的报警和跳闸温度进行初始化设置。
本实用新型是以六脉波整流器为例进行实施的，由于十二脉波整流器是由两个三相桥式整流电路，即两台六脉波整流器，通过在整流变压器两组低压绕组之间引入相位差30°而并联构成；二十四脉波整流器是由两台十二脉波整流器通过在两台整流变压器的原边各移相±7.5°而并联构成，故而本实用新型也适用于十二脉波和二十四脉波的整流器。
权利要求1.一种牵引整流器故障监测报警装置，包括牵引整流器、控制电路和报警装置，整流管串接有熔断器，其特征是所述的控制电路为设置有基于可编程控制器PLC的控制电路和采用霍尔电流传感器作为信号采集器的采样电路。
2.根据权利要求1所述的故障监测报警装置，其特征是所述的控制电路包括整流管和熔断器工作状态采样电路、整流管温度采样电路、故障显示和初始化参数设置电路以及声光报警电路。
3.根据权利要求2所述的故障监测报警装置，其特征是所述的整流管和熔断器工作状态采样电路是在整流管和熔断器串联的电路上设置有霍尔电流传感器，霍尔电流传感器依次与PLC模拟量输入扩展模块和PLC的控制器相接。
4.根据权利要求2所述的故障监测报警装置，其特征是所述的整流管温度采样电路是把热敏电阻设置在整流器的温度最高位置处，热敏电阻再依次与PLC热电阻扩展模块以及PLC控制器相接。
5.根据权利要求2所述的故障监测报警装置，其特征是所述的声光报警电路是由PLC控制器、继电器和光字牌依次串接后再和扬声器(20)连接。
6.根据权利要求2所述的故障监测报警装置，其特征是所述的故障显示和初始化参数设置电路是由触摸屏、接口、PLC从站扩展模块和PLC控制器依次相接组成。
7.根据权利要求1所述的故障监测报警装置，其特征是所述的牵引整流器为六脉波或者十二脉波或者二十四脉波的整流器。
专利摘要一种牵引整流器故障监测报警装置，包括牵引整流器、控制电路和报警装置，整流管串接有熔断器，控制电路为设置有基于可编程控制器PLC的控制电路和采用霍尔电流传感器作为信号采集器的采样电路。本实用新型是采用基于PLC的在线故障监测报警装置，通过PLC控制器对采样信号进行分析计算，并且根据分析结果发出相应指令信号，使触摸屏能够及时准确的显示故障位置和故障性质，并通过声光报警装置及时发出报警信号，从而能够对整流器的熔断器熔断、整流管短路故障及整流器的温度进行实时在线监测并及时报警，使得整流器能够长期稳定工作以确保牵引变电站直流供电系统安全、可靠和经济的运行。
文档编号G01R31/02GK2677943SQ20032012522
公开日2005年2月9日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者蔡定国, 杨祥江 申请人:顺特电气有限公司