CN102692885B - 一种杂散电流监测排流控制方法 - Google Patents

Abstract

一种杂散电流监测排流控制方法，通过传感器采集结构钢与参比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，根据泄漏杂散电流大小计算出排流装置方波占空比后，发送控制方波占空比信息给排流装置进行排流。本发明的控制方法可以准确计算出轨道系统泄露的杂散电流，采用拓扑式结构的监测排流控制系统实时监测轨道沿线的杂散电流泄露情况并自动完成排流，克服了现有开关式排流和智能型排流柜独立排流所带来的欠排流和过排流问题，能很好的监测排除轨道交通运行中所产生的杂散电流，对埋地钢结构提供有效的保护。

Description

一种杂散电流监测排流控制方法

技术领域

本发明涉及一种杂散电流监测排流控制方法，尤其涉及一种地铁杂散电流监测排流控制方法。

背景技术

城市地铁和轻轨系统的供电通常采用直流供电，利用列车走行钢轨作为工作电流返回线。由于工作电流在钢轨上回流的时候，钢轨会对大地形成电位差，因此非常容易产生从钢轨到大地的泄露电流，即杂散电流。杂散电流会对地铁走行钢轨和地下各种钢结构产生非常巨大的腐蚀作用。在实际工程中杂散电流难以直接测量，一般采用间接测量的办法来反映杂散电流的泄露情况。地铁系统结构钢与金属设备受杂散电流腐蚀的危险性指标，是由结构钢或埋地钢结构表面流向周围电解质的电流密度来确定的。该电流密度越大，则钢铁受到的腐蚀速度也越大。由于金属发生电化学腐蚀时，金属表面会产生对地的电位极化，因而工程中通常通过测量该极化电压偏移来判断金属受腐蚀的情况。

世界各国对地铁杂散电流的监测一般都是基于极化电压监测的方法。具体就是在地铁建设初期埋设永久性参比电极，通过杂散电流传感器测量埋地金属结构与参比电极之间的电位差来反映地铁杂散电流的泄露情况以及腐蚀情况。目前常用的杂散电流防护方法是采用排流法。具体就是在地铁建设初期安装排流系统。排流系统由在地下埋设的排流网和安装在变电所内的排流柜组成，在必要的时候根据相关标准来控制排流柜，将杂散电流通过排流系统进行排流。

杂散电流的泄露与铁轨系统的建设和损毁情况、地铁列车的运行情况、大地土壤系统的分布情况以及天气等不确定因素有很大关系。目前，相关的杂散电流监测排流系统或者采取简单的开关式排流方法，这种方法根据监测系统监测到的极化电压大小来开通或切断排流柜。具体方法是当监测系统监测到的极化电压大于标准规定的0.5V后开通排流柜进行排流。这种方法无法根据杂散电流的泄露大小进行杂散电流的排流，往往会出现过排流和欠排流现象，因此，无法有效的保护各种埋地钢结构；或者采用智能型排流柜，通过监测接入排流柜内的结构钢和整流器负母极电压来控制排流柜的投入，其投入与运行相对独立，是否运行与监测系统没有直接的关系。这种监测排流措施使得监测系统与排流系统之间没有真正意义上的关联，失去了监测系统的意义，而排流柜内监测到的极化电压仅为某一点的极化电压，不能真正有效反映全变电所区间内杂散电流泄露情况，因此也无法避免过排流和欠排流现象，从而无法有效保护各种埋地钢结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杂散电流监测排流控制方法，能精确监测杂散电流泄露情况，并自动采取措施排除杂散电流，解决现有技术不能真正有效反映杂散电流泄露情况，也无法避免过排流和欠排流现象，从而无法有效保护各种埋地钢结构的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种杂散电流监测排流控制方法，通过传感器采集结构钢与参比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，根据泄漏杂散电流大小计算出排流装置方波占空比后，发送控制方波占空比信息给排流装置进行排流。

所述监测装置利用杂散电流排流算法控制排流装置进行排流，所述杂散电流排流算法为：

设变电所附近等距离安设3个传感器，可测得3个位置的极化电压Up1、Up2、Up3和轨构电压Ugp1、Ugp2、Ugp3，另外，由排流柜可测得变电所负母极处极化电压为Up0,变电所负母极处轨构电压为Ugp0。设1、2、3号传感器对应位置的轨道电流为I1、I2、I3。对应的排流网上泄漏的杂散电流为Is1、Is2、Is3。

