[发明专利]一种实现轨道交通直流馈电保护的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现轨道交通直流馈电保护的装置及方法，尤其是涉及一种专用于轨道交通直流牵引馈电系统的保护方法，实现由于架空接触网与钢轨短接而引起的各类短路故障的切除，消除接触网热过负荷故障的装置，适用于城市地铁、轻轨、城际快轨及其他直流馈电系统的保护，属于直流馈电保护技术领域。

背景技术

21世纪将是中国城市轨道交通的纪元，随着国民经济的持续发展，将会伴随更大的都市化，促使城市交通日趋紧张，甚至成为一个更急迫的任务，不适当的、低效率的交通系统会抑制和妨碍社会与经济的发展，城市轨道交通成为解决大中城市交通拥挤问题的最佳方案。随着轨道交通系统的快速发展，直流牵引供电系统得到了越来越广泛的应用，从而使直流牵引网络线路馈电系统保护装置在直流牵引供电系统中得到广泛应用。

目前国外有些国家的轨道交通直流馈电保护装置有：

1.德国ADTRANZ公司的DCP106，DCP106是一种控制和保护的组合装置，适用于成套配电开关设备，其过电流瞬时保护、过电流延时保护、热反时限过电流保护都比较完整，但是其di/dt近远区短路保护功能不完善；

2.俄罗斯ATI公司的BEM，其只能满足一般的保护功能，实时性能较差，不能满足牵引系统对于di/dt近远区短路保护的功能需要，而且没有热反时限过电流保护；

3.德国西门子公司的DPU96及3UB61、DPU96没有定时限过电流保护，且其di/dt近远区短路保护功能不灵活、不完善；3UB61只有di/dt近远区短路保护，而且其使用的是模拟保护方式，存在保护界限的含糊及不确定，容易出现拒动及误动；

4.美国PPECO公司的MPR，MPR没有di/dt近区短路保护。

但国内自行设计和生产此类装置的企业和厂家还是空白，所需装置完全依赖进口。

发明内容

本发明的目的是提供一种国内自己开发研制的实现轨道交通直流馈电保护的装置及方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种实现轨道交通直流馈电保护装置，其特征在于，由嵌入式系统、开关控制模块、A/D转换模块、I/V转换模块和采集输入接口组成，嵌入式系统分别与开关控制模块和A/D转换模块连接，A/D转换模块通过I/V转换模块与采集输入接口连接。

所述的嵌入式系统由中央处理器、静态存储器、快闪存储器、扩展接口、Profibus-DP接口、以太网接口和RS-232串行接口组成，中央处理器连接RS-232串行接口，并通过数据地址控制总线分别连接静态存储器、快闪存储器、扩展接口、Profibus-DP接口和以太网接口，嵌入式系统通过扩展接口连接A/D转换模块。

所述的A/D转换模块由A/D芯片、基准芯片、模拟电压输入组成，A/D芯片分别与基准芯片和模拟电压输入连接。

所述的I/V转换模块由电阻R1、R2、R3、R4和R5、采样电阻R_s和运算放大器U1组成，采集输入接口连接AIN1+与AIN1-，Vin连接模拟电压输入模块，运算放大器的2脚通过电阻R2和电阻R5连接，同时通过电阻R1与采样电阻Rs连接，运算放大器的3脚通过电阻R3与采样电阻Rs连接，同时与电阻R4连接。

一种实现轨道交通直流馈电保护的方法，其特征在于采用C语言和汇编语言在嵌入式操作系统平台上编制程序，运行在轨道交通直流馈电保护装置上，其保护方法为：

第一步：采样数据滤波

采样频率为40kHz，每4次采样滤波得1次采样点，采用中值算术平均滤波方式计算算术平均值；

第二步：采样数据换算

把采样滤波后的数据换算成实际输入电流值，接着对电流值进行区间转换：

IIN=VREF×D6404505---(1)]]>

I_CON＝(I_IN-CON_LP)×CON_M    (2)