直流牵引供电接触网残压抑制装置的制造方法
直流牵引供电接触网残压抑制装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统领域，特别涉及一种残压抑制装置。
【【背景技术】】
[0002]直流系统接触网残压问题困扰全国地铁供电行业多年，各地铁单位都没有找到问题的根本来源和解决方法。
[0003]接触网残压主要影响:
[0004]1、检修中，残压小于验电器报警启动电压，验电显示无电，但挂接地线过程中出现接触网打火问题，烧蚀设备。
[0005]2、检修中，残压大于验电器报警启动电压，按照安全工作规程验明有电则不允许挂接地线作业，影响生产检修。
[0006]3、送电过程中，直流馈线开关柜线路测试接触网残压出厂值设定为300V，当残压大于300V线路时测试无法通过，开关柜不能合闸，导致接触网无法送电，直接影响行车。
[0007]当前地铁行业对接触网残压问题认识存在错误:接触网残压问题各地铁主要认为来源与分段绝缘器绝缘功能降低造成，认知全完错误，导致解决方案的方向也是背道而驰。现有技术中，还没有一种有效的装置或者方法，能够解决地铁供电系统残压检测问题以及对残压的抑制，保证地铁检修人员人身安全和设备安全。
【【实用新型内容】】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种直流牵引供电接触网残压抑制装置，以解决直流供电系统残压检测问题以及对残压的抑制。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]直流牵引供电接触网残压抑制装置，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线；所述残压抑制装置电路包括残压抑制电阻；所述接触网挂钩安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端；所述接触网挂钩和残压抑制装置电路设置于绝缘杆上；带有接地线夹的接地线连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端。
[0011]本实用新型进一步的改进在于:所述残压抑制电阻的功率要求大于或等于30W。
[0012]本实用新型进一步的改进在于:所述残压抑制电阻的阻抗大于等于160kQ，小于等于240k Ω ο
[0013]本实用新型进一步的改进在于:残压抑制电阻由4个51k Ω、1W的水泥电阻串联组成。
[0014]本实用新型进一步的改进在于:所述残压抑制装置电路还包括电阻自检回路；所述电阻自检回路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一 PNP型三极管Q1、第二 PNP型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四NPN型三极管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第一发光二极管D4、第二发光二极管D6、蜂鸣器Buzzerl、三位置开关S1、高压继电器J1A、高压继电器常开辅助触点JlB和锂电池升压电路BTl。锂电池升压电路BTl的正极与三位置开关SI的常开端连接，锂电池升压电路BTl的负极分别与三位置开关SI的常闭端、高压继电器JlA的负极端、第二稳压二极管D9的正极端、第三电容C3的第二端、第十三电阻R13的第二端、第七电阻R7的第二端、第一稳压二极管Dl的正极端、第四电容C4的第二端、第八电阻R8的第二端、第二电容C2的第二端、第四NPN型三极管Q4的发射极、第十九电阻R19的第二端连接；三位置开关SI的常开端分别与锂电池升压电路BTl的负极端、高压继电器JlA的负极端连接；三位置开关SI的公共端分别与高压继电器JlA的正极端、第三电容C3的第一端、第二稳压二极管D9的负极端、一电阻Cl的第一端、第三电阻R3的第一端、第十七电阻R17的第一端连接，高压继电器JlA的正极与三位置开关SI的公共端连接，高压继电器JlA的负极与锂电池升压电路BTl的负极连接，第四电容C4的第一端与三位置开关的公共端连接，第四电容C4的第二端与锂电池升压电路的负极连接，第二稳压二极管D9的负极端与三位置开关SI的公共端连接，第二稳压二极管D9的正极端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第三电阻R3的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第三电阻R3的第二端分别与第十三电阻R13的第一端、第二运算放大器UlB的反相输入端连接，第十七电阻R17的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第十七电阻R17的第二端分别与第七电阻R7的第一端、第一运算放大器UlA的同相输入端连接，第十三电阻R13的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第七电阻R7的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第一电阻Rl的第二端分别与高压继电器常开辅助触点JlB的第一端、第十一电阻Rll的第一端连接，第i^一电阻Rll的第二端分别与第一运算放大器UlA的反相输入端、第二运算放大器UlB的同相输入端，第一稳压二极管Dl的负极端、第四电容C4的第一端连接，第一稳压二极管Dl的负极端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第四电容C4的第一端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第一运算放大器UlA的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一运算放大器UlA的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第二运算放大器UlB的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二运算放大器UlB的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第一运算放大器UlA的输出端分别与第四电阻R4的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十二电阻R12的第一端、第二运算放大器UlB的输出端连接，第四电阻R4的第一端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第十五电阻R15的第二端与第三PNP型三极管Q3的基极端连接，第十二电阻R12的第二端与第二 PNP型三极管Q2的基极端连接，第三PNP型三极管Q3的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第三PNP型三极管Q3的集电极端分别与第九电阻R9的第一端、第十六电阻R16的第一端、第一电容Cl的第一端连接，第九电阻R9的第二端与锂电池升压电路的负极端连接，第二 PNP型三极管Q2的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二 PNP型三极管Q2的集电极端分别与第八电阻R8的第一端、第二电容C2的第一端、第一电容Cl的第二端、第十四电阻R14的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第一 PNP型三极管Ql的基极端连接，第一 PNP型三极管Ql的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一PNP型三极管Ql的集电极端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一发光二极管D4的正极连接，第一发光二极管D4与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第十四电阻R14的第二端与第四NPN型三极管Q4的基极端连接，第四NPN型三极管Q4的集电极端分别与第二发光二极管D6的负极端、蜂鸣器Buzzerl的第二端连接，第二发光二极管D6的正极端与第二电阻R2的第二端连接，第二电阻R2的第二端分别与蜂鸣器Buzzerl的第一端、锂电池升压电路BTl的正极端连接，高压继电器常开辅助触点JlB的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第十电阻RlO的第一端连接，第十电阻RlO的第二端与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端与第十九电阻R19 的第一端连接。
