本實(shí)用新型涉及一種電路保護(hù)裝置，特別涉及一種適用于鐵路線(xiàn)路交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

鐵路線(xiàn)路通過(guò)道岔改變列車(chē)的運(yùn)行路徑，改變道岔位置的設(shè)備稱(chēng)為轉(zhuǎn)轍機(jī)；根據(jù)動(dòng)作電源的不同，分為直流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)和交流電動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)；交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)使用三相電動(dòng)機(jī)，當(dāng)三相電源斷相時(shí)，另二相的電流迅速增加，導(dǎo)致三相電動(dòng)機(jī)繞組由于溫升過(guò)高而被燒毀，因此在交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔動(dòng)作電路中，設(shè)置了斷相保護(hù)器，當(dāng)發(fā)生斷相時(shí)，通過(guò)保護(hù)繼電器及時(shí)切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的動(dòng)作電源，以保護(hù)三相電動(dòng)機(jī)免遭損壞（參見(jiàn)附圖1、附圖2）。

目前，從技術(shù)上區(qū)分，鐵路上使用的斷相保護(hù)器主要有兩大類(lèi)：

一是使用三個(gè)電流互感器，三個(gè)互感器次級(jí)串聯(lián)，其三個(gè)電壓經(jīng)矢量疊加后，產(chǎn)生一個(gè)電壓，經(jīng)整流濾波后直接驅(qū)動(dòng)使保護(hù)繼電器BHJ吸起；

二是使用一個(gè)電源變壓器提供驅(qū)動(dòng)電路工作電源，三個(gè)電流互感器提供邏輯電路的工作電源，三個(gè)電流互感器次級(jí)串聯(lián)，當(dāng)三相電流正常時(shí)，其次級(jí)電壓經(jīng)矢量疊加后，產(chǎn)生一個(gè)電壓，經(jīng)整流濾波后向邏輯電路供電，使其工作，所產(chǎn)生的脈沖使動(dòng)態(tài)（或非動(dòng)態(tài)）驅(qū)動(dòng)電路工作，使保護(hù)繼電器BHJ吸起。

上述兩大類(lèi)的斷相保護(hù)器存在如下不足：

1．可靠性低，當(dāng)某一器件故障時(shí)無(wú)法正常工作，直接造成道岔無(wú)法完成轉(zhuǎn)換，造成行車(chē)設(shè)備故障，影響行車(chē)效率，甚至造成鐵路行車(chē)癱瘓；

2．沒(méi)有電量顯示，沒(méi)有直觀(guān)的、有效的維護(hù)預(yù)防手段；

3．不能提供故障分析依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置，以克服上述已有技術(shù)存在的不足。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：一種多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置，包括斷相保護(hù)器以及與其電路連接的保護(hù)繼電器，保護(hù)繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)與受控的交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的三相電動(dòng)機(jī)電路連接；

所述斷相保護(hù)器包括綜合單元和兩套相互獨(dú)立的、結(jié)構(gòu)相同的工作單元，綜合單元與兩套工作單元之間以及兩套工作單元之間通過(guò)雙機(jī)通信進(jìn)行信息交換；

所述工作單元包括：電流采樣模塊、處理器模塊、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊、電壓檢測(cè)模塊和電源模塊；所述電流采樣模塊、處理器模塊和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊依次電路連接，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的控制端連接保護(hù)繼電器；

所述電源模塊分別與處理器模塊和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊連接并為其提供直流工作電源；

所述電流采樣模塊其采集端與三相電流的傳輸線(xiàn)電氣連接，其輸出端與處理器模塊連接，電流采樣模塊用于采集和處理三相電源的電流信號(hào)并將結(jié)果傳給處理器模塊；

所述處理器模塊的作用：

一是將經(jīng)電流采樣模塊處理的三相電源電流信號(hào)進(jìn)行分析，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)條件時(shí)，輸出占空比為1%~99%、頻率為1.5KHz~2.5KHz的脈沖信號(hào)至動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊使其輸出驅(qū)動(dòng)電源，滿(mǎn)足斷相條件時(shí)，停止輸出脈沖信號(hào)，使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊停止輸出驅(qū)動(dòng)電源；

