一种直流保护和控制装置教具箱的制作方法

1.本实用新型涉及电气化铁路技术领域，尤其涉及一种直流保护和控制装置教具箱，应用于轨道交通综合保护装置检修培训。


背景技术：

2.直流保护和控制装置主要用于直流供电系统，集成了保护和控制单元，保护直流开关设备和接触网系统免于极端运行条件，在达到最大短路电流之前就检测出短路情况。
3.在目前的直流断路器专业培训中，没有专用于直流保护和控制装置的检修培训设备，在员工培训教学中，虽采用实物教学，但因不可模拟现场开关状态进行操作，无法让员工直观了解设备原理，导致培训效率低下。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种直流保护和控制装置教具箱，模拟教学中所需的信号及开关开闭环模拟操作及信号反馈。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供一种直流保护和控制装置教具箱，包含：教具箱本体，以及设置在教具箱本体内的电源转换器，操作模块，信号反馈单元，以及控制单元；所述控制单元包含：信号端子排，其电路连接所述操作模块和信号反馈单元，实现各种模拟操作。
6.所述电源转换器的输入端连接外部220v交流电源，将220v交流电转换成24v直流电，所述电源转换器的输出端输出24v直流电至所述控制单元和信号反馈单元。
7.所述信号端子排具有多个信号端子，至少包含：
[0008]“工作电源”输入端口；
[0009]“近控”命令输入信号端口；
[0010]“分闸命令”输入信号端口；
[0011]“合闸命令”输入信号端口；
[0012]“直接合闸命令”输入信号端口；
[0013]“冷备用位置”输入信号端口；
[0014]“热备用位置”输入信号端口；
[0015]“线路测试继电器合闸命令”输入信号端口；
[0016]“断路器合闸”输入信号端口；
[0017]“断路器分闸”输入信号端口；
[0018]“合闸命令”输出信号端口；
[0019]“分闸命令”输出信号端口；
[0020]“线路测试继电器合闸命令”输出信号端口；
[0021]“组报警”输出信号端口；
[0022]“系统就绪命令”输出信号端口；
[0023]“分闸命令”输出信号端口；
[0024]“合闸命令”输出信号端口。
[0025]
所述操作模块包含：分闸开关soa、合闸开关soe、直接合闸开关s23、冷备用开关s01、热备用开关s02、开闭环开关s/g、组报警指示灯h10；
[0026]
所述分闸开关soa连接至信号端子排的“分闸命令”输入信号端口，闭合分闸开关soa，输入分闸信号命令至信号端子排；
[0027]
所述合闸开关soe连接至信号端子排的“合闸命令”输入信号端口，闭合分闸开关soe，输入合闸信号命令至信号端子排；
[0028]
所述直接合闸开关s23连接至信号端子排的“直接合闸命令”输入信号端口，闭合直接合闸开关s23，输入直接合闸信号命令至信号端子排；
[0029]
所述冷备用开关s01连接至信号端子排的“冷备用位置”输入信号端口，闭合冷备用开关s01，将断开冷备用信号输入信号端子排；
[0030]
所述热备用开关s02连接至信号端子排的“热备用位置”输入信号端口，闭合热备用开关s02，将断开热备用信号输入信号端子排；
[0031]
所述组报警指示灯h10连接至信号端子排的“组报警”输出信号端口，当信号端子排产生故障报警时，将输出电源至指示灯
‑
h10；
[0032]
所述开闭环开关s/g连接至信号反馈单元。
[0033]
所述操作模块还包含：分闸指示灯soa，所述分闸指示灯soa连接至信号端子排的“分闸命令”输出信号端口，信号端子排输出分闸命令，则分闸指示灯soa亮。
[0034]
所述操作模块还包含：合闸指示灯soe，所述合闸指示灯soe连接至信号端子排的“合闸命令”输出信号端口，信号端子排输出合闸命令，则合闸指示灯soe亮。
[0035]
所述信号反馈单元包含：中间继电器q1、第一继电器k0、第二继电器k24、第三继电器k02、第四继电器k05、第五继电器k03；
[0036]
