本實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路交流電動轉(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)：

鐵路線路通過道岔改變列車的運(yùn)行路徑，改變道岔位置的設(shè)備稱為轉(zhuǎn)轍機(jī)；根據(jù)動作電源的不同，分為直流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)和交流電動轉(zhuǎn)換機(jī)；交流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)使用三相電動機(jī)，當(dāng)三相電源斷相時，另二相的電流迅速增加，導(dǎo)致三相電動機(jī)繞組由于溫升過高而被燒毀，因此在交流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔動作電路中，設(shè)置了斷相保護(hù)器，當(dāng)發(fā)生斷相時，通過保護(hù)繼電器及時切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作電源，以保護(hù)三相電動機(jī)免遭損壞（參見附圖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：

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

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

上述兩大類的斷相保護(hù)器存在如下不足：

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

2．沒有電量顯示，沒有直觀的、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)實現(xiàn)要素：

本實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)繼電器的觸點開關(guān)與受控的交流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)的三相電動機(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、動態(tài)驅(qū)動模塊、電壓檢測模塊和電源模塊；所述電流采樣模塊、處理器模塊和動態(tài)驅(qū)動模塊依次電路連接，動態(tài)驅(qū)動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態(tài)驅(qū)動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進(jìn)行分析，滿足驅(qū)動條件時，輸出占空比為1%~99%、頻率為1.5KHz~2.5KHz的脈沖信號至動態(tài)驅(qū)動模塊使其輸出驅(qū)動電源，滿足斷相條件時，停止輸出脈沖信號，使動態(tài)驅(qū)動模塊停止輸出驅(qū)動電源；

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

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

輸出驅(qū)動電源時，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)動電源時，保護(hù)繼電器落下切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電源；

所述電壓檢測模塊其采集端與動態(tài)驅(qū)動模塊連接，其輸出端與處理器模塊連接，電壓檢測模塊的作用是檢測動態(tài)驅(qū)動模塊輸出的驅(qū)動電源的電壓，并將檢測結(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；

顯示模塊用于實時顯示三相電流、驅(qū)動電壓、報警信息和工作狀態(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處理器，電流傳感器采集端與三相電流的傳輸線電氣連接，其輸出端與信號處理器連接，信號處理器與處理器模塊連接；信號處理器用于將電流傳感器采集到的電流信號處理后輸送給處理器模塊。

更進(jìn)一步：所述動態(tài)驅(qū)動模塊包括第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放電時堵流，使放電電流依下述途徑流動：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充電時防止電流流向接線端子P；

所述第2電解電容C2的作用是在第1電解電容C1充電時對負(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，保護(hù)動態(tài)驅(qū)動模塊器件不損壞。

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警開關(guān)量和聲音報警的報警模塊。

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、或采用開關(guān)量報警、或采用無線方式：

采用RS485協(xié)議時：斷相保護(hù)器內(nèi)置RS485通信芯片，外部采用總線連接，斷相保護(hù)器掛接在總線上，通過上位機(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)器的臺數(shù)n≤256；

采用開關(guān)量報警時：斷相保護(hù)器內(nèi)置極性保持繼電器，故障時吸起并保持，通過繼電器接點進(jìn)行報警，報警采用總線方式；

采用無線方式時：外設(shè)一臺無線報警總機(jī)，斷相保護(hù)器與無線報警總機(jī)間通過無線進(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，所述無線報警總機(jī)采用RF433。

由于采取上述技術(shù)方案，本實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)裝置采用完全獨立的兩套工作單元且實現(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，從而解決鐵路信號斷相保護(hù)器單機(jī)工作可靠性低的問題，避免“道岔無法完成轉(zhuǎn)換，造成行車故障，影響行車效率，甚至造成鐵路行車癱瘓”的事故發(fā)生；

2．由于本實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)的實時顯示、報警、并通過有線或無線方式實現(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，實現(xiàn)鐵路信號設(shè)備“狀態(tài)修”（參見附名詞說明），有利于最大限度減少信號設(shè)備故障，保證行車安全；

3．本實用新型綜合單元之綜合電源模塊分別通過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，不會影響兩套工作單元的正常供電；

4．本實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)合附圖和實施例對本實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)一步的說明。

附圖說明

圖1：已有鐵路信號道岔斷相保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2：已有鐵路信號道岔斷相保護(hù)裝置控制電路圖；

圖3：本實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：本實用新型之動態(tài)驅(qū)動模塊電路圖；

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為開關(guān)量報警連接示意圖，圖9為無線方式連接示意圖；

圖1、圖2中：

Ⅰ－斷相保護(hù)器，Ⅱ－交流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)，21—三相電動機(jī)，22—動力轉(zhuǎn)換及接點組，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—動態(tài)驅(qū)動模塊，104/204—電壓測量模塊，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；