二是接收和判斷電壓檢測(cè)模塊的采樣結(jié)果，通過(guò)改變脈沖的占空比和頻率將驅(qū)動(dòng)電源電壓鎖定在24V±2V之內(nèi)，如驅(qū)動(dòng)電源電壓無(wú)法鎖定且小于18V時(shí)則作出切換工作單元的決定；

所述動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的作用是根據(jù)處理器模塊的控制信號(hào)，輸出或停止輸出驅(qū)動(dòng)電源以控制保護(hù)繼電器的吸起或落下：

輸出驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，保護(hù)繼電器吸起接通轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電源，停止輸出驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，保護(hù)繼電器落下切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電源；

所述電壓檢測(cè)模塊其采集端與動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊連接，其輸出端與處理器模塊連接，電壓檢測(cè)模塊的作用是檢測(cè)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊輸出的驅(qū)動(dòng)電源的電壓，并將檢測(cè)結(jié)果回送給處理器模塊；

所述綜合單元包括：綜合處理器模塊、通信模塊、顯示模塊和綜合電源模塊；

所述通信模塊和顯示模塊分別與綜合處理器模塊的輸出端口連接，綜合處理器模塊分別與兩套工作單元的處理器模塊電氣連接并通過(guò)雙機(jī)通信進(jìn)行信息交換；

所述綜合處理器模塊的作用：

一是與兩套工作單元進(jìn)行雙機(jī)通信，接收兩套工作單元的運(yùn)行信息；

二是通過(guò)通信模塊向上位機(jī)發(fā)送電量數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)；

三是通過(guò)通信模塊接收上位機(jī)的控制命令、或接收人工雙機(jī)切換操作命令；

通信模塊用于完成本多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換；

顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示三相電流、驅(qū)動(dòng)電壓、報(bào)警信息和工作狀態(tài)；

綜合電源模塊為綜合處理器模塊提供直流工作電源。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述電流采樣模塊包括電流傳感器和信號(hào)處理器，電流傳感器采集端與三相電流的傳輸線(xiàn)電氣連接，其輸出端與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器與處理器模塊連接；信號(hào)處理器用于將電流傳感器采集到的電流信號(hào)處理后輸送給處理器模塊。

更進(jìn)一步：所述動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊包括第1電解電容、第2電解電容、第3電解電容、第1電阻、第2電阻、第3電阻、第4電阻、第5電阻、第6電阻、第7電阻、第8電阻、第9電阻、第10電阻、第1二極管、第2二極管、第1三極管、第2三極管、第3三極管、第4三極管；

所述第1電阻與第2電阻串連，其公共端接第3電阻，第1電阻的另一端接工作電源正極和第3三極管的集電極，第2電阻的另一端接地，第3電阻的另一端接第1三極管的集電極和第2三極管的基極，第1三極管的發(fā)射極接地、基極接第4電阻與第5電阻的公共端，第5電阻另一端接地，第4電阻另一端接處理器模塊端口輸送的脈沖DT；

第2三極管的發(fā)射極接地、集電極接第3三極管和第4三極管的基極，第3三極管集電極與基極之間接第6電阻，第4三極管的集電極接地，第3三極管和第4三極管的發(fā)射極接第1電解電容正極端，第1電解電容負(fù)極端接第1二極管的正向端和第2二極管的反向端，第1二極管的反向端接地；

第2二極管的正向端接第8電阻與第10電阻的公共端以及第2電解電容負(fù)極，第2電解電容正極接地，第8電阻另一端與第9電阻串連后接地，第8電阻與第9電阻的公共端接第3電解電容正極與第7電阻的公共端，第3電容負(fù)極接地，第7電阻的另一端與處理器模塊的A/D端口連接；

保護(hù)繼電器并接在端子P與端子Q之間，端子P接第10電阻的另一端，端子Q接地；

所述第1二極管D1的作用是在第1電解電容C1放電時(shí)堵流，使放電電流依下述途徑流動(dòng)：第4三極管的發(fā)射極—第4三極管的集電極—端子Q—保護(hù)繼電器—端子P—第10電阻—第2二極管—第1電解電容負(fù)極；

所述第2二極管D2的作用是在第1電解電容C1充電時(shí)防止電流流向接線(xiàn)端子P；

所述第2電解電容C2的作用是在第1電解電容C1充電時(shí)對(duì)負(fù)載放電,起到平滑作用；

所述第10電阻的作用是防止外部短路時(shí)，保護(hù)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊器件不損壞。