所述中间继电器q1模拟断路器动作及信号，所述中间继电器q1串联第三继电器k02的常开触点和第五继电器k03的常闭触点，所述中间继电器q1的常开触点连接至信号端子排的“断路器合闸”输入信号端口，模拟输入合闸信号，所述中间继电器q1的常闭触点连接至信号端子排的“断路器合闸”输入信号端口，模拟输入分闸信号；
[0037]
所述第一继电器k0模拟线路测试继电器动作及信号，所述第一继电器k0连接至信号端子排的“线路测试继电器合闸命令”输出信号端口，所述第一继电器k0的常开触点连接至信号端子排的“线路测试继电器合闸命令”输入信号端口，模拟输入线路测试继电器信号；
[0038]
所述第二继电器k24模拟系统准备就绪继电器动作及信号，所述第二继电器k24连接至信号端子排的“系统就绪命令”输出信号端口，所述第二继电器k24的常闭触点连接至组报警指示灯h10；
[0039]
所述第三继电器k02模拟分闸继电器，所述第三继电器k02的正极连接至信号端子排的“分闸命令”输出信号端口，所述第三继电器k02的常开触点连接至所述第三继电器k02线圈，起自保持的作用；
[0040]
所述第四继电器k05模拟合闸继电器，所述第四继电器k05的正极连接至信号端子排的“合闸命令”输出信号端口，所述第四继电器k05的常开触点连接至第三继电器k02线
圈；
[0041]
所述第五继电器k03串联开闭环开关s/g，所述第五继电器k03的常闭触点串联中间继电器q1，所述第五继电器k03的常开触点连接至第四继电器k05的常开触点。
[0042]
本实用新型改善了检修员工的实训教学环境，提高了员工的教学培训效率，为员工培训提供了高效实用的培训教具。
附图说明
[0043]
图1是本实用新型提供的一种直流保护和控制装置教具箱的外部结构示意图。
[0044]
图2是电源输出单元的电路图。
[0045]
图3～图7是操作模块、信号反馈单元和控制单元的电路连接图。
具体实施方式
[0046]
以下根据图1～图7，具体说明本实用新型的较佳实施例。
[0047]
如图1所示，本实用新型提供一种直流保护和控制装置教具箱，用于轨道交通直流保护和控制装置的检修培训，该教具箱具体包含：教具箱本体1，以及设置在教具箱本体1内的电源转换器，操作模块，信号反馈单元，以及控制单元。
[0048]
如图2所示，所述电源转换器2的输入端连接外部220v交流电源，将220v交流电转换成24v直流电，所述电源转换器2的输出端输出24v直流电。
[0049]
如图1所示，所述操作模块包含：分闸开关soa、合闸开关soe、直接合闸开关s23、冷备用开关s01、热备用开关s02、开闭环开关s/g、组报警指示灯h10；
[0050]
所述信号反馈单元包含：中间继电器q1、第一继电器k0、第二继电器k24、第三继电器k02、第四继电器k05、第五继电器k03。
[0051]
所述控制单元包含：信号端子排，其电路连接所述电源转换器2、操作模块和信号反馈单元，实现各种模拟操作。
[0052]
在本实施例中，所述信号端子排具有多个信号端子，具体参见以下：
[0053]
x1:1和x1:3为“工作电源”输入端口；
[0054]
x10:6为“近控”命令输入信号端口；
[0055]
x10:4为“分闸命令”输入信号端口；
[0056]
x10:5为“合闸命令”输入信号端口；
[0057]
x10:7为“直接合闸命令”输入信号端口；
[0058]
x11:2为“冷备用位置”输入信号端口；
[0059]
x11:1为“热备用位置”输入信号端口；
[0060]
x11:0为“线路测试继电器合闸命令”输入信号端口；
[0061]
x10:1为“断路器合闸”输入信号端口；
[0062]
x10:0为“断路器分闸”输入信号端口；
[0063]
x22:4为“合闸命令”输出信号端口；
[0064]
x22:2为“分闸命令”输出信号端口；
[0065]
x22:6为“线路测试继电器合闸命令”输出信号端口；
[0066]
x20:1为“组报警”输出信号端口；
[0067]
x20:2为“系统就绪命令”输出信号端口；
[0068]
x20:3为“分闸命令”输出信号端口；
[0069]
x20:4为“合闸命令”输出信号端口。
[0070]