圖7、圖8、圖9中：

Ⅰ₁、Ⅰ₂……Ⅰ_n－斷相保護(hù)器，

具體實施方式，

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)繼電器的觸點開關(guān)與受控的交流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)的三相電動機(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、動態(tài)驅(qū)動模塊、電壓檢測模塊和電源模塊；所述電流采樣模塊、處理器模塊和動態(tài)驅(qū)動模塊依次電路連接，動態(tài)驅(qū)動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態(tài)驅(qū)動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進(jìn)行分析，滿足驅(qū)動條件時，輸出占空比為1%~99%、頻率為1.5KHz~2.5KHz的脈沖信號至動態(tài)驅(qū)動模塊使其輸出驅(qū)動電源，滿足斷相條件時，停止輸出脈沖信號，使動態(tài)驅(qū)動模塊停止輸出驅(qū)動電源；

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

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

輸出驅(qū)動電源時，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)動電源時，保護(hù)繼電器落下切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電源；

所述電壓檢測模塊其采集端與動態(tài)驅(qū)動模塊連接，其輸出端與處理器模塊連接，電壓檢測模塊的作用是檢測動態(tài)驅(qū)動模塊輸出的驅(qū)動電源的電壓，并將檢測結(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；

顯示模塊用于實時顯示三相電流、驅(qū)動電壓、報警信息和工作狀態(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處理器，電流傳感器采集端與三相電流的傳輸線電氣連接，其輸出端與信號處理器連接，信號處理器與處理器模塊連接；信號處理器用于將電流傳感器采集到的電流信號處理后輸送給處理器模塊。

所述動態(tài)驅(qū)動模塊（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放電時堵流，使放電電流依下述途徑流動：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充電時防止電流流向接線端子P；

所述第2電解電容C2的作用是在第1電解電容C1充電時對負(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，保護(hù)動態(tài)驅(qū)動模塊器件不損壞。

在上述動態(tài)驅(qū)動模塊中：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警開關(guān)量和聲音報警的報警模塊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、或采用開關(guān)量報警、或采用無線方式：

采用RS485協(xié)議時：斷相保護(hù)器內(nèi)置RS485通信芯片，外部采用總線連接，在實際應(yīng)用中，往往會將全站的n臺多重冗余智能帶電量顯示的斷相保護(hù)裝置之n臺斷相保護(hù)器全部掛接在總線上，通過上位機(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)器的臺數(shù)n≤256（參見附圖7）；

采用開關(guān)量報警時：斷相保護(hù)器內(nèi)置一極性保持繼電器，故障時吸起并保持，通過繼電器接點進(jìn)行報警，報警采用總線方式（參見附圖8）；

采用無線方式時：外設(shè)一臺無線報警總機(jī)，斷相保護(hù)器與無線報警總機(jī)間通過無線進(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，所述無線報警總機(jī)采用RF433（參見附圖9）。

附注

（一）名詞說明

1．動態(tài)驅(qū)動：一種具有輸入脈沖信號（一定頻率和占空比的脈沖信號）才能輸出直流驅(qū)動電壓、當(dāng)輸入信號的頻率或占空比超過一定范圍或電路器件故障時不能輸出驅(qū)動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)定功能的獨立系統(tǒng)，通過一定的方式（雙機(jī)監(jiān)控等）建立聯(lián)系，其中正常運(yùn)行的一套稱為主控機(jī)，另一套處于備用狀態(tài)稱為熱備機(jī)；當(dāng)工作機(jī)故障時，熱備機(jī)自動投入工作，且在投入過程中保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定工作；

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

4．信號故障安全原則：當(dāng)信號設(shè)備或器材故障時，只能使輸出處于安全狀態(tài)（鐵路信號的安全狀態(tài)是無電、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（即故障時）的維修稱為故障修，即設(shè)備故障時才維修；（2）設(shè)備的性能惡化但仍能完成其功能時的維修稱為狀態(tài)修，即根據(jù)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行維修；實現(xiàn)狀態(tài)修的基礎(chǔ)條件是：對設(shè)備的運(yùn)用性能監(jiān)測或設(shè)備雙套冗余；