更進(jìn)一步：所述綜合單元之綜合電源模塊分別與兩套工作單元之電源模塊通過(guò)限流電阻和二極管進(jìn)行連接，限流電阻的作用是保證綜合電源模塊短路故障時(shí)不影響兩套工作單元之電源模塊的正常供電，二極管的作用是保證兩套工作單元之電源模塊的供電不相互影響。

更進(jìn)一步：所述綜合單元之綜合處理器模塊連接有用于向外部提供報(bào)警開(kāi)關(guān)量和聲音報(bào)警的報(bào)警模塊。

更進(jìn)一步：所述多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置與外部通信或采用RS485協(xié)議、或采用開(kāi)關(guān)量報(bào)警、或采用無(wú)線(xiàn)方式：

采用RS485協(xié)議時(shí)：斷相保護(hù)器內(nèi)置RS485通信芯片，外部采用總線(xiàn)連接，斷相保護(hù)器掛接在總線(xiàn)上，通過(guò)上位機(jī)呼叫方式建立與斷相保護(hù)器的聯(lián)系；通信速率為9600bit/S，掛接的斷相保護(hù)器的臺(tái)數(shù)n≤256；

采用開(kāi)關(guān)量報(bào)警時(shí)：斷相保護(hù)器內(nèi)置極性保持繼電器，故障時(shí)吸起并保持，通過(guò)繼電器接點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警采用總線(xiàn)方式；

采用無(wú)線(xiàn)方式時(shí)：外設(shè)一臺(tái)無(wú)線(xiàn)報(bào)警總機(jī)，斷相保護(hù)器與無(wú)線(xiàn)報(bào)警總機(jī)間通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行通信，采用總機(jī)呼叫應(yīng)答方式，建立聯(lián)系后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，所述無(wú)線(xiàn)報(bào)警總機(jī)采用RF433。

由于采取上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置具有以下有益效果：

1．由于本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置采用完全獨(dú)立的兩套工作單元且實(shí)現(xiàn)雙套資源共享，其中任一套工作單元出現(xiàn)故障，或兩套工作單元同時(shí)出現(xiàn)不同的故障，均不影響正常運(yùn)行，從而解決鐵路信號(hào)斷相保護(hù)器單機(jī)工作可靠性低的問(wèn)題，避免“道岔無(wú)法完成轉(zhuǎn)換，造成行車(chē)故障，影響行車(chē)效率，甚至造成鐵路行車(chē)癱瘓”的事故發(fā)生；

2．由于本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置可提供電量及工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警、并通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，可為鐵路維護(hù)人員提供故障分析依據(jù)和有效的維護(hù)手段，實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)設(shè)備“狀態(tài)修”（參見(jiàn)附名詞說(shuō)明），有利于最大限度減少信號(hào)設(shè)備故障，保證行車(chē)安全；

3．本實(shí)用新型綜合單元之綜合電源模塊分別通過(guò)限流電阻和二極管與兩套工作單元之電源模塊連接，一方面可確保綜合單元之綜合處理器模塊的正常供電，另一方面當(dāng)綜合電源模塊故障時(shí)，不會(huì)影響兩套工作單元的正常供電；

4．本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置成本低、投資省，其控制方法科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，可確保斷相保護(hù)安全可靠。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1：已有鐵路信號(hào)道岔斷相保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2：已有鐵路信號(hào)道岔斷相保護(hù)裝置控制電路圖；

圖3：本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖4：本實(shí)用新型之動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖；

圖5：多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置主程序流程圖（單機(jī)工作流程）；

圖6：多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置硬件冗余處理軟件流程圖；

圖7～圖9：多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置與外部通信框圖：

圖7為采用RS485協(xié)議連接示意圖，圖8為開(kāi)關(guān)量報(bào)警連接示意圖，圖9為無(wú)線(xiàn)方式連接示意圖；

圖1、圖2中：

Ⅰ－斷相保護(hù)器，Ⅱ－交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，21—三相電動(dòng)機(jī)，22—?jiǎng)恿D(zhuǎn)換及接點(diǎn)組，BHJ—保護(hù)繼電器，1DQJ—第一定位操作繼電器，1DQJF—第一定位操作復(fù)示繼電器， 2DQJ—第二定位操作繼電器，2DQJF—第二定位操作復(fù)示繼電器，DCA—按鍵，F(xiàn)CA—按鍵，KZ—控制正電（電源正極），KF—控制負(fù)電（接地）；