监测装置发送给排流柜的控制方波占空比为：

$A=\frac{\mathrm{Ip}*R1}{\mathrm{Ugp}0}---\left(1\right)$

式中，Ip为排流电流，A为控制排流柜开通的方波占空比，Ugp0为变电所负母极处轨构电压，即排流柜排流电流接入点与排流柜排流电流流出点之间的电压，R1为排流串联电阻；

排流电流Ip采用二次函数分布曲线进行分析计算，方法如下：

$\mathrm{Ip}=\frac{{(9*\mathrm{Is}2-4*\mathrm{Is}3)}^2}{24*(3*\mathrm{Is}2-2*\mathrm{Is}3)}---\left(2\right)$

$\mathrm{Is}2=\frac{2(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1)-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)-(\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I---\left(3\right)$

$\mathrm{Is}3=\frac{(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1+\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0+\mathrm{Up}3+\mathrm{Ugp}3)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I---\left(4\right)$

式中I为列车工作电流。

所述杂散电流监测排流控制的方法通过监测排流控制系统完成，所述监测排流控制系统包括监测装置和传感器且通过数据转接器连接，所述监测装置与排流装置连接；所述传感器负责采集参比电极的电位、结构钢极化电压及所述结构钢与钢轨之间的轨钢电压，并将采集到的数据上传给所述数据转接器；所述监测装置接收所述数据转接器传来的数据后利用杂散电流排流算法计算泄漏杂散电流，并控制排流装置实现排流；所述监测装置与排流装置的通信接口为485通信处理电路A，所述监测装置与传感器的通信接口为CAN通信处理电路A。

所述监测装置包括主控芯片I，所述主控芯片I为单片机，内嵌UART接口电路和CAN接口电路；所述监测装置通过所述UART接口电路与485通信处理电路A连接，通过所述CAN接口电路与CAN通信处理电路A连接。

所述监测装置还包括键盘电路、FLASH存储器处理电路和时钟芯片处理电路，所述单片机还内嵌I2C接口电路、SPI接口电路；所述单片机与所述键盘电路通过I2C接口电路连接、与所述FLASH存储器处理电路通过所述SPI接口电路连接且通过外部数据接口电路与所述时钟芯片处理电路连接。

所述监测装置还包括液晶显示处理电路和串口转以太网通信处理电路，所述单片机通过所述UART接口电路与所述串口转以太网通信处理电路连接，通过外部数据及控制接口电路与所述液晶显示处理电路连接。

所述传感器包括主控芯片Ⅱ、数据采集电路和CAN通信处理电路B；所述主控芯片Ⅱ为单片机，所述数据采集电路包括信号隔离电路、信号调理电路及自校正电路且与单片机的模数转换器连接，所述CAN通信处理电路B与单片机的CAN通信电路接口连接。

所述数据转换器包括CAN通信处理电路C和主控芯片Ⅲ，所述所述主控芯片Ⅲ为单片机，所述CAN通信处理电路C与所述主控芯片Ⅲ的CAN通信电路接口连接。

所述排流装置包括排流柜，所述排流柜包括主控芯片Ⅳ、485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路，所述主控芯片Ⅳ为单片机，所述485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路与所述主控芯片Ⅳ连接；所述电压采集处理电路通过模数转化器与所述主控芯片Ⅳ连接；所述485通信处理电路D通过UART电路接口与所述主控芯片Ⅳ连接。

所述单片机的型号为C8051F040。

本发明具有如下有益效果，本发明杂散电流算法可以准确计算出轨道系统泄露的杂散电流，采取开通占空比可控的灵活式排流柜，针对不同的杂散电流的泄露数据采取对应的排流操作，采用拓扑式结构的监测排流控制系统实时监测轨道沿线的杂散电流泄露情况并自动完成排流，克服了现有开关式排流和智能型排流柜独立排流所带来的欠排流和过排流问题，能很好的监测排除轨道交通运行中所产生的杂散电流，对埋地钢结构提供有效的保护。