在本实施例中，如图3所示，分闸开关soa连接至信号端子排的“分闸命令”输入信号端口x10:4，如图5所示，分闸指示灯soa连接至信号端子排的“分闸命令”输出信号端口x20:3，闭合分闸开关soa，输入24v分闸信号命令至信号端子排，信号端子排再输出分闸命令，则分闸指示灯soa亮；
[0071]
如图3所示，合闸开关soe连接至信号端子排的“合闸命令”输入信号端口x10:5，如图5所示，合闸指示灯soe连接至信号端子排的“合闸命令”输出信号端口x20:4，闭合分闸开关soe，输入24v合闸信号命令至信号端子排，信号端子排再输出合闸命令，则合闸指示灯soe亮；
[0072]
如图3所示，直接合闸开关s23连接至信号端子排的“直接合闸命令”输入信号端口x10:7，闭合直接合闸开关s23，输入24v直接合闸信号命令至信号端子排；
[0073]
如图4所示，冷备用开关s01连接至信号端子排的“冷备用位置”输入信号端口x11:2，闭合冷备用开关s01，将断开冷备用24v信号输入信号端子排；
[0074]
如图4所示，热备用开关s02连接至信号端子排的“热备用位置”输入信号端口x11:1，闭合热备用开关s02，将断开热备用24v信号输入信号端子排；
[0075]
如图5所示，组报警指示灯h10连接至信号端子排的“组报警”输出信号端口x20:1，当信号端子排产生故障报警时，将输出24v电源至组报警指示灯h10；
[0076]
如图6所示，开闭环开关s/g连接至第五继电器k03；
[0077]
如图6所示，中间继电器q1模拟断路器动作及信号，中间继电器q1串联第三继电器k02的常开触点和第五继电器k03的常闭触点，如图4所示，中间继电器q1的常开触点q1:34连接至信号端子排的“断路器合闸”输入信号端口x10:1，模拟输入合闸信号，中间继电器q1的常闭触点q1:22连接至信号端子排的“断路器合闸”输入信号端口x10:0，模拟输入分闸信号；
[0078]
如图7所示，第一继电器k0模拟线路测试继电器动作及信号，第一继电器k0连接至信号端子排的“线路测试继电器合闸命令”输出信号端口x22:6，如图4所示，第一继电器k0的常开触点k0:12连接至信号端子排的“线路测试继电器合闸命令”输入信号端口x11:0，模拟输入线路测试继电器信号；
[0079]
如图5所示，第二继电器k24模拟系统准备就绪继电器动作及信号，第二继电器k24连接至信号端子排的“系统就绪命令”输出信号端口x20:2，第二继电器k24的常闭触点k24:12连接至组报警指示灯h10，当信号端子排正常工作时，信号端子排输出信号端口x20:2输出“系统就绪命令”至第二继电器k24，组报警指示灯
‑
h10不亮，当信号端子排发生故障时，信号端子排输出信号端口x20:2无信号输出，第二继电器k24不得电，组报警指示灯h10得电亮起；
[0080]
如图3所示，第三继电器k02模拟分闸继电器，第三继电器k02的正极k02:a1连接至信号端子排的“分闸命令”输出信号端口x22:2，由信号端子排通过收到的分合闸命令动作，第三继电器k02的常开触点连接至k02线圈起到自保持的作用；
[0081]
如图3所示，第四继电器k05模拟合闸继电器，第四继电器k05的正极k05:a1连接至
信号端子排的“合闸命令”输出信号端口x22:4，由信号端子排通过收到的分合闸命令动作，第四继电器k05的常开触点连接至第三继电器k02线圈，使第三继电器k02线圈第一次动作；
[0082]
如图6所示，第五继电器k03串联开闭环开关s/g，第五继电器k03的常闭触点串联中间继电器q1，第五继电器k03的常开触点连接至第四继电器k05的常开触点，第五继电器k03得电时可配合信号端子排开环逻辑，模拟控制断路器，第五继电器k03不得电时可配合信号端子排闭环逻辑，模拟控制断路器。
[0083]
本实用新型的工作原理如下：
[0084]
如图4所示，闭合冷备用开关s01，同时关断热备用开关s02，信号端子排将识别出模拟的断路器冷备用位置信号；
[0085]
闭合热备用开关s02，同时关断冷备用开关s01，信号端子排将识别出模拟的断路器热备用位置信号；
[0086]
