CN105466565B - 一种高铁接触网直流融冰负载温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，它包括控制系统、红外测温装置、接触网等效串接负载、温度系数校验及超温保护模块和直流融冰网开关，所述接触网等效串接负载经过直流融冰网开关与接触网线相连，所述接触网等效串接负载的温升特性、电阻特性与接触网线路保持一致，所述红外测温装置用来检测接触网等效串接负载的表面温度，并将检测信号传送至控制系统。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、使用方便、检测精度高、可控性好等优点。

Description

一种高铁接触网直流融冰负载温度监测系统

技术领域

本发明主要涉及到轨道交通的供电领域，特指一种适用于高铁接触网直流融冰负载温度监测系统。

背景技术

近年来，中国高铁迅速发展，已逐渐成为铁路客运主力军。高速铁路接触网供电系统电气化程度越来越高，安全性要求也日益增长，为了保证高铁供电系统的冰雪天气里线路安全，接触网系统配置了融冰装置对接触网有效消除覆冰，保证列车能安全、可靠、正点运行。即，在对接触网线路进行融冰过程中如何确保接触网线路的安全是一个设备实施的基础。目前，电气化铁路接触网主要有直流融冰和交流融冰两种方法，直流融冰与交流融冰相比较，因其融冰时阻抗较低，融冰装置容量小，现在已成为最主要的融冰方式。

在国内既有的电网以及铁路接触网直流融冰系统中均无有效可靠的负载温度检测保护系统。因为直流融冰系统负载为输电线路，不融冰时负载输送高压电甚至超高压电，无法加装可靠的温度检测反馈装置；在对线路融冰工作时，由于线路跨度比较长，无法对全线路进行融冰状态进行监控，无法通过有效检测负载温度进行线路保护。接触网线路又无法直接安装固定的接触式测温装置，这也对接触网线路融冰融冰过程中温度监测提出了一个新的要求，在既有的接触网直流融冰系统中均无有效的温度监测系统，这也增加了接触网线路损害的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、使用方便、检测精度高、可控性好的一种高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，它能针对特定的负载进行融冰工况下温度检测，对于检测的温度转化成反馈模拟量送入控制机箱作为二次控制目标，通过多级高精度温度保护及预警通道，有效确保了负载安全。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，它包括控制系统、红外测温装置、接触网等效串接负载、温度系数校验及超温保护模块和直流融冰网开关，所述接触网等效串接负载经过直流融冰网开关与接触网线相连，所述接触网等效串接负载的温升特性、电阻特性与接触网线路保持一致，所述红外测温装置用来检测接触网等效串接负载的表面温度，并将检测信号传送至控制系统。

作为本发明的进一步改进：还包括连接于接触网等效串接负载与控制系统之间的温度系数校验及超温保护模块，所述温度系数校验及超温保护模块在某几个特定的温度点输出一个温度节点信号，所述控制系统根据此温度信号进行实际温度系数校正；在负载温度超过预警温度时，所述温度系数校验及超温保护模块将直接输出保护节点信号进行跳闸保护。

作为本发明的进一步改进：所述接触网等效串接负载中电阻的散热效果与接触网线路中温升最快的一段线路保持一致。

作为本发明的进一步改进：所述红外测温装置经信号识别转换系统和光/电信号转换装置将检测信号传送给控制系统，所述识别转换系统包括信号识别模块和信号转换模块，用来将红外测温装置检测的温度信号转化成控制系统可识别的模拟量信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明在应用之后，利用负载温度监测系统能够使高速铁路接触网直流融冰系统的控制目标更直观，保护功能更完善，填补了接触网直流融冰系统负载温度检测装置的空白；在接触网线路融冰工作过程中能实时准确的监测接触网线路的温度状况。通过负载温度直接反馈控制，进一步使接触网融冰控制目标更直接有效，系统安全性更高，融冰效果更好。

2、本发明基于负载温度检测系统的高速铁路接触网直流融冰系统控制逻辑更清晰，系统配置的温度系数检验模块能修正温度反馈量与实测温度的误差，可实现不同温度状况下接触网线路温度准确监控。

3、本发明高速铁路接触网直流融冰负载温度检测系统的实时温度数据是通过非接触式的高精度红外线测温设备采集，与直流输出的高电压有效隔离；温度模拟量信号转化成频率信号后用光缆传输到控制系统，有效实现了高低压隔离。

4、本发明采用接触网等效串接电阻设计有效避开了直流融冰系统与接触网线路直接发生二次电路关系，避免了对既有接触网线路的干扰和故障风险。

5、本发明高速铁路接触网直流融冰负载温度监测系统组成简单，工程应用成本低，可操作性强。该系统除了适用于电气化铁路接触网直流融冰外，还能在电网系统直流融冰进行推广应用。