[0015]本实用新型进一步的改进在于:第七电阻R7的阻值为240k Ω，第十三电阻R13的阻值为160k Ω。
[0016]本实用新型进一步的改进在于:电阻自检回路连接为其供电的锂电池升压电路。
[0017]本实用新型进一步的改进在于:锂电池升压电路包括锂电池、升压电路以及用于检测锂电池电压是否小于阈值电压的电池检测芯片。
[0018]相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0019]1、本实用新型研宄找到了接触网残压的根本来源，并设计制作了一种直流供电系统接触网残压抑制装置，彻底解决了地铁供电系统残压检测问题以及对残压的抑制，保证检修人员人身安全和设备安全。
[0020]2、该装置可实现自动抑制接触网残压，方便检修人员判断，同时该装置还具备全电路自检能力，保证设备的可靠性。
【【附图说明】】
[0021]图1为本实用新型直流牵引供电接触网残压抑制装置的结构框图；
[0022]图2为残压抑制装置电路的结构框图；
[0023]图3为残压抑制装置电路的电路图；
[0024]图4为供电回路的电路图；
[0025]图5为锂电池充电回路的电路图；
[0026]图6为本实用新型直流牵引供电接触网残压抑制装置的自检流程图。
【【具体实施方式】】
[0027]本实用新型通过研宄从原理上明确产生接触网残压这一现象的原因是接触网绝缘电阻分布不均导致。
[0028]基于这一根本原理性的突破，本实用新型开发出了直流牵引供电接触网残压抑制
目.ο
[0029]本实用新型直流牵引供电接触网残压抑制装置在使用时，先对残压抑制器进行自检，自检合格后，再挂接在远离地面5M左右的接触网上面去消除残压。此时接触网的电压最高电压可以达到DC1800V。残压抑制器的电路就要满足高耐压设计，保证操作者的人身安全。
[0030]请参阅图1至图6所示，本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线。
[0031](I)接触网挂钩，安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端，用于将本实用新型残压抑制装置与接触网连通，实现残压抑制装置与接触网的电连接功能。
[0032](2)绝缘杆，残压抑制装置整体安装在绝缘杆的端头。使用时，人员手持绝缘杆末端，将残压抑制装置挂钩接于接触网上，绝缘杆起到对人身的保护作用，防止电伤害。
[0033](3)带有接地线夹的接地线，连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端，用于将残压抑制装置与钢轨连通，最终实现接触网至残压抑制装置至钢轨的整体电气回路连通。
[0034](4)残压抑制装置电路，包括电阻自检回路、残压抑制电阻和供电电池BT1。
[0035](4.1)残压抑制电阻为整个装置接入接触网主回路的部分，是实现对接触网残压抑制功能实现的关键，其由4个51kQ (R6、R10、R18、R19)，1W的水泥电阻串联，阻抗为204k Ω。(本实用新型要求残压抑制电阻的功率要求大于或等于30W，以保证极限条件下设备和人身安全)。
[0036](4.2)电阻自检回路，R7(240kQ)及附件负责检测抑制回路不高于240kD，R13(160kQ)及附件负责检测抑制回路不低于160kQ，保证残压抑制回路能够正常工作。
[0037](4.3)UlA, UlB运放及附件实现电阻比较功能，同时由D4(绿色LED)显示正常灯光指示，D6 (红色LED)显示故障灯光指示，D9实现故障声音报警。
[0038](4.4) JlA为高压继电器，JlB为高压继电器的辅助节点，SI为设备自检功能按键。JlB辅助节点与残压抑制电阻A端连接，挂在接触网上时同时与高压接触网相连，断开时可以起到与接触网一次回路断开保护二次检测回路的功能；si按下时(1-2点闭合)，JlA继电器工作，JlB闭合工作，自检功能启动，共同实现残压抑制回路工作状态的自检。
[0039](5)BTl为锂电池升压电路(电池型号18650，3.7V)，为检测回路各元件供电。
[0040]参阅图3所示，残压抑制装置电路，包括第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一 PNP型三极管Q1、第二PNP型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四NPN型三极管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第一发光二极管D4、第二发光二极管D6、蜂鸣器Buzzerl、三位置开关S1、高压继电器J1A、高压继电器常开辅助触点JlB和锂电池升压电路BTl。锂电池升压电路BTl的正极与三位置开关SI的常开端连接，锂电池升压电路BTl的负极分别与三位置开关SI的常闭端、高压继电器JlA的负极端、第二稳压二极管D9的正极端、第三电容C3的第二端、第十三电阻R13的第二端、第七电阻R7的第二端、第一稳压二极管Dl的正极端、第四电容C4的第二端、第八电阻R8的第二端、第二电容C2的第二端、第四NPN型三极管Q4的发射极、第十九电阻R19的第二端连接；三位置开关SI的常开端分别与锂电池升压电路BTl的负极端、高压继电器JlA的负极端连接；三位置开关SI的公共端分别与高压继电器JlA的正极端、第三电容C3的第一端、第二稳压二极管D9的负极端、一电阻Cl的第一端、第三电阻R3的第一端、第十七电阻R17的第一端连接，高压继电器JlA的正极与三位置开关SI的公共端连接，高压继电器JlA的负极与锂电池升压电路BTl的负极连接，第四电容C4的第一端与三位置开关的公共端连接，第四电容C4的第二端与锂电池升压电路的负极连接，第二稳压二极管D9的负极端与三位置开关SI的公共端连接，第二稳压二极管D9的正极端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第三电阻R3的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第三电阻R3的第二端分别与第十三电阻R13的第一端、第二运算放大器UlB的反相输入端连接，第十七电阻R17的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第十七电阻R17的第二端分别与第七电阻R7的第一端、第一运算放大器UlA的同相输入端连接，第十三电阻R13的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第七电阻R7的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第一电阻Rl的第二端分别与高压继电器常开辅助触点JlB的第一端、第^ 电阻Rll的第一端连接，第十一电阻Rll的第二端分别与第一运算放大器UlA的反相输入端、第二运算放大器UlB的同相输入端，第一稳压二极管Dl的负极端、第四电容C4的第一端连接，第一稳压二极管Dl的负极端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第四电容C4的第一端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第一运算放大器UlA的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一运算放大器UlA的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第二运算放大器UlB的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二运算放大器UlB的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负 