7．滿足驅(qū)動條件：三相電流均大于0.6A；

8．滿足斷相條件：一相電流小于0.1mA，另二相電流大于或等于1A。

（二）已有鐵路信號道岔斷相保護(hù)裝置控制原理（控制過程）（參見圖1圖2）：

1．需轉(zhuǎn)換道岔時，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線圈→第二定位操作繼電器2DQJ接點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線圈電源→第一定位操作繼電器1DQJ無電（第一定位操作繼電器為緩放型繼電器，吸起后無電可使繼電器保持吸起0.5秒），與此同時，第一定位操作繼電器1DQJ、第一定位操作復(fù)示繼電器1DQJF的接點接通三相電源，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動→斷相保護(hù)裝置輸出動態(tài)驅(qū)動電源使BHJ吸起，從而接通第一定位操作繼電器1DQJ3-4線圈，使第一定位操作繼電器保持吸起→道岔轉(zhuǎn)換到位后，電動轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部接點切斷三相電源→斷相保護(hù)裝置停止輸出動態(tài)驅(qū)動電源使BHJ落下→BHJ接點切斷第一定位操作繼電器1DQJ3-4線圈，使其落下→第一定位操作復(fù)示繼電器1DQJF落下，此時，道岔轉(zhuǎn)換過程的控制結(jié)束；

2．當(dāng)發(fā)生斷相時：

任何一相斷相→斷相保護(hù)裝置停止輸出動態(tài)驅(qū)動電源→BHJ落下→切斷第一定位操作繼電器1DQJ3-4線圈→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（電動機(jī)斷電）。

（三）本實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，電流傳感器將采集的信號輸至信號處理器；

2．信號處理器將電流信號放大、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，處理器模塊輸出輸出占空比為1%~99%、頻率為1.5KHz~2.5KHz的脈沖信號至動態(tài)驅(qū)動模塊，動態(tài)驅(qū)動模塊輸出直流驅(qū)動電源；

4．電壓檢測模塊對直流驅(qū)動電源的電壓進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果回送處理器模塊，通過運(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)動電壓正常（24V±2V之內(nèi)）則繼續(xù)工作，如驅(qū)動電壓不正常（小于18V）由熱備機(jī)升級為主控機(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，使動態(tài)驅(qū)動電路停止輸出直流驅(qū)動電源，BHJ落下，通過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。測量三相電流，如三相電流均小于0.6A，返回，如大于0.6A則動態(tài)驅(qū)動，直至發(fā)生斷相、限時到和正常退出（電動轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換到位切斷三相電源）條件，退出動態(tài)驅(qū)動，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，讀取對方電流數(shù)據(jù)，如對方合法則本機(jī)使用該數(shù)據(jù)，如也不合法，則報整機(jī)故障。

（六）動態(tài)驅(qū)動模塊原理圖（圖4）

動態(tài)驅(qū)動模塊的輸入信號必需為一定占空比和頻率的脈沖信號，才能輸出直流驅(qū)動電源。動態(tài)驅(qū)動模塊的輸入信號不是脈沖或器件故障時，不會錯誤輸出電源給負(fù)載。

工作過程：

1．DT脈沖信號高電平時，第1三極管UA1導(dǎo)通；檢測點A（即第1三極管UA1的集電極）低電平，第2三極管UA2截止；檢測點B點（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脈沖信號低電平時，第1三極管UA1截止；檢測點A高電平，第2三極管UA2導(dǎo)通；檢測點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→接線端子2（→保護(hù)繼電器BHJ線圈1→保護(hù)繼電器BHJ線圈4）→接線端子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)上述充放電過程，從而輸出直流驅(qū)動電源。

從以上過程可見：即使動態(tài)驅(qū)動模塊中任一器件故障時，只能造成無輸出而不可能錯誤輸出，實現(xiàn)故障安全原則：

（1）由于故障，輸入一直高電平時：第1電解電容C1只有充電過程而沒有放電過程，動態(tài)驅(qū)動模塊無輸出；

（2）由于故障，輸入一直低電平時：第1電解電容C1只有放電過程而沒有充電過程，動態(tài)驅(qū)動模塊無輸出；

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放電時堵流，使第1電解電容C1放電電流只能經(jīng)接線端子2、BHJ線圈、接線端子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充電時防止電流流向接線端子1；

第2電解電容C2的作用是在第1電解電容C1充電時對負(fù)載放電（平滑）；

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

（七）雙機(jī)切換原理

1．雙機(jī)正常時（主控機(jī)和熱備機(jī)均無故障），

主控機(jī)與熱備機(jī)通過雙機(jī)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；

當(dāng)熱備機(jī)檢測到主控機(jī)工作正常時：

（1）主控機(jī)獨立完成：電流采樣、信號處理、邏輯判斷、輸出動態(tài)驅(qū)動電源、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、信號處理、邏輯判斷，但不輸出動態(tài)驅(qū)動電源，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（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)自動投入升級為主控機(jī)，繼續(xù)完成：電流采樣、信號處理、邏輯判斷、輸出動態(tài)驅(qū)動電源、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（第二類、第三類或第四類故障），如雙機(jī)正常資源能整合成一套有效的、合法的資源時，通過最后發(fā)生故障的工作單元對雙機(jī)資源進(jìn)行整合，繼續(xù)工作。