附图说明

图1是本发明拓扑结构示意图；

图2是本发明实施例地铁监测系统架构图；

图3是本发明实施例监测装置电路板框架图；

图4是本发明实施例传感器电路板框架图；

图5是本发明实施例数据转接器电路板框架图；

图6是本发明实施例排流柜电路板框架图；

图7是本发明实施例杂散电流泄漏分布曲线图；

图8是本发明实施例排流柜电路图；

图9是本发明实施例数据采集示意图；

图10是本发明排流电流与排流柜控制方波信号的占空比关系曲线图；

图11是本发明排流后杂散电流分布曲线图；

图12是本发明实施例杂散电流泄漏模拟系统MATLAB仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

通过建立地铁电路系统模型对其杂散电流进行仿真发现，从机车位置到变电所，泄漏的杂散电流呈一个开口向下的二次函数分布曲线。对于绝缘情况不同的轨道，其二次函数的系数则不同，根据安装在变电所附近的若干个（通常为3个以上）传感器上监测到的极化电压大小关系可以确定各供电区间的二次函数系数，从而唯一确定该二次函数分布曲线，进而可以分析计算出供电区间内各点处的杂散电流泄漏情况，得到排流柜实现科学排流的电流大小。由于排流柜排流电流的大小是通过控制排流柜中主电路元件的控制方波占空比来实现的，排流电流大小与占空比之间的关系为线性关系，因此最终通过控制排流柜的控制方波占空比来控制排流电流的大小，实现科学排流。

实施例，一种杂散电流监测排流控制方法，通过传感器采集结构钢与参比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，并发送控制方波占空比信息指令排流装置进行排流。

该杂散电流监测排流控制方法通过监测排流控制系统，参见图1，监测排流控制系统包括监测装置和传感器且通过数据转接器连接，监测装置与排流装置连接；传感器负责采集参比电极的电位、结构钢极化电压及结构钢与钢轨之间的轨钢电压，并将采集到的数据上传给数据转接器。监测装置接收数据转接器传来的数据后利用杂散电流排流算法计算泄漏杂散电流，并控制排流装置实现排流。

图2为一个完整的供电区间。两个变电所之间为一个供电区间。排流柜和监测装置都安装在变电所的位置。每个变电所两边附近安设四个传感器，用来监测轨道上的杂散电流泄露情况。这样在一个供电区间就共安设16个传感器。上行线8个，下行线8个。

传感器负责采集安装位置处参比电极的电位，结构钢极化电压和结构钢与钢轨之间的轨构电压。采集到的数据根据要求上传给数据转接器，数据转接器负责将下接的16个传感器的数据上传给监测装置。监测装置中存储所辖的所有传感器的一段时间的电压数据，并提供数据查询功能。每次收到电压数据的时候，监测装置用杂散电流排流算法计算这个时段的杂散电流泄露情况，并发送排流控制方波给排流柜来控制排流柜进行排流操作。根据需要，传感器采集的电压数据可通过通信网络传送到主控中心上位机进行实时状态显示。

参见图3，监测装置与排流装置的通信接口为485通信处理电路A，监测装置与传感器的通信接口为CAN通信处理电路A。监测装置包括主控芯片I、键盘电路、FLASH存储器处理电路、时钟芯片处理电路、液晶显示处理电路和串口转以太网通信处理电路，主控芯片I为SOC单片机，型号为C8051F040，内嵌UART接口电路、CAN接口电路、I2C接口电路和SPI接口电路；监测装置通过UART接口电路与485通信处理电路A连接，通过CAN接口电路与CAN通信处理电路A连接；主控芯片I与键盘电路通过I2C接口电路连接；主控芯片I与FLASH存储器处理电路通过SPI接口电路连接；主控芯片I通过外部数据接口电路与时钟芯片处理电路连接，通过UART接口电路与串口转以太网通信处理电路连接，通过外部数据及控制接口电路与液晶显示处理电路连接。电路板上的电源电路给以上各电路模块提供电源供应。

软件功能方面，监测装置作为上位机和下辖传感器网络间的主控制器，它既能在上位机的命令控制下，控制下传感器网络工作，也能脱离上位机自行控制下辖传感器网络的正常工作。监测装置的软件具体工作为：（1）负责和上位机之间进行命令和数据通信，响应上位机的各种操作命令，并给上位机上传所辖传感器的电压数据；（2）命令传感器进行各种采集工作，定时向传感器要电压数据，存储下辖所有传感器的历史电压数据；（3）每收到传感器的电压数据时，就根据电压数据分析轨道上的杂散电流泄露情况，根据具体的泄露情况控制排流柜中开关器件的占空比进行排流操作。

参见图4，传感器包括数据采集电路和CAN通信处理电路B；数据采集电路包括信号隔离电路、信号调理电路及自校正电路且与主控芯片Ⅱ的单片机模数转换器连接，CAN通信处理电路B通过CAN通信电路接口B与主控芯片ⅡC8051F040单片机连接。