圖3中：

00—綜合單元，01—綜合電源模塊，02—綜合處理器模塊，03—通信模塊，04—顯示模塊，05—報(bào)警模塊；

1—A工作單元，2—B工作單元，101/201—電流采樣模塊，102/202—處理器模塊，103/203—?jiǎng)討B(tài)驅(qū)動(dòng)模塊，104/204—電壓測(cè)量模塊，105/205—電源模塊，BHJ—保護(hù)繼電器；

圖4中：

C1—第1電解電容，C2—第2電解電容，C3—第3電解電容，R1—第1電阻，R2—第2電阻，R3—第3電阻，R4—第4電阻，R5—第5電阻，R6—第6電阻，R7—第7電阻，R8—第8電阻，R9—第9電阻，R10—第10電阻，D1—第1二極管，D2—第2二極管，UA1—第1三極管，UA2—第2三極管，UA3—第3三極管，UA4—第4三極管，BHJ—保護(hù)繼電器，DT—脈沖信號(hào)；

圖7、圖8、圖9中：

Ⅰ₁、Ⅰ₂……Ⅰ_n－斷相保護(hù)器，

具體實(shí)施方式，

如附圖3所示，一種多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置，包括斷相保護(hù)器以及與其電路連接的保護(hù)繼電器BHJ，保護(hù)繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)與受控的交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的三相電動(dòng)機(jī)21電路連接；所述斷相保護(hù)器包括綜合單元00和兩套相互獨(dú)立的、結(jié)構(gòu)相同的工作單元、即A工作單元1和B工作單元2，綜合單元與兩套工作單元之間以及兩套工作單元之間通過(guò)雙機(jī)通信進(jìn)行信息交換；

所述工作單元包括：電流采樣模塊、處理器模塊、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊、電壓檢測(cè)模塊和電源模塊；所述電流采樣模塊、處理器模塊和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊依次電路連接，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的控制端連接保護(hù)繼電器BHJ；

所述電源模塊分別與處理器模塊和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊連接并為其提供直流工作電源；

所述電流采樣模塊其采集端與三相電流的傳輸線(xiàn)電氣連接，其輸出端與處理器模塊連接，電流采樣模塊用于采集和處理三相電源的電流信號(hào)并將結(jié)果傳給處理器模塊；

所述處理器模塊的作用：

一是將經(jīng)電流采樣模塊處理的三相電源電流信號(hào)進(jìn)行分析，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)條件時(shí)，輸出占空比為1%~99%、頻率為1.5KHz~2.5KHz的脈沖信號(hào)至動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊使其輸出驅(qū)動(dòng)電源，滿(mǎn)足斷相條件時(shí)，停止輸出脈沖信號(hào)，使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊停止輸出驅(qū)動(dòng)電源；

二是接收和判斷電壓檢測(cè)模塊的采樣結(jié)果，通過(guò)改變脈沖的占空比和頻率將驅(qū)動(dòng)電源電壓鎖定在24V±2V之內(nèi)，如驅(qū)動(dòng)電源電壓無(wú)法鎖定且小于18V時(shí)則作出切換工作單元的決定；

所述動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的作用是根據(jù)處理器模塊的控制信號(hào)，輸出或停止輸出驅(qū)動(dòng)電源以控制保護(hù)繼電器的吸起或落下：

輸出驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，保護(hù)繼電器吸起接通轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電源，停止輸出驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，保護(hù)繼電器落下切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電源；

所述電壓檢測(cè)模塊其采集端與動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊連接，其輸出端與處理器模塊連接，電壓檢測(cè)模塊的作用是檢測(cè)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊輸出的驅(qū)動(dòng)電源的電壓，并將檢測(cè)結(jié)果回送給處理器模塊；

所述綜合單元00包括：綜合處理器模塊02、通信模塊03、顯示模塊04和綜合電源模塊01；

所述通信模塊和顯示模塊分別與綜合處理器模塊的輸出端口連接，綜合處理器模塊分別與兩套工作單元的處理器模塊電氣連接并通過(guò)雙機(jī)通信進(jìn)行信息交換；