极端连接，第一运算放大器UlA的输出端分别与第四电阻R4的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十二电阻R12的第一端、第二运算放大器UlB的输出端连接，第四电阻R4的第一端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第十五电阻R15的第二端与第三PNP型三极管Q3的基极端连接，第十二电阻R12的第二端与第二 PNP型三极管Q2的基极端连接，第三PNP型三极管Q3的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第三PNP型三极管Q3的集电极端分别与第九电阻R9的第一端、第十六电阻R16的第一端、第一电容Cl的第一端连接，第九电阻R9的第二端与锂电池升压电路的负极端连接，第二 PNP型三极管Q2的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二 PNP型三极管Q2的集电极端分别与第八电阻R8的第一端、第二电容C2的第一端、第一电容Cl的第二端、第十四电阻R14的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第一 PNP型三极管Ql的基极端连接，第一 PNP型三极管Ql的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一 PNP型三极管Ql的集电极端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一发光二极管D4的正极连接，第一发光二极管D4与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第十四电阻R14的第二端与第四NPN型三极管Q4的基极端连接，第四NPN型三极管Q4的集电极端分别与第二发光二极管D6的负极端、蜂鸣器Buzzerl的第二端连接，第二发光二极管D6的正极端与第二电阻R2的第二端连接，第二电阻R2的第二端分别与蜂鸣器Buzzerl的第一端、锂电池升压电路BTl的正极端连接，高压继电器常开辅助触点JlB的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第十电阻RlO的第一端连接，第十电阻RlO的第二端与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端与第十九电阻R19的第一端连接。
[0041]工作原理:
[0042]R6、R10、R18、R19串联的残压抑制电阻整体接入接触网和钢轨回路之间，以抑制接触网残压。电阻自检回路中，锂电池升压电路BTl将3.7V锂电池升压为电路供电，自检按键SI按下后，高压继电器JlA工作，高压继电器常开辅助触点JlB吸合，整个电路中的电压比较电路比较负载电阻R6、R10、R18、R19串联的残压抑制电阻是否在设定的范围内，当负载电阻的阻值在设定的1601?Ω-2401?Ω之间时，第二运算放大器UlB输出端为高电平，第三PNP型三极管Q3、第二 PNP型三极管Q2、第四NPN型三极管Q4不导通，第一 PNP型三极管Ql导通，第一发光二极管D4工作，此时指示正常状态D4亮。当负载电阻的阻值不在设定的160Κ-240Κ之间时，第二运算放大器UlB输出端为低电平，第三PNP型三极管Q3、第二PNP型三极管Q2、第四NPN型三极管Q4导通，第一 PNP型三极管Ql不导通，第二发光二极管D6和蜂鸣器工作，此时指示报警状态D6亮。
[0043]采用本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置进行残压抑制的方法，包括以下步骤:
[0044](I)当正常停电后，使用验电器验电发现接触网仍然存在电压，那么可使用本装置抑制接触网残压。
[0045](2)使用前，必须先自检残压抑制装置是否正常:将接地线夹子夹在自检端接线柱AGND上，然后按下自检按键SI。
[0046]①检测电池工况，电池检测芯片检测锂电池电量。当电池电压值小于2.63V的阈值电压后，升压电路关闭，防止锂电池过放电，同时电量低报警(红色LED)常亮指示故障状态。如果电池电量低报警(红色LED)亮，那么就要需要对锂电池充电。
[0047]②自检按键SI按下后，高压继电器JlA工作，其触点JlB吸合，电压比较电路比较残压抑制电阻是否在设定的范围内。当残压抑制电阻的阻值在设定的160k Ω-240k Ω之间时，此时指示为正常状态。当残压抑制电阻的阻值小于160kΩ (内部短路、电阻失效)或大于240kQ之间(内部开路、电阻故障)时，此时指示报警状态。
[0048]当以上两个条件都正常时，电量低报警(红色LED)闪一下，自检故障(红色LED)闪一下，蜂鸣器响一下，完成自检后，自检正常(绿色LED)常亮。设备处于正常状态，方可使用抑制器对电压进行抑制。
[0049](3)使用本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置时，首先将接地线夹子夹于钢轨上，并保证接触良好(防止钢轨锈迹影响)；然后将绝缘杆拉出，并将接触网挂钩挂于接触网接触线上；最后再使用通用接触网验电器进行验电。如果验电通过则证明为接触网残压可以正常使用，如果不通过则表明接触网未停电非残压。
[0050]本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置的特点:
[0051]1、本装置是基于对接触网残压形成机理(接触网系统各区段绝缘子、分段绝缘器之间分压关系导致的电压残留)，由理论研宄进而形成的从根本上解决接触网残压的抑制装置，这在国内而言还没有人或机构对这一问题有足够的认识。
[0052]2、设备采用4电阻串联模式并采用200kΩ系统，可有效保证设备自身的安全性，当设备自身出现断线、短路故障时可以直接检测发现，确保设备和人身安全。
[0053]3,200kQ系统经过充分研宄，既可以保证在残压情况下充分降低接触网残压，保证残压抑制作用；同时能够有效保证当该设备直接挂接在1500V接触网系统上时能够正常工作，不会发生设备击穿或造成接触网短路。充分确保设备可以有效工作的同时，还可避免非接触网残压对设备、人身造成的伤害。
[0054]4、本装置通过JlA继电器的隔离，做到了 1500V—次系统与二次工作、检测系统的充分隔离，保证了本设备自身的安全性。
[0055]5、本装置为可充电电路，同时带电池正负极反接保护，采用恒定电流/恒定电压线性控制。并且使用大容量可充电电池，保证了设备的耐用性，为用户节省成本。
[0056]6、本装置整个自检过程，完成了内部均压抑制电阻、电池、内部检测电路和外部接地线、对外输出的指示灯、蜂鸣器的全部自检，确保了装置通过自检后可以在正常工作状态下工作，同时对异常状态及时发现，并且通过指示灯可以快速查找出故障原因。确保设备的可靠性的同时，强化了设备的可维护性。
[0057]本实用新型采用一个按键开关实现整个电路的开关，不按下开关时，整个电路完全不消耗电能。此时只有锂电池自身的泄露电流消耗，使整个装置使用时间更长。并且是可充电锂电池，可以多次重复利用。只需要一个充电转换线，使用通用的手机充电器对其充电，通用性强。
[0058]采用高压继电器实现对负载电阻和整个检测回路的检测。当不对整个电路自检时，此检测电路可以耐受DC1800V的电压而不损坏。
[0059]地铁直流系统接触网残压抑制装置适用于直流牵引供电，最高电压不高于直流2000V，用于抑制接触网的残压，防止接触网残压对人身和设备造成的隐患，提高检修作业效率。
[0060]根据现场实测情况来看，当接触网出现1V残压时，可将电压降低到IV以下，降压幅度达到90%以上，更高电压情况下，降压效果会更好。
[0061]本实用新型可以应用于地铁直流牵引供电接触网中，也可以应用于其他直流牵引供电接触网中。
【主权项】
