CN105301390A - 无线绝缘监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线绝缘监测装置及监测方法，该装置包括：信号采集模块、信号处理模块和数据无线传输模块，信号采集模块包括将绝缘监测装置固定在接触网绝缘柱上的铁环、电流互感器；信号处理模块包括整流桥电路、I/V转换器等；数据无线传输模块包括电压互感器、协调器等。上述各模块分别通过排针连接，无线传输模块与外部的上位机通过协调器无线连接，无线传输模块通过高压引流的方式进行供电的。工种原理是信号采集模块采集的电流信号，经过信号处理模块转换成电压信号，通过无线传输模块传送给上位机进行处理，得到接触网泄漏电流大小，判断接触网的绝缘状态，具有安装方便、可连续实时监测、简单可靠、成本低、易于维护的优点。

Description

无线绝缘监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及铁路牵引供电领域，，特别涉及一种用于铁路牵引供电接触网的无线绝缘监测装置及其监测方法。

背景技术

近年来，随着我国电气化铁道的发展，电力机车的应用越来越多。接触网系统的供电性能直接影响受电弓的受流质量和机车的运行可靠性。一旦发生事故，造成的直接和间接经济损失是很大的。

目前，接触网导线上传输的是25～30KV的高压电，一旦发生漏电将对行车和地面人员带来极大的安全隐患，因此检测接触网的绝缘性能至关重要。但是，目前牵引供电设备的维修仍采用定期停电检修试验的方式，这样的试验方式可能会出现过多的检修和不必要的停机，而且所得出的测试结果不能全面反映设备在实际运行状态下的真实情况，并且停电对铁路的正常运行也会造成一定影响。因此，对接触网进行在线监测，随时诊断其绝缘状况以避免恶性事故的发生是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无线绝缘监测装置及其监测方法，用于监测铁路牵引供电接触网的绝缘性能，通过该无线绝缘监测装置可以判断出接触网的绝缘状态，进行及时预警，检测准确，使用方便；同时该装置具有安装方便、可连续监测、简单可靠、成本低、易于维护的优点。

根据公开的实施例，本发明的第一方面提出了一种无线绝缘监测装置，用于监测铁路牵引供电接触网的绝缘性能，所述无线绝缘监测装置包括：信号采集模块、信号处理模块和数据无线传输模块，

其中，所述信号采集模块包括用于将所述无线绝缘监测装置固定在接触网绝缘柱上的铁环T以及电流互感器L；

所述信号处理模块包括整流桥电路以及I/V转换器；

所述数据无线传输模块包括无线传输芯片以及协调器；

所述信号采集模块采集接触网的电流信号，然后经过所述信号处理模块，将电流信号转换成电压信号，通过所述数据无线传输模块传送给外部的上位机，上位机通过处理，得到接触网的泄漏电流大小，判断接触网的绝缘状态。

进一步地，所述I/V转换器用电阻R实现，或者用积分电路法、霍尔传感器方法、运放直接搭接方法实现。

进一步地，所述数据无线传输模块还包括电压互感器，用于将外部的电源模块的输入电压转换为供电电压。

无线传输模块是通过高压引流的方式进行供电的。无线传输模块的输入电压与供电电压不相等，需要用电压互感器转换电压大小。

进一步地，所述数据无线传输模块还包括A/D转换单元，用于将I/V转换器两端的电压信号的电压值进行模数转换。

进一步地，所述数据无线传输模块通过所述协调器与外部的上位机进行无线连接，其中，所述协调器采用基于ZigBee技术的无线网络。

进一步地，所述信号采集模块与所述信号处理模块以及所述信号处理模块和所述数据无线传输模块均通过固定大小的双列直插式排针连接。

进一步地，所述铁环大小可变，使之适用于各种类型的接触网绝缘柱。

进一步地，所述信号处理模块的输入端安装一个保险丝F，用于避免电流值过大损坏无线绝缘监测装置；所述I/V转换器两端并联一个电容C，用于过滤交流电流。

根据公开的实施例，本发明的第二方面提出了一种基于上述无线绝缘监测装置的监测方法，包括下列步骤：

S1、用铁环将无线绝缘监测装置固定在接触网的绝缘柱上；

S2、信号采集模块采集接触网绝缘柱上的泄漏电流；

S3、通过电流互感器，将采集到的泄漏电流进行放大；

S4、放大后的泄漏电流通过整流桥电路，将交流电流变成直流电流；

S5、上述直流电流经过I/V转换器，转变为电压信号；

S6、数据无线传输模块按照预定的周期采集电压信号；

S7、将上述步骤中采集到的电压信号的电压值，通过协调器无线传送给外部的上位机；

S8、外部的上位机根据采集到的电压信号的电压值，经过数据处理，得到泄漏电流值，并判断接触网绝缘状态是否良好。

进一步地，所述步骤S8中，若所述步骤S6中采集的电压信号的电压值超过设定的阈值，说明接触网绝缘状态出现异常，上位机发出预警；否则，说明绝缘状态良好。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明通过数据无线传输模块，接收信号处理模块监测到的电压信号，减少了多余线路，避免了与多余线路有关的维修与检查。

