CN105425113A - 接触网故障定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路故障检测领域，提供接触网故障定位方法和系统。该方法包括：检测器对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令；通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息；监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。本发明能够避免使用行波检测设备，节约了成本；而且受接触网线路厂家、型号及相关附属设备的差异性影响较小，提高了故障定位的准确性。

Description

接触网故障定位方法和系统

技术领域

本发明涉及电路故障检测领域，具体地，涉及一种接触网故障定位方法和系统。

背景技术

接触网(例如电气化铁路的接触网)由于本身具有跨区域多、连接范围广、供电方式复杂、现场环境多变等特点，为故障定位造成困难。目前接触网中线路故障定位技术包括行波法。

在行波法中，接触网中线路故障发生时，在故障点会自动产生故障行波。该行波是以电磁波的形式按一定的速度从突变点向两端传播。依靠安装在牵引变电站的行波检测设备检测该行波，通过波速与时间的乘积来确定所发生的故障点。现有技术中的行波法的缺陷在于，行波检测设备复杂，价格高且安装、调试及维护成本高；行波是频率较高的电磁波，需要基于线路分布参数模型进行技术。由于接触网线路厂家、型号及相关附属设备的差异性，使得难以获得精确的线路分布参数模型，从而导致造成故障定位的误差较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触网故障定位方法和系统，能够解决上述技术问题至少部分地解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种一种接触网故障定位方法，该方法包括：

检测器对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令；通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息；监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。

优选地，所述通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障包括：通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件；通信终端在接触网中电场的变化满足第二预设条件时，根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障。

优选地，所述在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令包括：当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，判定接触网中电流的变化满足第一预设条件，向通信终端发送触发指令。

优选地，所述根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件包括：当检测器发送的接触网中电场采样值小于电场阈值时，判定接触网中电场的变化满足第二预设条件。

优选地，所述根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障包括：判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0；当电场采样值和电流采样值都为0时，判定接触网中线路发生故障。

优选地，所述监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置包括：当监控设备接收到多个通信终端发送的故障消息时，将接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置确定为故障发生位置。

优选地，所述方法还包括：监控设备在确定出故障发生位置后，发送报警信息。

根据本发明的另一方面还提供了一种接触网故障定位系统，该系统包括：检测器，用于对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令；所述通信终端，用于接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息；所述监控设备，用于接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。

优选地，所述通信终端用于接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件；在接触网中电场的变化满足第二预设条件时，根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障。

优选地，所述检测器用于当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，判定接触网中电流的变化满足第一预设条件，向通信终端发送触发指令。

优选地，所述通信终端用于当检测器发送的接触网中电场采样值小于电场阈值时，判定接触网中电场的变化满足第二预设条件。

优选地，所述通信终端用于判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0；当电场采样值和电流采样值都为0时，判定接触网中线路发生故障。

优选地，所述监控设备用于当接收到多个通信终端发送的故障消息时，将接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置确定为故障发生位置。

优选地，所述监控设备还用于在确定出故障发生位置后，发送报警信息。

通过上述技术方案，检测器对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令；通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息；监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。如此，能够避免使用行波检测设备，节约了成本；而且受接触网线路厂家、型号及相关附属设备的差异性影响较小，提高了故障定位的准确性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的接触网故障定位方法的流程图；

图2是示例性地故障发生时线路中电流信号的示意图；

图3是根据本发明一实施例的接触网的故障定位系统的场景示意图；

图4是根据本发明一实施例的接触网的故障定位系统中设备的功能模块示意图；

图5是根据本发明一实施例的接触网故障定位方法的流程图；以及

图6是根据本发明一实施例的接触网故障定位系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明一实施例的接触网故障定位方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤。该方法可实现对电气化铁路的接触网中故障的定位，也可以实现对其他用途的接触网中故障的定位。

在步骤S110中，检测器对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令。

其中，检测器可被安装于接触网线路的承力索、加强线、回流线上。通过对线路中电流和电场的采样，可以对线路中电流和电场进行实时检测。举例而言，检测器可对线路中电流和电场进行周期采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端。检测器与通信终端间可通过无线通信技术连接，例如，运营商提供的GPRS(通用无线分组业务)、蓝牙等，本发明对此没有限制。当检测器检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令，以此触发包括检测器、通信终端和监控设备的系统开始进行故障定位。检测器可以在每次采样后将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，也可以在生成触发指令之后，将采样所得的电流采样值和电场采样值发送给通信终端。

在一实施例中，所述在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令可包括：当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，判定接触网中电流的变化满足第一预设条件，向通信终端发送触发指令。

如图2所示，接触网线路发生故障时，线路中电流会发生突变。检测器对接触网中电流进行实时检测，当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，表示电流发生突变。此时，向通信终端发送触发指令，触发通信终端进行故障检测。