1.直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线； 所述残压抑制装置电路包括残压 抑制电阻； 所述接触网挂钩安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端； 所述接触网挂钩和残压抑制装置电路设置于绝缘杆上； 带有接地线夹的接地线连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端。2.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，所述残压抑制电阻的功率要求大于或等于30W。3.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，所述残压抑制电阻的阻抗大于等于160k Ω，小于等于240k Ω。4.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，残压抑制电阻由4个51kΩ、1W的水泥电阻串联组成。5.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，所述残压抑制装置电路还包括电阻自检回路；所述电阻自检回路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一 PNP型三极管Q1、第二 PNP型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四NPN型三极管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第一发光二极管D4、第二发光二极管D6、蜂鸣器BuzzerUS位置开关S1、高压继电器J1A、高压继电器常开辅助触点JlB和锂电池升压电路BTl ;锂电池升压电路BTl的正极与三位置开关SI的常开端连接，锂电池升压电路BTl的负极分别与三位置开关SI的常闭端、高压继电器JlA的负极端、第二稳压二极管D9的正极端、第三电容C3的第二端、第十三电阻R13的第二端、第七电阻R7的第二端、第一稳压二极管Dl的正极端、第四电容C4的第二端、第八电阻R8的第二端、第二电容C2的第二端、第四NPN型三极管Q4的发射极、第十九电阻R19的第二端连接；三位置开关SI的常开端分别与锂电池升压电路BTl的负极端、高压继电器JlA的负极端连接；三位置开关SI的公共端分别与高压继电器JlA的正极端、第三电容C3的第一端、第二稳压二极管D9的负极端、一电阻Cl的第一端、第三电阻R3的第一端、第十七电阻R17的第一端连接，高压继电器JlA的正极与三位置开关SI的公共端连接，高压继电器JlA的负极与锂电池升压电路BTl的负极连接，第四电容C4的第一端与三位置开关的公共端连接，第四电容C4的第二端与锂电池升压电路的负极连接，第二稳压二极管D9的负极端与三位置开关SI的公共端连接，第二稳压二极管D9的正极端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第三电阻R3的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第三电阻R3的第二端分别与第十三电阻R13的第一端、第二运算放大器UlB的反相输入端连接，第十七电阻R17的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第十七电阻R17的第二端分别与第七电阻R7的第一端、第一运算放大器UlA的同相输入端连接，第十三电阻R13的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第七电阻R7的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第一电阻Rl的第二端分别与高压继电器常开辅助触点JlB的第一端、第^ 电阻Rll的第一端连接，第i 电阻Rll的第二端分别与第一运算放大器UlA的反相输入端、第二运算放大器UlB的同相输入端，第一稳压二极管Dl的负极端、第四电容C4的第一端连接，第一稳压二极管Dl的负极端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第四电容C4的第一端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第一运算放大器UlA的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一运算放大器UlA的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第二运算放大器UlB的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二运算放大器UlB的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第一运算放大器UlA的输出端分别与第四电阻R4的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十二电阻R12的第一端、第二运算放大器UlB的输出端连接，第四电阻R4的第一端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第十五电阻R15的第二端与第三PNP型三极管Q3的基极端连接，第十二电阻R12的第二端与第二 PNP型三极管Q2的基极端连接，第三PNP型三极管Q3的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第三PNP型三极管Q3的集电极端分别与第九电阻R9的第一端、第十六电阻R16的第一端、第一电容Cl的第一端连接，第九电阻R9的第二端与锂电池升压电路的负极端连接，第二PNP型三极管Q2的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二 PNP型三极管Q2的集电极端分别与第八电阻R8的第一端、第二电容C2的第一端、第一电容Cl的第二端、第十四电阻R14的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第一 PNP型三极管Ql的基极端连接，第一 PNP型三极管Ql的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一 PNP型三极管Ql的集电极端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一发光二极管D4的正极连接，第一发光二极管D4与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第十四电阻R14的第二端与第四NPN型三极管Q4的基极端连接，第四NPN型三极管Q4的集电极端分别与第二发光二极管D6的负极端、蜂鸣器Buzzerl的第二端连接，第二发光二极管D6的正极端与第二电阻R2的第二端连接，第二电阻R2的第二端分别与蜂鸣器Buzzerl的第一端、锂电池升压电路BTl的正极端连接，高压继电器常开辅助触点JlB的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第十电阻RlO的第一端连接，第十电阻RlO的第二端与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端与第十九电阻R19的第一端连接。6.根据权利要求5所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，第七电阻R7的阻值为240k Ω，第十三电阻R13的阻值为160k Ω。7.根据权利要求5所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，电阻自检回路连接为其供电的锂电池升压电路。8.根据权利要求7所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，锂电池升压电路包括锂电池、升压电路以及用于检测锂电池电压是否小于阈值电压的电池检测芯片。
【专利摘要】本实用新型公开一种直流牵引供电接触网残压抑制装置，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线；所述残压抑制装置电路包括残压抑制电阻；所述接触网挂钩安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端；所述接触网挂钩和残压抑制装置电路设置于绝缘杆上；带有接地线夹的接地线连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端。本实用新型研究找到了接触网残压的根本来源，并公开相应的抑制装置，彻底解决了直流供电系统残压检测问题以及对残压的抑制，保证检修人员人身安全和设备安全。该装置可实现自动抑制接触网残压，方便检修人员判断，同时该装置还具备全电路自检能力，保证设备的可靠性。
【IPC分类】H02J1/00, G01R27/02