所述綜合處理器模塊的作用：

一是與兩套工作單元進(jìn)行雙機(jī)通信，接收兩套工作單元的運(yùn)行信息；

二是通過(guò)通信模塊向上位機(jī)發(fā)送電量數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)；

三是通過(guò)通信模塊接收上位機(jī)的控制命令、或接收人工雙機(jī)切換操作命令；

通信模塊用于完成本多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換；

顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示三相電流、驅(qū)動(dòng)電壓、報(bào)警信息和工作狀態(tài)；

綜合電源模塊為綜合處理器模塊提供直流工作電源。

所述電流采樣模塊包括電流傳感器和信號(hào)處理器，電流傳感器采集端與三相電流的傳輸線(xiàn)電氣連接，其輸出端與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器與處理器模塊連接；信號(hào)處理器用于將電流傳感器采集到的電流信號(hào)處理后輸送給處理器模塊。

所述動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊（參附圖4）包括第1電解電容、第2電解電容、第3電解電容、第1電阻、第2電阻、第3電阻、第4電阻、第5電阻、第6電阻、第7電阻、第8電阻、第9電阻、第10電阻、第1二極管、第2二極管、第1三極管、第2三極管、第3三極管、第4三極管；

所述第1電阻與第2電阻串連，其公共端接第3電阻，第1電阻的另一端接工作電源正極和第3三極管的集電極，第2電阻的另一端接地，第3電阻的另一端接第1三極管的集電極和第2三極管的基極，第1三極管的發(fā)射極接地、基極接第4電阻與第5電阻的公共端，第5電阻另一端接地，第4電阻另一端接處理器模塊端口輸送的脈沖DT；

第2三極管的發(fā)射極接地、集電極接第3三極管和第4三極管的基極，第3三極管集電極與基極之間接第6電阻，第4三極管的集電極接地，第3三極管和第4三極管的發(fā)射極接第1電解電容正極端，第1電解電容負(fù)極端接第1二極管的正向端和第2二極管的反向端，第1二極管的反向端接地；

第2二極管的正向端接第8電阻與第10電阻的公共端以及第2電解電容負(fù)極，第2電解電容正極接地，第8電阻另一端與第9電阻串連后接地，第8電阻與第9電阻的公共端接第3電解電容正極與第7電阻的公共端，第3電容負(fù)極接地，第7電阻的另一端與處理器模塊的A/D端口連接；

保護(hù)繼電器并接在端子P與端子Q之間，端子P接第10電阻的另一端，端子Q接地；

所述第1二極管D1的作用是在第1電解電容C1放電時(shí)堵流，使放電電流依下述途徑流動(dòng)：第4三極管的發(fā)射極—第4三極管的集電極—端子Q—保護(hù)繼電器—端子P—第10電阻—第2二極管—第1電解電容負(fù)極；

所述第2二極管D2的作用是在第1電解電容C1充電時(shí)防止電流流向接線(xiàn)端子P；

所述第2電解電容C2的作用是在第1電解電容C1充電時(shí)對(duì)負(fù)載放電,起到平滑作用；

所述第10電阻的作用是防止外部短路時(shí)，保護(hù)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊器件不損壞。

在上述動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊中：所述第1電解電容、第2電解電容和第3電解電容亦可使用普通的無(wú)極性電容替代。

所述綜合單元00之綜合電源模塊01分別通過(guò)限流電阻和二極管與兩套工作單元之電源模塊連接，限流電阻的作用是保證綜合電源模塊短路故障時(shí)不影響兩套工作單元之電源模塊的正常供電，二極管的作用是保證兩套工作單元之電源模塊的供電不相互影響。

所述綜合單元00之綜合處理器模塊01連接有用于向外部提供報(bào)警開(kāi)關(guān)量和聲音報(bào)警的報(bào)警模塊05。

所述多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置與外部通信或采用RS485協(xié)議、或采用開(kāi)關(guān)量報(bào)警、或采用無(wú)線(xiàn)方式：