在步骤S120中，通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息。

在一实施例中，所述通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障可包括：通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件；通信终端在接触网中电场的变化满足第二预设条件时，根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障。

进一步地，所述根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件可包括：当检测器发送的接触网中电场采样值小于电场阈值时，判定接触网中电场的变化满足第二预设条件。

进一步地，所述根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障包括：判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0；当电场采样值和电流采样值都为0时，判定接触网中线路发生故障。

举例而言，通信终端可安装在塔杆上，通过433MHZ频段与检测器通信，通过GPRS公共网络与监控设备通信。通信终端接收到触发指令后，判断检测器发送的接触网中电场采样值是否小于电场阈值，如果小于电场阈值，则判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0。当电场采样值和电流采样值都为0时，表示线路已经跳闸，此时，判定接触网中线路发生故障，向监控设备发送故障消息。

在本实施例中，在进行故障判断时，不但考虑到线路中的电流突变，而且还考虑线路中的电场下降，有效避免了因为仅考虑电流突变进行故障定位而造成的误报警。

在步骤S130中，监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。

在一实施例中，所述监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置可包括：当监控设备接收到多个通信终端发送的故障消息时，将接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置确定为故障发生位置。

举例而言，系统中通信终端按电流的传输方向顺序编号，通信终端发送的故障消息中包括自身编号。监控设备根据发送故障消息的通信终端的编号确定出接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置，将该位置确定为故障发生位置。

在一实施例中，所述方法还包括：监控设备在确定出故障发生位置后，发送报警信息。

例如，监控设备可以通过扬声器发送报警声音；在显示的接触网的拓扑图中故障位置进行颜色闪烁；或者可向关联手机，例如维护人员的手机，发送报警短信。

本实施例能够避免使用行波检测设备，节约了成本；而且受接触网线路厂家、型号及相关附属设备的差异性影响较小，提高了故障定位的准确性。

以下以图3中所示场景为例对本发明中方法进行示例性说明。检测器位于承力索上，通信终端位于塔杆上，并按电流传输方向顺序编号。检测器和通信终端间通过433MHz频段通信，通信终端和监控设备间通过GPRS公共网络通信。监控设备通过GSM网络向手机发送短信。如图4所示，检测器可包括：传感器、滤波器、放大器、A/D采样器(模拟/数字采样器)、MCU(微处理器)，以及通过433MHz频段与通信终端进行通信的无线模块和用于供电的电源模块。通信终端可包括通过433MHz频段与检测器进行通信的无线模块，通过GPRS与监控设备进行通信的GPRS模块，用于定位的GPS/北斗授时模块，用于供电的电源模块以及MCU(微处理器)。监控设备可包括：用于通信的通信交换机、用于供电的电源模块、以及故障判断模块和报警模块。

图5是根据本发明一实施例的接触网故障定位方法的流程图。如图5所示，该方法包括如下步骤。

在步骤S502中，检测器对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端。

检测器中传感器检测承力索上电流和电场，将检测的信号经滤波器滤波后经放大器放大，之后由A/D采样器采样，获得电流采样值和电场采样值。MCU将电流采样值和电场采样值封装到通信数据包中后，通过无线模块发送给通信终端。

在步骤S504中，检测器根据电流采样值判断接触网中电流是否升高并在预设时长内超过电流阈值，如果为是，则执行步骤S506，否则继续执行步骤S502。

在步骤S506中，当接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，检测器向通信终端发送触发指令。

MCU根据每次采样的电流采样值判断接触网中电流是否升高并在预设时长内超过电流阈值，即判断接触网中电流是否发生突变。MCU在判定接触网中电流发生突变时，生成触发指令通过无线模块发送给通信终端。

在步骤S508中，通信终端接收到触发指令后，判断接触网中电场采样值是否小于电场阈值，如果是，则执行步骤S510，如果否，则指示检测器继续执行步骤S502。

在步骤S510中，通信终端判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0，如果是，则执行步骤S512，如果否，则指示检测器继续执行步骤S502。

在步骤S512中，当电场采样值和电流采样值都为0时，通信终端判定接触网中线路发生故障，向监控设备发送故障消息。

通信终端通过无线模块接收到触发指令，MCU在接收到触发指令后，判断接触网中电场采样值是否小于电场阈值。如果触网中电场采样值小于电场阈值，则判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0，如果是，则表示接触网已经跳闸，此时，判定接触网中线路发生故障，通过GPRS模块向监控设备发送故障消息。

在步骤S514中，监控设备根据发送故障消息的通信终端的编号，在发送故障消息的通信终端中确定出接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置，将该位置确定为故障发生位置，并发送报警信息。