【公开号】CN204696683
【申请号】CN201520424265
【发明人】王晓博, 魏松涛, 杜占林, 田建德, 薛小强, 尚志坚, 梁明辉
【申请人】王晓博
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月18日
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统领域，特别涉及一种残压抑制装置。
【【背景技术】】
[0002]直流系统接触网残压问题困扰全国地铁供电行业多年，各地铁单位都没有找到问题的根本来源和解决方法。
[0003]接触网残压主要影响:
[0004]1、检修中，残压小于验电器报警启动电压，验电显示无电，但挂接地线过程中出现接触网打火问题，烧蚀设备。
[0005]2、检修中，残压大于验电器报警启动电压，按照安全工作规程验明有电则不允许挂接地线作业，影响生产检修。
[0006]3、送电过程中，直流馈线开关柜线路测试接触网残压出厂值设定为300V，当残压大于300V线路时测试无法通过，开关柜不能合闸，导致接触网无法送电，直接影响行车。
[0007]当前地铁行业对接触网残压问题认识存在错误:接触网残压问题各地铁主要认为来源与分段绝缘器绝缘功能降低造成，认知全完错误，导致解决方案的方向也是背道而驰。现有技术中，还没有一种有效的装置或者方法，能够解决地铁供电系统残压检测问题以及对残压的抑制，保证地铁检修人员人身安全和设备安全。
【【实用新型内容】】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种直流牵引供电接触网残压抑制装置，以解决直流供电系统残压检测问题以及对残压的抑制。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]直流牵引供电接触网残压抑制装置，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线；所述残压抑制装置电路包括残压抑制电阻；所述接触网挂钩安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端；所述接触网挂钩和残压抑制装置电路设置于绝缘杆上；带有接地线夹的接地线连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端。
[0011]本实用新型进一步的改进在于:所述残压抑制电阻的功率要求大于或等于30W。
[0012]本实用新型进一步的改进在于:所述残压抑制电阻的阻抗大于等于160kQ，小于等于240k Ω ο
[0013]本实用新型进一步的改进在于:残压抑制电阻由4个51k Ω、1W的水泥电阻串联组成。
[0014]本实用新型进一步的改进在于:所述残压抑制装置电路还包括电阻自检回路；所述电阻自检回路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一 PNP型三极管Q1、第二 PNP型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四NPN型三极管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第一发光二极管D4、第二发光二极管D6、蜂鸣器Buzzerl、三位置开关S1、高压继电器J1A、高压继电器常开辅助触点JlB和锂电池升压电路BTl。锂电池升压电路BTl的正极与三位置开关SI的常开端连接，锂电池升压电路BTl的负极分别与三位置开关SI的常闭端、高压继电器JlA的负极端、第二稳压二极管D9的正极端、第三电容C3的第二端、第十三电阻R13的第二端、第七电阻R7的第二端、第一稳压二极管Dl的正极端、第四电容C4的第二端、第八电阻R8的第二端、第二电容C2的第二端、第四NPN型三极管Q4的发射极、第十九电阻R19的第二端连接；三位置开关SI的常开端分别与锂电池升压电路BTl的负极端、高压继电器JlA的负极端连接；三位置开关SI的公共端分别与高压继电器JlA的正极端、第三电容C3的第一端、第二稳压二极管D9的负极端、一电阻Cl的第一端、第三电阻R3的第一端、第十七电阻R17的第一端连接，高压继电器JlA的正极与三位置开关SI的公共端连接，高压继电器JlA的负极与锂电池升压电路BTl的负极连接，第四电容C4的第一端与三位置开关的公共端连接，第四电容C4的第二端与锂电池升压电路的负极连接，第二稳压二极管D9的负极端与三位置开关SI的公共端连接，第二稳压二极管D9的正极端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第三电阻R3的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第三电阻R3的第二端分别与第十三电阻R13的第一端、第二运算放大器UlB的反相输入端连接，第十七电阻R17的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第十七电阻R17的第二端分别与第七电阻R7的第一端、第一运算放大器UlA的同相输入端连接，第十三电阻R13的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第七电阻R7的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第一电阻Rl的第二端分别与高压继电器常开辅助触点JlB的第一端、第十一电阻Rll的第一端连接，第i^一电阻Rll的第二端分别与第一运算放大器UlA的反相输入端、第二运算放大器UlB的同相输入端，第一稳压二极管Dl的负极端、第四电容C4的第一端连接，第一稳压二极管Dl的负极端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第四电容C4的第一端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第一运算放大器UlA的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一运算放大器UlA的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第二运算放大器UlB的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二运算放大器UlB的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第一运算放大器UlA的输出端分别与第四电阻R4的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十二电阻R12的第一端、第二运算放大器UlB的输出端连接，第四电阻R4的第一端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第十五电阻R15的第二端与第三PNP型三极管Q3的基极端连接，第十二电阻R12的第二端与第二 PNP型三极管Q2的基极端连接，第三PNP型三极管Q3的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第三PNP型三极管Q3的集电极端分别与第九电阻R9的第一端、第十六电阻R16的第一端、第一电容Cl的第一端连接，第九电阻R9的第二端与锂电池升压电路的负极端连接，第二 PNP型三极管Q2的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二 PNP型三极管Q2的集电极端分别与第八电阻R8的第一端、第二电容C2的第一端、第一电容Cl的第二端、第十四电阻R14的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第一 PNP型三极管Ql的基极端连接，第一 PNP型三极管Ql的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一PNP型三极管Ql的集电极端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一发光二极管D4的正极连接，第一发光二极管D4与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第十四电阻R14的第二端与第四NPN型三极管Q4的基极端连接，第四NPN型三极管Q4的集电极端分别与第二发光二极管D6的负极端、蜂鸣器Buzzerl的第二端连接，第二发光二极管D6的正极端与第二电阻R2的第二端连接，第二电阻R2的第二端分别与蜂鸣器Buzzerl的第一端、锂电池升压电路BTl的正极端连接，高压继电器常开辅助触点JlB的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第十电阻RlO的第一端连接，第十电阻RlO的第二端与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端与第十九电阻R19 的第一端连接。