参见图5，数据转接器为监测装置和传感器之间的命令和数据转接器。电路板上含有CAN通信处理电路C、主控芯片Ⅲ和电源电路，主控芯片Ⅲ为C8051F040单片机，CAN通信处理电路C通过CAN通信电路接口C与C8051F040单片机连接。

参见图6，排流装置包括排流柜，排流柜包括主控芯片Ⅳ、485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路，主控芯片Ⅳ为C8051F040单片机，485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路与C8051F040单片机连接；电压采集处理电路通过模数转化器与C8051F040单片机连接；485通信处理电路D通过UART电路接口与C8051F040单片机连接。

图7是本发明实施例杂散电流泄漏分布曲线图，图中纵轴Is(x)为杂散电流数据。横轴x为离机车的位置。Is(x)为离机车x位置处排流网上流动的杂散电流数据。假设大地土壤电阻均匀分布，钢轨纵向电阻均匀分布，排流网纵向电阻均匀分布，在MATLAB中建立地铁杂散电流泄漏模型，并对模型中的杂散电流的泄漏量数据进行数学分析。仿真和分析验证得出在机车和变电所之间，杂散电流泄漏量数据和泄漏点距机车的位置数据之间符合二次曲线数学关系。

图8是本发明实施例排流柜电路图；图中IN点为排流柜排流的接入点，该点接到排流网端。OUT点为排流柜排流电流流出点，该点接到变电所负母极。

图9是本发明实施例数据采集示意图；图中1号，2号，3号，4号分别为四个传感器的埋设位置。Ug为轨道电压数据，Up为传感器监测的排流网极化电压数据，Ugp为传感器监测的排流网轨构电压数据，Is为排流网上的杂散电流数据，Ihs为从排流网上回流到地铁钢轨上的杂散电流数据，Rg为轨道纵向电阻值，Rp为排流网纵向电阻值，Rgp为轨构电阻值。利用杂散电流监测排流控制系统的方法为，通过传感器采集结构钢与参比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，监测装置计算泄漏杂散电流，并指令排流装置进行排流。

下面根据杂散电流二次曲线泄露分布原理，说明本发明杂散电流排流算法。

图9所示的1、2、3号传感器可测得3个位置的极化电压Up1、Up2、Up3和轨构电压Ugp1、Ugp2、Ugp3，另外，由排流柜可测得变电所负母极处极化电压为Up0,变电所负母极处轨构电压为Ugp0。设1、2、3号传感器对应位置的轨道电流为I1、I2、I3。对应的排流网上泄漏的杂散电流为Is1、Is2、Is3。

图10是本发明排流电流与排流柜控制方波信号的占空比关系曲线图；图中纵轴Ip为排流电流，横轴A为控制排流柜开通的方波占空比，Ip和A之间为线性分布。

经推导，监测装置发送给排流柜的控制方波占空比A为：

$A=\frac{\mathrm{Ip}*R1}{\mathrm{Ugp}0}---\left(1\right)$

式中，Ip为排流电流，A为控制排流柜开通的方波占空比，Ugp0为变电所负母极处轨构电压，即排流柜排流电流接入点与排流柜排流电流流出点之间的电压，R1为排流串联电阻；

排流电流Ip采用二次函数分布曲线进行分析计算，过程如下：

假设I1等于列车工作电流I，则轨道纵向电阻

$\mathrm{Rg}=\frac{\mathrm{Ug}1-\mathrm{Ug}0}{I1}=\frac{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}{I}---\left(2\right)$

2号、3号传感器所对应轨道处轨道工作电流分别为

$I2=\frac{\mathrm{Ug}2-\mathrm{Ug}1}{\mathrm{Rg}}=\frac{\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2-(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1)}{\mathrm{Rg}}=\frac{\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2-(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I$

（3）

$I3=\frac{\mathrm{Ug}3-\mathrm{Ug}2}{\mathrm{Rg}}=\frac{\mathrm{Up}3+\mathrm{Ugp}3-(\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)}{\mathrm{Rg}}=\frac{\mathrm{Up}3+\mathrm{Ugp}3-(\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I$

（4）

则2、3号传感器所对应的排流网上泄漏的杂散电流为

$\mathrm{Is}2=I-I2=\frac{2(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1)-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)-\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I$

（5）

$\mathrm{Is}3=I-I3=\frac{(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1+\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0+\mathrm{Up}3+\mathrm{Ugp}3)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I$