监控设备通过通信交换机接收到通信终端发送的故障消息。可能存在多个通信终端发送故障消息的情况。监控设备的故障判断模块根据各个故障消息中通信终端编号，在发送故障消息的多个通信终端中，确定出接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置，将该位置确定为故障发生位置。监控设备的报警模块通过扬声器发送报警声音；在显示的接触网的拓扑图中故障位置进行颜色闪烁；并通过通信交换机向关联手机，例如维护人员的手机，发送报警短信。

本实施例能够避免使用行波检测设备，节约了成本；而且受接触网线路厂家、型号及相关附属设备的差异性影响较小，提高了故障定位的准确性。在进行故障判断时，不但考虑到线路中的电流突变，而且还考虑线路中的电场下降，有效避免了因为仅考虑电流突变进行故障定位而造成的误报警。

图6是根据本发明一实施例的接触网故障定位系统的结构图。该系统可实现对电气化铁路的接触网中故障的定位，也可以实现对其他用途的接触网中故障的定位。如图6所示，该系统可包括检测器610，通信终端620以及监控设备630。检测器610，通信终端620以及监控设备630通过有线或无线网络进行通信连接，本发明对此没有特别限制。

检测器610，用于对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端620，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端620发送触发指令；

通信终端620，用于接收到触发指令后，根据检测器610发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备630发送故障消息；

监控设备630，用于接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。

示例性地，检测器610，通信终端620以及监控设备630可包括如图4所示的各个功能模块。具体说明可参见前述方法中的说明，在此不再赘述。

在一实施例中，通信终端620用于接收到触发指令后，根据检测器610发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件；在接触网中电场的变化满足第二预设条件时，根据检测器610在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障。

进一步地，通信终端620用于当检测器610发送的接触网中电场采样值小于电场阈值时，判定接触网中电场的变化满足第二预设条件。

进一步地，通信终端620用于判断检测器610在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0；当电场采样值和电流采样值都为0时，判定接触网中线路发生故障。

在一实施例中，检测器610用于当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，判定接触网中电流的变化满足第一预设条件，向通信终端620发送触发指令。

在一实施例中，监控设备630用于当接收到多个通信终端620发送的故障消息时，将接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端620的位置确定为故障发生位置。

在一实施例中，监控设备630还用于在确定出故障发生位置后，发送报警信息。

上述系统与前述方法对应，具体实施例性说明可参见前述方法中详细说明，在此不再赘述。

本实施例能够避免使用行波检测设备，节约了成本；而且受接触网线路厂家、型号及相关附属设备的差异性影响较小，提高了故障定位的准确性。在进行故障判断时，不但考虑到线路中的电流突变，而且还考虑线路中的电场下降，有效避免了因为仅考虑电流突变进行故障定位而造成的误报警。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种接触网故障定位方法，其特征在于，该方法包括：

检测器对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令；

通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息；

监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障包括：

通信终端接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件；

通信终端在接触网中电场的变化满足第二预设条件时，根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令包括：

当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，判定接触网中电流的变化满足第一预设条件，向通信终端发送触发指令。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件包括：

当检测器发送的接触网中电场采样值小于电场阈值时，判定接触网中电场的变化满足第二预设条件。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障包括：

判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0；当电场采样值和电流采样值都为0时，判定接触网中线路发生故障。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控设备接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置包括：

当监控设备接收到多个通信终端发送的故障消息时，将接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置确定为故障发生位置。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

监控设备在确定出故障发生位置后，发送报警信息。

8.一种接触网故障定位系统，其特征在于，该系统包括：

检测器，用于对接触网的线路中电流和电场进行采样，将电流采样值和电场采样值发送给通信终端，并在检测到接触网中电流的变化满足第一预设条件时，向通信终端发送触发指令；

所述通信终端，用于接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电流采样值和电场采样值判断接触网中线路是否发生故障，当判定接触网中线路发生故障时向监控设备发送故障消息；

所述监控设备，用于接收故障消息，根据发送故障消息的通信设备的位置信息确定接触网中故障发生位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述通信终端用于接收到触发指令后，根据检测器发送的接触网中电场采样值判断接触网中电场的变化是否满足第二预设条件；在接触网中电场的变化满足第二预设条件时，根据检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值判断接触网中线路是否发生故障。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述检测器用于当检测到接触网中电流升高并在预设时长内超过电流阈值时，判定接触网中电流的变化满足第一预设条件，向通信终端发送触发指令。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述通信终端用于当检测器发送的接触网中电场采样值小于电场阈值时，判定接触网中电场的变化满足第二预设条件。

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述通信终端用于判断检测器在发送触发指令之后发送的接触网中电场采样值和电流采样值是否都为0；当电场采样值和电流采样值都为0时，判定接触网中线路发生故障。

13.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述监控设备用于当接收到多个通信终端发送的故障消息时，将接触网中电流传输方向上位于最后的通信终端的位置确定为故障发生位置。

14.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述监控设备还用于在确定出故障发生位置后，发送报警信息。