采用RS485協(xié)議時(shí)：斷相保護(hù)器內(nèi)置RS485通信芯片，外部采用總線(xiàn)連接，在實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)將全站的n臺(tái)多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置之n臺(tái)斷相保護(hù)器全部掛接在總線(xiàn)上，通過(guò)上位機(jī)呼叫方式建立與斷相保護(hù)器的聯(lián)系；通信速率為9600bit/S，斷相保護(hù)器的臺(tái)數(shù)n≤256（參見(jiàn)附圖7）；

采用開(kāi)關(guān)量報(bào)警時(shí)：斷相保護(hù)器內(nèi)置一極性保持繼電器，故障時(shí)吸起并保持，通過(guò)繼電器接點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警采用總線(xiàn)方式（參見(jiàn)附圖8）；

采用無(wú)線(xiàn)方式時(shí)：外設(shè)一臺(tái)無(wú)線(xiàn)報(bào)警總機(jī)，斷相保護(hù)器與無(wú)線(xiàn)報(bào)警總機(jī)間通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行通信，采用總機(jī)呼叫應(yīng)答方式，建立聯(lián)系后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，所述無(wú)線(xiàn)報(bào)警總機(jī)采用RF433（參見(jiàn)附圖9）。

附注

（一）名詞說(shuō)明

1．動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)：一種具有輸入脈沖信號(hào)（一定頻率和占空比的脈沖信號(hào)）才能輸出直流驅(qū)動(dòng)電壓、當(dāng)輸入信號(hào)的頻率或占空比超過(guò)一定范圍或電路器件故障時(shí)不能輸出驅(qū)動(dòng)直流電壓的一種電路結(jié)構(gòu)。是一種電子組件的安全控制方法；

2．雙機(jī)熱備：二套能完成規(guī)定功能的獨(dú)立系統(tǒng)，通過(guò)一定的方式（雙機(jī)監(jiān)控等）建立聯(lián)系，其中正常運(yùn)行的一套稱(chēng)為主控機(jī)，另一套處于備用狀態(tài)稱(chēng)為熱備機(jī)；當(dāng)工作機(jī)故障時(shí)，熱備機(jī)自動(dòng)投入工作，且在投入過(guò)程中保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作；

3．資源共享：一個(gè)系統(tǒng)的資源，除本身使用外，同時(shí)也作為另一個(gè)系統(tǒng)的備用資源；

4．信號(hào)故障安全原則：當(dāng)信號(hào)設(shè)備或器材故障時(shí)，只能使輸出處于安全狀態(tài)（鐵路信號(hào)的安全狀態(tài)是無(wú)電、顯示紅燈等）；

5．電流采樣數(shù)據(jù)合法：標(biāo)準(zhǔn)電流小于5A為合法，大于5A為不合法；

6．故障修和狀態(tài)修：鐵路信號(hào)設(shè)備的維修方式主要分為二種：（1）當(dāng)設(shè)備的性能已經(jīng)造成設(shè)備不能完成其功能時(shí)（即故障時(shí)）的維修稱(chēng)為故障修，即設(shè)備故障時(shí)才維修；（2）設(shè)備的性能惡化但仍能完成其功能時(shí)的維修稱(chēng)為狀態(tài)修，即根據(jù)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行維修；實(shí)現(xiàn)狀態(tài)修的基礎(chǔ)條件是：對(duì)設(shè)備的運(yùn)用性能監(jiān)測(cè)或設(shè)備雙套冗余；