[0015]本实用新型进一步的改进在于:第七电阻R7的阻值为240k Ω，第十三电阻R13的阻值为160k Ω。
[0016]本实用新型进一步的改进在于:电阻自检回路连接为其供电的锂电池升压电路。
[0017]本实用新型进一步的改进在于:锂电池升压电路包括锂电池、升压电路以及用于检测锂电池电压是否小于阈值电压的电池检测芯片。
[0018]相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0019]1、本实用新型研宄找到了接触网残压的根本来源，并设计制作了一种直流供电系统接触网残压抑制装置，彻底解决了地铁供电系统残压检测问题以及对残压的抑制，保证检修人员人身安全和设备安全。
[0020]2、该装置可实现自动抑制接触网残压，方便检修人员判断，同时该装置还具备全电路自检能力，保证设备的可靠性。
【【附图说明】】
[0021]图1为本实用新型直流牵引供电接触网残压抑制装置的结构框图；
[0022]图2为残压抑制装置电路的结构框图；
[0023]图3为残压抑制装置电路的电路图；
[0024]图4为供电回路的电路图；
[0025]图5为锂电池充电回路的电路图；
[0026]图6为本实用新型直流牵引供电接触网残压抑制装置的自检流程图。
【【具体实施方式】】
[0027]本实用新型通过研宄从原理上明确产生接触网残压这一现象的原因是接触网绝缘电阻分布不均导致。
[0028]基于这一根本原理性的突破，本实用新型开发出了直流牵引供电接触网残压抑制
目.ο
[0029]本实用新型直流牵引供电接触网残压抑制装置在使用时，先对残压抑制器进行自检，自检合格后，再挂接在远离地面5M左右的接触网上面去消除残压。此时接触网的电压最高电压可以达到DC1800V。残压抑制器的电路就要满足高耐压设计，保证操作者的人身安全。
[0030]请参阅图1至图6所示，本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线。
[0031](I)接触网挂钩，安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端，用于将本实用新型残压抑制装置与接触网连通，实现残压抑制装置与接触网的电连接功能。
[0032](2)绝缘杆，残压抑制装置整体安装在绝缘杆的端头。使用时，人员手持绝缘杆末端，将残压抑制装置挂钩接于接触网上，绝缘杆起到对人身的保护作用，防止电伤害。
[0033](3)带有接地线夹的接地线，连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端，用于将残压抑制装置与钢轨连通，最终实现接触网至残压抑制装置至钢轨的整体电气回路连通。
[0034](4)残压抑制装置电路，包括电阻自检回路、残压抑制电阻和供电电池BT1。
[0035](4.1)残压抑制电阻为整个装置接入接触网主回路的部分，是实现对接触网残压抑制功能实现的关键，其由4个51kQ (R6、R10、R18、R19)，1W的水泥电阻串联，阻抗为204k Ω。(本实用新型要求残压抑制电阻的功率要求大于或等于30W，以保证极限条件下设备和人身安全)。
[0036](4.2)电阻自检回路，R7(240kQ)及附件负责检测抑制回路不高于240kD，R13(160kQ)及附件负责检测抑制回路不低于160kQ，保证残压抑制回路能够正常工作。
[0037](4.3)UlA, UlB运放及附件实现电阻比较功能，同时由D4(绿色LED)显示正常灯光指示，D6 (红色LED)显示故障灯光指示，D9实现故障声音报警。
[0038](4.4) JlA为高压继电器，JlB为高压继电器的辅助节点，SI为设备自检功能按键。JlB辅助节点与残压抑制电阻A端连接，挂在接触网上时同时与高压接触网相连，断开时可以起到与接触网一次回路断开保护二次检测回路的功能；si按下时(1-2点闭合)，JlA继电器工作，JlB闭合工作，自检功能启动，共同实现残压抑制回路工作状态的自检。
[0039](5)BTl为锂电池升压电路(电池型号18650，3.7V)，为检测回路各元件供电。
[0040]参阅图3所示，残压抑制装置电路，包括第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一 PNP型三极管Q1、第二PNP型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四NPN型三极管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第一发光二极管D4、第二发光二极管D6、蜂鸣器Buzzerl、三位置开关S1、高压继电器J1A、高压继电器常开辅助触点JlB和锂电池升压电路BTl。锂电池升压电路BTl的正极与三位置开关SI的常开端连接，锂电池升压电路BTl的负极分别与三位置开关SI的常闭端、高压继电器JlA的负极端、第二稳压二极管D9的正极端、第三电容C3的第二端、第十三电阻R13的第二端、第七电阻R7的第二端、第一稳压二极管Dl的正极端、第四电容C4的第二端、第八电阻R8的第二端、第二电容C2的第二端、第四NPN型三极管Q4的发射极、第十九电阻R19的第二端连接；三位置开关SI的常开端分别与锂电池升压电路BTl的负极端、高压继电器JlA的负极端连接；三位置开关SI的公共端分别与高压继电器JlA的正极端、第三电容C3的第一端、第二稳压二极管D9的负极端、一电阻Cl的第一端、第三电阻R3的第一端、第十七电阻R17的第一端连接，高压继电器JlA的正极与三位置开关SI的公共端连接，高压继电器JlA的负极与锂电池升压电路BTl的负极连接，第四电容C4的第一端与三位置开关的公共端连接，第四电容C4的第二端与锂电池升压电路的负极连接，第二稳压二极管D9的负极端与三位置开关SI的公共端连接，第二稳压二极管D9的正极端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第三电阻R3的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第三电阻R3的第二端分别与第十三电阻R13的第一端、第二运算放大器UlB的反相输入端连接，第十七电阻R17的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第十七电阻R17的第二端分别与第七电阻R7的第一端、第一运算放大器UlA的同相输入端连接，第十三电阻R13的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第七电阻R7的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第一电阻Rl的第二端分别与高压继电器常开辅助触点JlB的第一端、第^ 电阻Rll的第一端连接，第十一电阻Rll的第二端分别与第一运算放大器UlA的反相输入端、第二运算放大器UlB的同相输入端，第一稳压二极管Dl的负极端、第四电容C4的第一端连接，第一稳压二极管Dl的负极端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第四电容C4的第一端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第一运算放大器UlA的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一运算放大器UlA的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第二运算放大器UlB的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二运算放大器UlB的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负 