附图说明

图1是本发明的框架原理示意图。

图2是本发明在应用实例中与直流融冰系统配合的控制策略原理示意图。

图例说明：

1、控制系统；2、直流融冰装置本体设备；3、光/电信号转换装置；4、温度系数校验及超温保护模块；5、信号识别转换装置；6、红外测温装置；7、接触网等效串接负载；8、直流融冰网开关。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，用来与高速铁路接触网的直流融冰装置本体设备2配套使用，它包括控制系统1、红外测温装置6、接触网等效串接负载7、温度系数校验及超温保护模块4及直流融冰网开关8，接触网等效串接负载7经过直流融冰网开关8与接触网线相连；高精度的红外测温装置6用来检测接触网等效串接负载7的表面温度，并将检测信号传送至控制系统1；其中，接触网等效串接负载7的温升特性、电阻特性等与接触网线路保持一致，接触网等效串接负载7中电阻的散热效果与接触网线路中温升最快的一段线路保持一致（如：隧道口的接触网线）。接触网等效串接负载7的结构设计便于安装温度系数校验及超温保护模块。接触网等效串接负载7的长度根据现场条件决定，一般不小于2米，避免连接端口对接触网等效串接负载7自身造成的温升。由于本发明是对接触网等效串接负载7进行测温，检测温度与融冰线路的实际温度之间温度系数校正就是通过温度系数校验及超温保护模块4来实现。温度系数校验及超温保护模块4在某几个特定的温度点（如0℃或10℃）输出一个高精度的温度节点信号，控制系统1根据此温度信号进行实际温度系数校正；在负载温度超过预警温度时，温度系数校验及超温保护模块4将直接输出保护节点信号进行跳闸保护。

本实施例中，红外测温装置6经信号识别转换装置5将检测信号传送给控制系统1，该信号识别转换装置5包括信号识别模块和信号转换模块，用来将红外测温装置6检测的温度信号转化成控制系统1可识别的模拟量信号0-5V/4-20mA，响应时间快，可满足高频采样要求。

采用上述系统结构后，通过设计接触网等效串接负载7，利用红外测温装置6（如：多级高精度的接触式温度继电器）对接触网等效串接负载7进行温度监控，实现对直流融冰过程中接触网线路温度的常温校验、高温预警、超温保护。上述红外测温装置6为可满足-40℃的超低温非接触式温度检测装置，对接触网等效串接负载7进行实施检测，检测信号经转换/传输，输送到控制系统1中实现负载温度反馈控制。本发明系统的实施，能够使高速铁路接触网直流融冰装置的控制目标更直接有效，负载保护更快速可靠。

工作时，结合图1和图2所示，本发明的负载温度监测系统与系统启动后，直流融冰网开关8处于闭合位置，高精度的红外测温装置6用来检测接触网等效串接负载7的表面温度，温度数据经过信号识别转换装置5和光/电信号转换装置3后转化成光信号传输到控制系统1内。控制系统1对该温度进行显示并作为闭环控制目标。控制系统1根据接触网等效串接负载7的温度状况调整直流融冰装置本体设备2的直流输出电流，使接触网线产生焦耳热来融化覆冰。在融冰工作过程中，通过温度系数校验及超温保护模块4来对线路温度状况进行预警反馈及保护；如果负载线路温度达到预警值（如50℃），温度系数校验及超温保护模块4即反馈一个预警信号传送到控制系统1；如果负载线路温度达到保护值（如80℃），温度系数校验及超温保护模块4则输出一个紧急跳闸信号，断开直流融冰装置本体设备2中的开关柜，同时断开直流融冰网开关8，确保接触网线路安全。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，其特征在于，它包括控制系统（1）、红外测温装置（6）、接触网等效串接负载（7）、温度系数校验及超温保护模块（4）和直流融冰网开关（8），所述接触网等效串接负载（7）经过直流融冰网开关（8）与接触网线相连，所述接触网等效串接负载（7）的温升特性、电阻特性与接触网线路保持一致，所述红外测温装置（6）用来检测接触网等效串接负载（7）的表面温度，并将检测信号传送至控制系统（1）；还包括连接于接触网等效串接负载（7）与控制系统（1）之间的温度系数校验及超温保护模块（4），所述温度系数校验及超温保护模块（4）在某几个特定的温度点输出一个温度节点信号，所述控制系统（1）根据此温度信号进行实际温度系数校正；在负载温度超过预警温度时，所述温度系数校验及超温保护模块（4）将直接输出保护节点信号进行跳闸保护。

2.根据权利要求1所述的高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，其特征在于，所述接触网等效串接负载（7）中电阻的散热效果与接触网线路中温升最快的一段线路保持一致。

3.根据权利要求1所述的高铁接触网直流融冰负载温度监测系统，其特征在于，所述红外测温装置（6）经信号识别转换系统（5）和光/电信号转换装置（3）将检测信号传送给控制系统（1），所述信号识别转换系统（5）包括信号识别模块和信号转换模块，用来将红外测温装置（6）检测的温度信号转化成控制系统（1）可识别的模拟量信号。