闭合冷备用开关s01，同时闭合热备用开关s02，或，关断冷备用开关s01，同时关断热备用开关s02，信号端子排将无法识别出模拟的断路器任何位置信号；
[0087]
闭合冷备用开关s01并自锁，输入信号至信号端子排的“热备用位置”输入信号端口x11.1。闭合热备用开关s02，输入信号至信号端子排的“热备用位置”输入信号端口x11.2。
[0088]
如图3所示，“近控”命令输入信号端口x10:6收到“近控”命令，则允许合闸开关soe和直接合闸开关s23动作。
[0089]
闭合直接合闸开关s23，输入信号至信号端子排的“直接合闸命令”输入信号端口x10:7，回路连通，信号端子排的“合闸命令”输出信号端口x22:4发出合闸命令至第四继电器k05，如图6所示，第四继电器k05的常开触点k05闭合，使中间继电器q1得电并保持，如图4所示，中间继电器q1的常开触点q1:34闭合，反馈合闸信号至信号端子排的“断路器合闸”输入信号端口x10:1，信号端子排的输出信号端口x20:4输出“合闸命令”，此时合闸开关soe灯亮。
[0090]
闭合分闸开关soa后，信号端子排的“分闸命令”输出信号端口x22:2为反逻辑常输出节点，合闸后持续输出，当得到分闸命令后pro端子排x22:2反而不再输出，第三继电器k02失电，使中间继电器q1无法保持得电，并反馈分闸信号至信号端子排的“分闸命令”输入信号端口x10:4，信号端子排的输出信号端口x20:3输出“分闸命令”，此时分闸开关soa灯亮。
[0091]
如图3所示，闭合合闸开关soe，输入信号至信号端子排的“合闸命令”输入信号端口x10:5，信号端子排的“线路测试继电器合闸命令”输出信号端口x22:6发出线路测试继电器合闸命令，如图7所示，第一继电器k0得电，如图4所示，第一继电器k0的常开触点k0:12闭合，并反馈信号至信号端子排的“线路测试继电器合闸命令”输入信号端口x11:0。
[0092]
如图5所示，当信号端子排无故障时，第二继电器k24得电，常闭触点变为常开触点，当发生故障时，第二继电器k24不得电，常闭触点不变，组报警指示灯
‑
h10得电亮起。
[0093]
如图6所示，开闭环开关s/g控制第五继电器k03是否得电，从而改变第五继电器k03的触点的开闭，第五继电器k03得电时可配合信号端子排开环逻辑，模拟控制断路器，第五继电器k03不得电时可配合信号端子排闭环逻辑，模拟控制断路器。当开闭环开关s/g闭合，第五继电器k03线圈得电，触点变位，且常开，当内部逻辑为开环时，当信号端子排得到
合闸命令时，信号端子排x22:4发出信号至第四继电器k05线圈，信号端子排x22:2无输出，四继电器k05动作后触点变位，中间继电器q1动作后触点变位产生合闸信号，中间继电器q1自锁，当信号端子排得到分闸命令时，信号端子排x22:2输出，第三继电器k02得电变位，中间继电器q1自锁解除；开闭环开关s/g打开，第五继电器k03线圈不得电，触点不变位，且常开，当内部逻辑为闭环时，当信号端子排得到合闸命令时，信号端子排x22:4发出信号至第四继电器k05线圈，信号端子排x22:2常输出，第四继电器k05动作后触点变位后，第三继电器k02动作后，触点变位产生合闸信号，中间继电器q1得电，且第三继电器k02由信号端子排x22:2常输出，使中间继电器q1保持得电，当信号端子排得到分闸命令时，信号端子排x22:2不再输出，第三继电器k02失电变位，中间继电器q1失电变位。
[0094]
在利用本实用新型提供的直流保护和控制装置教具箱进行培训教学时，学员通过操作分合闸开关、冷热备用开关了解信号端子排操作开关的前置条件与控制原理，通过操作开闭环开关实现直流开关常见的两种操作模式，即开环操作、闭环操作的模拟，并训练学员故障判断、检查及排故能力。
[0095]
本实用新型改善了检修员工的实训教学环境，提高了员工的教学培训效率，为员工培训提供了高效实用的培训教具。
[0096]
需要说明的是，在本实用新型的实施例中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0097]
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。