7．滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)條件：三相電流均大于0.6A；

8．滿(mǎn)足斷相條件：一相電流小于0.1mA，另二相電流大于或等于1A。

（二）已有鐵路信號(hào)道岔斷相保護(hù)裝置控制原理（控制過(guò)程）（參見(jiàn)圖1圖2）：

1．需轉(zhuǎn)換道岔時(shí)，按壓FCA后使道岔轉(zhuǎn)換：

按下按鍵FCA：KZ→第一定位操作繼電器1DQJ的1-2線(xiàn)圈→第二定位操作繼電器2DQJ接點(diǎn)141、142→KF，使第一定位操作繼電器1DQJ吸起→第一定位操作復(fù)示繼電器1DQJF吸起→第二定位操作繼電器2DQJ轉(zhuǎn)極→切斷第一定位操作繼電器1DQJ的1-2線(xiàn)圈電源→第一定位操作繼電器1DQJ無(wú)電（第一定位操作繼電器為緩放型繼電器，吸起后無(wú)電可使繼電器保持吸起0.5秒），與此同時(shí)，第一定位操作繼電器1DQJ、第一定位操作復(fù)示繼電器1DQJF的接點(diǎn)接通三相電源，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)→斷相保護(hù)裝置輸出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電源使BHJ吸起，從而接通第一定位操作繼電器1DQJ3-4線(xiàn)圈，使第一定位操作繼電器保持吸起→道岔轉(zhuǎn)換到位后，電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部接點(diǎn)切斷三相電源→斷相保護(hù)裝置停止輸出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電源使BHJ落下→BHJ接點(diǎn)切斷第一定位操作繼電器1DQJ3-4線(xiàn)圈，使其落下→第一定位操作復(fù)示繼電器1DQJF落下，此時(shí)，道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程的控制結(jié)束；

2．當(dāng)發(fā)生斷相時(shí)：

任何一相斷相→斷相保護(hù)裝置停止輸出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電源→BHJ落下→切斷第一定位操作繼電器1DQJ3-4線(xiàn)圈→第一定位操作繼電器1DQJ和第一定位操作復(fù)示繼電器1DQJF落下→切斷另2相電源（電動(dòng)機(jī)斷電）。

（三）本實(shí)用新型之多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置工作原理（參見(jiàn)附圖3）

1．三相電流分別從電流采樣模塊之電流傳感器中穿過(guò)，電流傳感器將采集的信號(hào)輸至信號(hào)處理器；

2．信號(hào)處理器將電流信號(hào)放大、整形、濾波、限位后，送至處理器模塊；

3．處理器模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和運(yùn)算，當(dāng)三相電流大于0.6A時(shí)，處理器模塊輸出輸出占空比為1%~99%、頻率為1.5KHz~2.5KHz的脈沖信號(hào)至動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊輸出直流驅(qū)動(dòng)電源；

4．電壓檢測(cè)模塊對(duì)直流驅(qū)動(dòng)電源的電壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果回送處理器模塊，通過(guò)運(yùn)算確定是否進(jìn)行電壓調(diào)整或倒機(jī)（雙機(jī)轉(zhuǎn)換），如驅(qū)動(dòng)電壓正常（24V±2V之內(nèi)）則繼續(xù)工作，如驅(qū)動(dòng)電壓不正常（小于18V）由熱備機(jī)升級(jí)為主控機(jī)繼續(xù)工作；

5．當(dāng)發(fā)生某一相斷相，處理器模塊將停止輸出脈沖，使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路停止輸出直流驅(qū)動(dòng)電源，BHJ落下，通過(guò)原有道岔控制電路切斷三相電源。

（四）多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置主程序流程（圖5）

兩套工作單元采用相同的軟件。啟動(dòng)及初始化完成后，運(yùn)行監(jiān)控程序以確定三機(jī)的工作狀態(tài)是主控還是備用，備用機(jī)進(jìn)入備用狀態(tài)運(yùn)行，主控機(jī)進(jìn)行控制工作。測(cè)量三相電流，如三相電流均小于0.6A，返回，如大于0.6A則動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，直至發(fā)生斷相、限時(shí)到和正常退出（電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換到位切斷三相電源）條件，退出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，返回。

（五）多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置硬件冗余處理軟件流程（圖6）

在主程序流程中的“三相電流采樣”后，加入硬件冗余的處理，先判斷電流采樣數(shù)據(jù)是否合法（三相電流中任一相電流大于5A不合法），數(shù)據(jù)合法，跳出本處理程序，繼續(xù)；不合法時(shí)，讀取對(duì)方電流數(shù)據(jù)，如對(duì)方合法則本機(jī)使用該數(shù)據(jù)，如也不合法，則報(bào)整機(jī)故障。

（六）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖（圖4）

動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入信號(hào)必需為一定占空比和頻率的脈沖信號(hào)，才能輸出直流驅(qū)動(dòng)電源。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入信號(hào)不是脈沖或器件故障時(shí)，不會(huì)錯(cuò)誤輸出電源給負(fù)載。

工作過(guò)程：

1．DT脈沖信號(hào)高電平時(shí)，第1三極管UA1導(dǎo)通；檢測(cè)點(diǎn)A（即第1三極管UA1的集電極）低電平，第2三極管UA2截止；檢測(cè)點(diǎn)B點(diǎn)（即第2三極管UA2的集電極）高電平，第4三極管UA4截止，第3三極管UA3導(dǎo)通，KZ向第1電解電容C1充電：