2、本发明可以实时检测接触网绝缘状态，不需要定时维修，减轻了人力物力。

3、本发明结构简单、实时性高，且成本较低，便于推广使用。

附图说明

图1是本发明中公开的无线绝缘监测装置的结构示意图；

图2是本实施例一中公开的无线绝缘监测装置中信号采集模块及信号处理模块的电路图；

图3是本实施例一中公开的无线绝缘监测装置中信号采集模块及信号处理模块的另一电路图；

图4是本实施例二中公开的无线绝缘监测方法的流程步骤图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本实施例一所述的无线绝缘监测装置，用于监测铁路牵引供电接触网的绝缘性能，通过该无线绝缘监测装置可以判断出接触网的绝缘状态，进行及时预警。

所述的无线绝缘监测装置包括：信号采集模块、信号处理模块和数据无线传输模块，具体结构如图1所示。信号采集模块包括将所述无线绝缘监测装置固定在接触网绝缘柱上的铁环T、电流互感器L。信号处理模块包括整流桥电路、I/V转换器、电容C、保险丝F。信号处理模块的输入端安装一个保险丝F，避免电流值过大，损坏无线绝缘监测装置，在I/V转换器两端并联一个电容，进一步过滤交流电流。数据无线传输模块包括无线传输芯片、电压互感器、放大器等，在另一优选的实施方式中，上述数据无线传输模块中还包括一个A/D转换装置，用于对信号处理模块采集到的电压进行模数转换。

在另一优选的实施方式中，所述信号处理模块中的铁环大小可变，使之适用于各种类型的接触网绝缘柱。

所述的信号采集模块以及信号处理模块的电路组成如附图2所示，包括将绝缘监测装置固定在接触网绝缘柱上的铁环T、电流互感器L、整流桥电路、I/V转换器、电容C及保险丝F。

在本实施例中，I/V转换器用电阻R实现，此时的信号采集模块以及信号处理模块的电路组成如附图3所示。

在另一优选的实施方式中，所述I/V转换器还可以采用任意一种方法，例如积分电路法、霍尔传感器方法、运放直接搭接的方法等。

上述信号处理模块的输出端1,2和数据无线传输模块通过固定大小的双列直插式排针连接，信号采集模块与信号处理模块也是通过固定大小的双列直插式排针连接。

数据无线传输模块与外部的上位机通过协调器无线连接；数据无线传输模块中的协调器可以采用任意一种无线传输技术，例如基于ZigBee技术的无线网络等。

同时数据无线传输模块是通过高压引流的方式进行供电的。无线传输模块的输入电压与供电电压不相等，需要用电压互感器转换电压大小。

该无线绝缘监测装置的工作原理是根据采集I/V转换器(即电阻R)两端的电压信号，将信号通过数据无线传输模块传送给上位机，上位机经过处理，得出接触网的泄漏电流，判断接触网的绝缘情况。

可以在数据无线传输模块中设置一A/D转换单元，在所述数据无线传输模块将I/V转换器(即电阻R)两端的电压信号传送给上位机前就对采集到的电压信号的电压值进行模数转换。

同时在上位机中预设一阈值，当电压值超过该阈值时，则对外预警。预警方式可以在上位机上设置指示灯，用指示灯报警，也可以加入声音信号等，实现声光报警。

本发明还可以在以上构思的基础上做一些其它的等效改变，例如，数据无线传输模块，可以采用任意一种有同样效果的无线传输技术；I/V转换器将电流转换为电压时还可以采用其他方式，例如分压器方法、霍尔传感器方法、积分电路方法；信号处理模块中的保险丝，可以用其他的安全保护措施替代等等。基于此类的各种微小改变以及等效变换均应包含在权利要求所述的范围之内。

实施例二

为了实现实时监测铁路牵引供电接触网的绝缘性能，本实施例二通过实施例一中公开无线绝缘监测装置，公开了一种无线绝缘监测方法，可以实时判断出接触网的绝缘状态，具体该无线绝缘监测方法的流程步骤如附图4所示，包括下列步骤：