极端连接，第一运算放大器UlA的输出端分别与第四电阻R4的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十二电阻R12的第一端、第二运算放大器UlB的输出端连接，第四电阻R4的第一端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第十五电阻R15的第二端与第三PNP型三极管Q3的基极端连接，第十二电阻R12的第二端与第二 PNP型三极管Q2的基极端连接，第三PNP型三极管Q3的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第三PNP型三极管Q3的集电极端分别与第九电阻R9的第一端、第十六电阻R16的第一端、第一电容Cl的第一端连接，第九电阻R9的第二端与锂电池升压电路的负极端连接，第二 PNP型三极管Q2的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二 PNP型三极管Q2的集电极端分别与第八电阻R8的第一端、第二电容C2的第一端、第一电容Cl的第二端、第十四电阻R14的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第一 PNP型三极管Ql的基极端连接，第一 PNP型三极管Ql的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一 PNP型三极管Ql的集电极端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一发光二极管D4的正极连接，第一发光二极管D4与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第十四电阻R14的第二端与第四NPN型三极管Q4的基极端连接，第四NPN型三极管Q4的集电极端分别与第二发光二极管D6的负极端、蜂鸣器Buzzerl的第二端连接，第二发光二极管D6的正极端与第二电阻R2的第二端连接，第二电阻R2的第二端分别与蜂鸣器Buzzerl的第一端、锂电池升压电路BTl的正极端连接，高压继电器常开辅助触点JlB的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第十电阻RlO的第一端连接，第十电阻RlO的第二端与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端与第十九电阻R19的第一端连接。
[0041]工作原理:
[0042]R6、R10、R18、R19串联的残压抑制电阻整体接入接触网和钢轨回路之间，以抑制接触网残压。电阻自检回路中，锂电池升压电路BTl将3.7V锂电池升压为电路供电，自检按键SI按下后，高压继电器JlA工作，高压继电器常开辅助触点JlB吸合，整个电路中的电压比较电路比较负载电阻R6、R10、R18、R19串联的残压抑制电阻是否在设定的范围内，当负载电阻的阻值在设定的1601?Ω-2401?Ω之间时，第二运算放大器UlB输出端为高电平，第三PNP型三极管Q3、第二 PNP型三极管Q2、第四NPN型三极管Q4不导通，第一 PNP型三极管Ql导通，第一发光二极管D4工作，此时指示正常状态D4亮。当负载电阻的阻值不在设定的160Κ-240Κ之间时，第二运算放大器UlB输出端为低电平，第三PNP型三极管Q3、第二PNP型三极管Q2、第四NPN型三极管Q4导通，第一 PNP型三极管Ql不导通，第二发光二极管D6和蜂鸣器工作，此时指示报警状态D6亮。
[0043]采用本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置进行残压抑制的方法，包括以下步骤:
[0044](I)当正常停电后，使用验电器验电发现接触网仍然存在电压，那么可使用本装置抑制接触网残压。
[0045](2)使用前，必须先自检残压抑制装置是否正常:将接地线夹子夹在自检端接线柱AGND上，然后按下自检按键SI。
[0046]①检测电池工况，电池检测芯片检测锂电池电量。当电池电压值小于2.63V的阈值电压后，升压电路关闭，防止锂电池过放电，同时电量低报警(红色LED)常亮指示故障状态。如果电池电量低报警(红色LED)亮，那么就要需要对锂电池充电。
[0047]②自检按键SI按下后，高压继电器JlA工作，其触点JlB吸合，电压比较电路比较残压抑制电阻是否在设定的范围内。当残压抑制电阻的阻值在设定的160k Ω-240k Ω之间时，此时指示为正常状态。当残压抑制电阻的阻值小于160kΩ (内部短路、电阻失效)或大于240kQ之间(内部开路、电阻故障)时，此时指示报警状态。
[0048]当以上两个条件都正常时，电量低报警(红色LED)闪一下，自检故障(红色LED)闪一下，蜂鸣器响一下，完成自检后，自检正常(绿色LED)常亮。设备处于正常状态，方可使用抑制器对电压进行抑制。
[0049](3)使用本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置时，首先将接地线夹子夹于钢轨上，并保证接触良好(防止钢轨锈迹影响)；然后将绝缘杆拉出，并将接触网挂钩挂于接触网接触线上；最后再使用通用接触网验电器进行验电。如果验电通过则证明为接触网残压可以正常使用，如果不通过则表明接触网未停电非残压。
[0050]本实用新型一种直流牵引供电接触网残压抑制装置的特点:
[0051]1、本装置是基于对接触网残压形成机理(接触网系统各区段绝缘子、分段绝缘器之间分压关系导致的电压残留)，由理论研宄进而形成的从根本上解决接触网残压的抑制装置，这在国内而言还没有人或机构对这一问题有足够的认识。
[0052]2、设备采用4电阻串联模式并采用200kΩ系统，可有效保证设备自身的安全性，当设备自身出现断线、短路故障时可以直接检测发现，确保设备和人身安全。
[0053]3,200kQ系统经过充分研宄，既可以保证在残压情况下充分降低接触网残压，保证残压抑制作用；同时能够有效保证当该设备直接挂接在1500V接触网系统上时能够正常工作，不会发生设备击穿或造成接触网短路。充分确保设备可以有效工作的同时，还可避免非接触网残压对设备、人身造成的伤害。
[0054]4、本装置通过JlA继电器的隔离，做到了 1500V—次系统与二次工作、检测系统的充分隔离，保证了本设备自身的安全性。
[0055]5、本装置为可充电电路，同时带电池正负极反接保护，采用恒定电流/恒定电压线性控制。并且使用大容量可充电电池，保证了设备的耐用性，为用户节省成本。
[0056]6、本装置整个自检过程，完成了内部均压抑制电阻、电池、内部检测电路和外部接地线、对外输出的指示灯、蜂鸣器的全部自检，确保了装置通过自检后可以在正常工作状态下工作，同时对异常状态及时发现，并且通过指示灯可以快速查找出故障原因。确保设备的可靠性的同时，强化了设备的可维护性。
[0057]本实用新型采用一个按键开关实现整个电路的开关，不按下开关时，整个电路完全不消耗电能。此时只有锂电池自身的泄露电流消耗，使整个装置使用时间更长。并且是可充电锂电池，可以多次重复利用。只需要一个充电转换线，使用通用的手机充电器对其充电，通用性强。
[0058]采用高压继电器实现对负载电阻和整个检测回路的检测。当不对整个电路自检时，此检测电路可以耐受DC1800V的电压而不损坏。
[0059]地铁直流系统接触网残压抑制装置适用于直流牵引供电，最高电压不高于直流2000V，用于抑制接触网的残压，防止接触网残压对人身和设备造成的隐患，提高检修作业效率。
[0060]根据现场实测情况来看，当接触网出现1V残压时，可将电压降低到IV以下，降压幅度达到90%以上，更高电压情况下，降压效果会更好。
[0061]本实用新型可以应用于地铁直流牵引供电接触网中，也可以应用于其他直流牵引供电接触网中。
【主权项】