KZ→第3三極管UA3集電極→第3三極管UA3發(fā)射極→第1電解電容C1正極→第1電解電容C1負(fù)極-→第1二極管D1正端→第1二極管D1負(fù)端→地；

2．DT脈沖信號(hào)低電平時(shí)，第1三極管UA1截止；檢測(cè)點(diǎn)A高電平，第2三極管UA2導(dǎo)通；檢測(cè)點(diǎn)B低電平，第3三極管UA3截止，第4三極管UA4導(dǎo)通，電容C1通過(guò)第4三極管UA4放電：

第1電解電容C1正極→第4三極管UA4發(fā)射極→第4三極管UA4集電極→接線(xiàn)端子2（→保護(hù)繼電器BHJ線(xiàn)圈1→保護(hù)繼電器BHJ線(xiàn)圈4）→接線(xiàn)端子1→第10電阻R10→第2二極管D2正端→第2二極管D2負(fù)端→第1電解電容C1負(fù)極；

重復(fù)上述充放電過(guò)程，從而輸出直流驅(qū)動(dòng)電源。

從以上過(guò)程可見(jiàn)：即使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊中任一器件故障時(shí)，只能造成無(wú)輸出而不可能錯(cuò)誤輸出，實(shí)現(xiàn)故障安全原則：

（1）由于故障，輸入一直高電平時(shí)：第1電解電容C1只有充電過(guò)程而沒(méi)有放電過(guò)程，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊無(wú)輸出；

（2）由于故障，輸入一直低電平時(shí)：第1電解電容C1只有放電過(guò)程而沒(méi)有充電過(guò)程，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊無(wú)輸出；

圖6中相關(guān)元件的作用：

第1二極管D1的作用是第1電解電容C1放電時(shí)堵流，使第1電解電容C1放電電流只能經(jīng)接線(xiàn)端子2、BHJ線(xiàn)圈、接線(xiàn)端子1后回至第1電解電容C1的負(fù)極。第2二極管D2的作用是第1電解電容C1充電時(shí)防止電流流向接線(xiàn)端子1；

第2電解電容C2的作用是在第1電解電容C1充電時(shí)對(duì)負(fù)載放電（平滑）；

第10電阻的作用是防止外部短路時(shí)，保護(hù)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊器件不損壞。

（七）雙機(jī)切換原理

1．雙機(jī)正常時(shí)（主控機(jī)和熱備機(jī)均無(wú)故障），

主控機(jī)與熱備機(jī)通過(guò)雙機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；

當(dāng)熱備機(jī)檢測(cè)到主控機(jī)工作正常時(shí)：

（1）主控機(jī)獨(dú)立完成：電流采樣、信號(hào)處理、邏輯判斷、輸出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電源、與綜合單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；

（2）綜合單元完成：三相電流、驅(qū)動(dòng)電壓和工作狀態(tài)顯示；接收上位機(jī)命令及完成與上位機(jī)的通信；

（3）熱備機(jī)同步完成：電流采樣、信號(hào)處理、邏輯判斷，但不輸出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電源，不與綜合單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；

2．當(dāng)熱備機(jī)檢測(cè)到與主控機(jī)的通信中斷后，判斷主控機(jī)故障，主控機(jī)不能正常工作時(shí)（如電源模塊故障、處理模塊故障、處理器復(fù)位故障等），

（1）熱備機(jī)自動(dòng)投入升級(jí)為主控機(jī)，繼續(xù)完成：電流采樣、信號(hào)處理、邏輯判斷、輸出動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電源、與綜合單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；

（2）綜合單元完成：三相電流、驅(qū)動(dòng)電壓和工作狀態(tài)顯示；接收上位機(jī)命令及完成與上位機(jī)的通信；

3．當(dāng)雙機(jī)均出現(xiàn)故障時(shí)（第二類(lèi)、第三類(lèi)或第四類(lèi)故障），如雙機(jī)正常資源能整合成一套有效的、合法的資源時(shí)，通過(guò)最后發(fā)生故障的工作單元對(duì)雙機(jī)資源進(jìn)行整合，繼續(xù)工作。