S1、用铁环将无线绝缘监测装置固定在接触网的绝缘柱上；

S2、信号采集模块采集接触网绝缘柱上的泄漏电流；

S3、通过电流互感器，将采集到的泄漏电流进行放大；

S4、放大后的泄漏电流通过整流桥电路，将交流电流变成直流电流；

S5、上述直流电流经过I/V转换器，转变为电压信号；

S6、数据无线传输模块按照预定的周期采集电压信号；

S7、将上述步骤中采集到的电压信号的电压值，通过协调器无线传送给外部的上位机；

S8、外部的上位机根据采集到的电压信号的电压值，经过数据处理，得到泄漏电流值，并判断接触网绝缘状态是否良好。

其中，在外部的上位机中预设一阈值，当接收到的电压值超过该阈值时，则直接对外预警，监测变压器的状况，达到实时监测的目的。

此时，在所述步骤S8中，若所述步骤S6中采集的电压信号的电压值超过设定的阈值，说明接触网绝缘状态出现异常，上位机发出预警；否则，说明绝缘状态良好。

综上所述，未来列车的发展，对于事故的发生率要求越来越低，绝缘监测系统能够有效的降低事故发生率，通过本实施例公开的无线绝缘监测方法，实现实时监测铁路牵引供电接触网的绝缘性能，利用状态检修代替周期检修，减少维修次数，缩短维修时间，为铁路运行减轻压力，减少对备件、保障设备、维修人力等资源的需求，降低维修保障费用，提高牵引供电系统的经济性，具有很好的发展前景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线绝缘监测装置，用于监测铁路牵引供电接触网的绝缘性能，其特征在于，所述无线绝缘监测装置包括：信号采集模块、信号处理模块和数据无线传输模块，

其中，所述信号采集模块包括用于将所述无线绝缘监测装置固定在接触网绝缘柱上的铁环T以及电流互感器L；

所述信号处理模块包括整流桥电路以及I/V转换器；

所述数据无线传输模块包括无线传输芯片以及协调器；

所述信号采集模块采集接触网的电流信号，然后经过所述信号处理模块，将电流信号转换成电压信号，通过所述数据无线传输模块传送给外部的上位机，上位机通过处理，得到接触网的泄漏电流大小，判断接触网的绝缘状态。

2.根据权利要求1所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述I/V转换器用电阻R实现，或者用积分电路法、霍尔传感器方法、运放直接搭接方法实现。

3.根据权利要求1所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述数据无线传输模块还包括电压互感器，用于将外部的电源模块的输入电压转换为供电电压。

4.根据权利要求2所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述数据无线传输模块还包括A/D转换单元，用于将I/V转换器两端的电压信号的电压值进行模数转换。

5.根据权利要求1所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述数据无线传输模块通过所述协调器与外部的上位机进行无线连接，其中，所述协调器采用基于ZigBee技术的无线网络。

6.根据权利要求1所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述信号采集模块与所述信号处理模块以及所述信号处理模块和所述数据无线传输模块均通过固定大小的双列直插式排针连接。

7.根据权利要求1所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述铁环大小可变，使之适用于各种类型的接触网绝缘柱。

8.根据权利要求1所述的无线绝缘监测装置，其特征在于，所述信号处理模块的输入端安装一个保险丝F，用于避免电流值过大损坏无线绝缘监测装置；所述I/V转换器两端并联一个电容C，用于过滤交流电流。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的无线绝缘监测装置的监测方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、用铁环将无线绝缘监测装置固定在接触网的绝缘柱上；

S2、信号采集模块采集接触网绝缘柱上的泄漏电流；

S3、通过电流互感器，将采集到的泄漏电流进行放大；

S4、放大后的泄漏电流通过整流桥电路，将交流电流变成直流电流；

S5、上述直流电流经过I/V转换器，转变为电压信号；

S6、数据无线传输模块按照预定的周期采集电压信号；

S7、将上述步骤中采集到的电压信号的电压值，通过协调器无线传送给外部的上位机；

S8、外部的上位机根据采集到的电压信号的电压值，经过数据处理，得到泄漏电流值，并判断接触网绝缘状态是否良好。

10.根据权利要求9所述的无线绝缘监测装置的监测方法，其特征在于，所述步骤S8中，若所述步骤S6中采集的电压信号的电压值超过设定的阈值，说明接触网绝缘状态出现异常，上位机发出预警；否则，说明绝缘状态良好。