（6）

假设大地土壤电阻均匀分布，钢轨纵向电阻均匀分布，排流网纵向电阻均匀分布，根据理论上对杂散电流的仿真，知道杂散电流为二次曲线分布，在机车和变电所处的杂散电流为零，因此，假设杂散电流的分布为

Is(x)=a*x²+b*x    （7）

式中x为排流网上某点距变电所的距离，Is(x)为排流网上距变电所x距离处流动的杂散电流。

假设传感器均匀分布，传感器之间的间距为L，则有：

Is2=a*(2L)²+b*2L    （8）

Is3=a*(3L)²+b*3L    （9）

可以计算出：

$a=\frac{2*\mathrm{Is}3-3*\mathrm{Is}2}{6*L^2}---\left(10\right)$

$b=\frac{9*\mathrm{Is}2-4*\mathrm{Is}3}{6*L}---\left(11\right)$

由于杂散电流的分布符合二次函数分布，因此可以计算出由钢轨泄漏到大地的杂散电流最大值为

$\mathrm{IsALL}=-\frac{b^2}{4a}---\left(12\right)$

将a,b代入上式得：

$\mathrm{IsALL}=\frac{{(p*\mathrm{Is}2-4*\mathrm{Is}3)}^2}{24*(3*\mathrm{Is}2-2*\mathrm{Is}3)}---\left(13\right)$

IsALL即为排流电流Ip。

计算出排流电流Ip后，监测装置指令排流柜上传变电所负母极处轨构电压Ugp0，根据Ugp0和Ip由式（1）计算出需要下发给排流柜的排流占空比A，控制排流柜进行排流操作。

图11为排流柜开通排流后杂散电流的分布曲线图。排流柜开通后，从钢轨泄露到排流网上的杂散电流将不会从大地回泄到钢轨，而是全部通过排流柜流回变电所负母极。当泄露到排流网上的杂散电流全部通过排流柜流回变电所负母极时，排流网上将不会出现极化电压，图九所示的排流算法也将失效。因而在一次排流操作后，要关掉排流柜。监测装置根据新的极化电压轨构电压计算出排流控制占空比，再控制排流柜开启排流。

为了验证本发明，在MATLAB中搭建杂散电流泄漏电路模型来仿真计算杂散电流，同时采用本发明中提出的排流算法进行分析计算，通过对比分析两者的差异来衡量本发明的精确性。

图12为在MATLAB中搭建的地铁运行的模拟系统。图中1、2、3、4、5、6为六个位置处杂散电流泄漏量数据监测位置。

表1为模型中通过电路仿真得到的各位置处的杂散电流泄漏量数据以及采用排流算法分析得到的数据对比分析结果。

表1

位置	Is仿真值	Is分布计算值	误差
				X=1	1.776	1.775	0.06％
X=2	3.253	/	/
				X=3	4.434	/	/
X=4	5.318	5.310	0.15％
				X=5	5.907	5.890	0.29％
X=6	6.201	6.171	0.48％

下面，验证杂散电流泄漏量数据和泄漏位置数据之间符合二次曲线数学分布关系。首先根据位置1和位置3的杂散电流泄漏数据，计算出杂散电流泄漏数据和泄漏点位置数据之间的二次曲线数学函数关系。然后根据数学分布分别计算剩余位置处的杂散电流泄漏量。计算出的剩余几个位置处的杂散电流泄漏量数据和模型仿真中的数据非常吻合。分析结果图见表1所示，其最大误差为0.48％。由此可见杂散电流泄漏量数据和泄漏位置数据之间，很好的符合二次曲线分布。监测装置根据此模型计算出来的杂散电流来控制排流柜中IGBT的占空比，使其排流电流等于杂散电流，则可以防止过排流和欠排流，从而实现科学排流。

现有的排流柜开关式排流措施中，其算法通常是判断监测到的极化电压大小，如果该值大于0.5V则开启排流柜，否则关断排流柜，排流柜排流的大小与杂散电流大小无关，不可避免地会出现过排流和欠排流现象。而对于智能型排流柜，通常的做法则是根据排流柜中监测到的整流器负母极端的极化电压依据经验来控制排流柜中IGBT的占空比，这种控制IGBT占空比的方法一方面只监测变电所某一点的极化电压变化，不能真实反映全线杂散电流情况，另一方面算法本身完全根据经验执行，缺乏理论依据，同样不能保证排流柜的科学排流。

Claims (9)