1.直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线； 所述残压抑制装置电路包括残压 抑制电阻； 所述接触网挂钩安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端； 所述接触网挂钩和残压抑制装置电路设置于绝缘杆上； 带有接地线夹的接地线连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端。2.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，所述残压抑制电阻的功率要求大于或等于30W。3.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，所述残压抑制电阻的阻抗大于等于160k Ω，小于等于240k Ω。4.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，残压抑制电阻由4个51kΩ、1W的水泥电阻串联组成。5.根据权利要求1所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，所述残压抑制装置电路还包括电阻自检回路；所述电阻自检回路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一 PNP型三极管Q1、第二 PNP型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四NPN型三极管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第一发光二极管D4、第二发光二极管D6、蜂鸣器BuzzerUS位置开关S1、高压继电器J1A、高压继电器常开辅助触点JlB和锂电池升压电路BTl ;锂电池升压电路BTl的正极与三位置开关SI的常开端连接，锂电池升压电路BTl的负极分别与三位置开关SI的常闭端、高压继电器JlA的负极端、第二稳压二极管D9的正极端、第三电容C3的第二端、第十三电阻R13的第二端、第七电阻R7的第二端、第一稳压二极管Dl的正极端、第四电容C4的第二端、第八电阻R8的第二端、第二电容C2的第二端、第四NPN型三极管Q4的发射极、第十九电阻R19的第二端连接；三位置开关SI的常开端分别与锂电池升压电路BTl的负极端、高压继电器JlA的负极端连接；三位置开关SI的公共端分别与高压继电器JlA的正极端、第三电容C3的第一端、第二稳压二极管D9的负极端、一电阻Cl的第一端、第三电阻R3的第一端、第十七电阻R17的第一端连接，高压继电器JlA的正极与三位置开关SI的公共端连接，高压继电器JlA的负极与锂电池升压电路BTl的负极连接，第四电容C4的第一端与三位置开关的公共端连接，第四电容C4的第二端与锂电池升压电路的负极连接，第二稳压二极管D9的负极端与三位置开关SI的公共端连接，第二稳压二极管D9的正极端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第三电阻R3的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第三电阻R3的第二端分别与第十三电阻R13的第一端、第二运算放大器UlB的反相输入端连接，第十七电阻R17的第一端与三位置开关SI的公共端连接，第十七电阻R17的第二端分别与第七电阻R7的第一端、第一运算放大器UlA的同相输入端连接，第十三电阻R13的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第七电阻R7的第二端与锂电池升压电路BTl的负极连接，第一电阻Rl的第二端分别与高压继电器常开辅助触点JlB的第一端、第^ 电阻Rll的第一端连接，第i 电阻Rll的第二端分别与第一运算放大器UlA的反相输入端、第二运算放大器UlB的同相输入端，第一稳压二极管Dl的负极端、第四电容C4的第一端连接，第一稳压二极管Dl的负极端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第四电容C4的第一端与第二运算放大器UlB的同相输入端连接，第一运算放大器UlA的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一运算放大器UlA的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第二运算放大器UlB的正极电源端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二运算放大器UlB的负极电源端与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第一运算放大器UlA的输出端分别与第四电阻R4的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十二电阻R12的第一端、第二运算放大器UlB的输出端连接，第四电阻R4的第一端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第十五电阻R15的第二端与第三PNP型三极管Q3的基极端连接，第十二电阻R12的第二端与第二 PNP型三极管Q2的基极端连接，第三PNP型三极管Q3的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第三PNP型三极管Q3的集电极端分别与第九电阻R9的第一端、第十六电阻R16的第一端、第一电容Cl的第一端连接，第九电阻R9的第二端与锂电池升压电路的负极端连接，第二PNP型三极管Q2的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第二 PNP型三极管Q2的集电极端分别与第八电阻R8的第一端、第二电容C2的第一端、第一电容Cl的第二端、第十四电阻R14的第一端连接，第十六电阻R16的第二端与第一 PNP型三极管Ql的基极端连接，第一 PNP型三极管Ql的发射极端与锂电池升压电路BTl的正极端连接，第一 PNP型三极管Ql的集电极端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一发光二极管D4的正极连接，第一发光二极管D4与锂电池升压电路BTl的负极端连接，第十四电阻R14的第二端与第四NPN型三极管Q4的基极端连接，第四NPN型三极管Q4的集电极端分别与第二发光二极管D6的负极端、蜂鸣器Buzzerl的第二端连接，第二发光二极管D6的正极端与第二电阻R2的第二端连接，第二电阻R2的第二端分别与蜂鸣器Buzzerl的第一端、锂电池升压电路BTl的正极端连接，高压继电器常开辅助触点JlB的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第十电阻RlO的第一端连接，第十电阻RlO的第二端与第十八电阻R18的第一端连接，第十八电阻R18的第二端与第十九电阻R19的第一端连接。6.根据权利要求5所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，第七电阻R7的阻值为240k Ω，第十三电阻R13的阻值为160k Ω。7.根据权利要求5所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，电阻自检回路连接为其供电的锂电池升压电路。8.根据权利要求7所述的直流牵引供电接触网残压抑制装置，其特征在于，锂电池升压电路包括锂电池、升压电路以及用于检测锂电池电压是否小于阈值电压的电池检测芯片。
【专利摘要】本实用新型公开一种直流牵引供电接触网残压抑制装置，包括接触网挂钩、残压抑制装置电路、绝缘杆和带有接地线夹的接地线；所述残压抑制装置电路包括残压抑制电阻；所述接触网挂钩安装在残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输入端；所述接触网挂钩和残压抑制装置电路设置于绝缘杆上；带有接地线夹的接地线连接于残压抑制装置电路的残压抑制电阻的输出端。本实用新型研究找到了接触网残压的根本来源，并公开相应的抑制装置，彻底解决了直流供电系统残压检测问题以及对残压的抑制，保证检修人员人身安全和设备安全。该装置可实现自动抑制接触网残压，方便检修人员判断，同时该装置还具备全电路自检能力，保证设备的可靠性。
【IPC分类】H02J1/00, G01R27/02
【公开号】CN204696683
【申请号】CN201520424265
【发明人】王晓博, 魏松涛, 杜占林, 田建德, 薛小强, 尚志坚, 梁明辉
【申请人】王晓博
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月18日
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