1.一种杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：通过传感器采集结构钢与参比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，根据泄漏杂散电流大小计算出排流装置方波占空比后，发送控制方波占空比信息给排流装置进行排流；所述监测装置利用杂散电流排流算法控制排流装置进行排流，所述杂散电流排流算法为：

设变电所附近等距离安设3个传感器，可测得3个位置的极化电压Up1、Up2、Up3和轨构电压Ugp1、Ugp2、Ugp3，另外，由排流柜可测得变电所负母极处极化电压为Up0,变电所负母极处轨构电压为Ugp0；设1、2、3号传感器对应位置的轨道电流为I1、I2、I3；对应的排流网上泄漏的杂散电流为Is1、Is2、Is3；

监测装置发送给排流柜的控制方波占空比为：

$A=\frac{\mathrm{Ip}*R1}{\mathrm{Ugp}0}---\left(1\right)$

式中，Ip为排流电流，A为控制排流柜开通的方波占空比，Ugp0为变电所负母极处轨构电压，即排流柜排流电流接入点与排流柜排流电流流出点之间的电压，R1为排流串联电阻；

排流电流Ip采用二次函数分布曲线进行分析计算，方法如下：

$\mathrm{Ip}=\frac{{(9*\mathrm{Is}2-4*\mathrm{Is}3)}^2}{24*(3*\mathrm{Is}2-2*\mathrm{Is}3)}---\left(2\right)$

$\mathrm{Is}2=\frac{2(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1)-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)-(\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I---\left(3\right)$

$\mathrm{Is}3=\frac{(\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1+\mathrm{Up}2+\mathrm{Ugp}2)-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0+\mathrm{Up}3+\mathrm{Ugp}3)}{\mathrm{Up}1+\mathrm{Ugp}1-(\mathrm{Up}0+\mathrm{Ugp}0)}*I---\left(4\right)$

式中I为列车工作电流。

2.如权利要求1所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：通过监测排流控制系统完成，所述监测排流控制系统包括监测装置和传感器且通过数据转接器连接，所述监测装置与排流装置连接；所述传感器负责采集参比电极的电位、结构钢极化电压及所述结构钢与钢轨之间的轨钢电压，并将采集到的数据上传给所述数据转接器；所述监测装置接收所述数据转接器传来的数据后利用杂散电流排流算法计算泄漏杂散电流，并控制排流装置实现排流；所述监测装置与排流装置的通信接口为485通信处理电路A，所述监测装置与传感器的通信接口为CAN通信处理电路A。

3.如权利要求2所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述监测装置包括主控芯片ⅰ，所述主控芯片ⅰ为单片机，内嵌UART接口电路和CAN接口电路；所述监测装置通过所述UART接口电路与485通信处理电路A连接，通过所述CAN接口电路与CAN通信处理电路A连接。

4.如权利要求3所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述监测装置还包括键盘电路、FLASH存储器处理电路和时钟芯片处理电路，所述单片机还内嵌I2C接口电路、SPI接口电路；所述单片机与所述键盘电路通过I2C接口电路连接、与所述FLASH存储器处理电路通过所述SPI接口电路连接且通过外部数据接口电路与所述时钟芯片处理电路连接。

5.如权利要求4所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述监测装置还包括液晶显示处理电路和串口转以太网通信处理电路，所述单片机通过所述UART接口电路与所述串口转以太网通信处理电路连接，通过外部数据及控制接口电路与所述液晶显示处理电路连接。

6.如权利要求2所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述传感器包括主控芯片ⅱ、数据采集电路和CAN通信处理电路B；所述主控芯片ⅱ为单片机，所述数据采集电路包括信号隔离电路、信号调理电路及自校正电路且与单片机的模数转换器连接，所述CAN通信处理电路B与单片机的CAN通信电路接口连接。

7.如权利要求2所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述数据转换器包括CAN通信处理电路C和主控芯片ⅲ，所述主控芯片ⅲ为单片机，所述CAN通信处理电路C与所述主控芯片ⅲ的CAN通信电路接口连接。

8.如权利要求2所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述排流装置包括排流柜，所述排流柜包括主控芯片ⅳ、485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路，所述主控芯片Ⅳ为单片机，所述485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路与所述主控芯片Ⅳ连接；所述电压采集处理电路通过模数转化器与所述主控芯片Ⅳ连接；所述485通信处理电路D通过UART电路接口与所述主控芯片Ⅳ连接。

9.如权利要求3-8任一项所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于：所述单片机的型号为C8051F040。