CN105548669B - 一种轨道交通供电系统带电检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通供电系统带电检测装置，包括传感器单元、显示单元，所述传感器单元一端连接供电网络正极，一端连接轨道负极，用于采集所述供电网络电压信号，根据所述电压信号判断所述供电网络是否带电，继而控制所述显示单元进行对应显示；所述传感器单元设置于所述供电网络正极一侧，所述显示单元与所述传感器单元独立设置，所述传感器单元与所述显示单元通过通讯电缆连接。本发明通过将所述传感器单元设置于所述供电网络正极一侧，使装置接入高压的一侧远离地面，并将所述显示单元与所述传感器单元独立设置，克服了现有技术中需要将供电网络的高电压引到地面的问题，避免了可能造成的不安全现象。

Description

一种轨道交通供电系统带电检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电力检测领域，特别涉及一种轨道交通供电系统带电检测装置及方法。

背景技术

城市轨道交通供电系统是通过安装接触网(轨)进行电力输送的，在接触网与机车行走轨之间形成直流750V或1500V的电压回路，为了保护运行或检修工作人员的人身安全，须安装带电显示装置用于电压有无电检测和警示。这种装置一般安装在地铁、轻轨或有轨电车的车辆段运用库、静调库和正线停车线、折返线、道岔区等处，目前有带电显示装置有两种形式，第一种是隔离开关辅助触点方式，第一种方式是通过隔离开关的位置辅助触点来判断接触网(轨)是否带电，并不是直接从接触网(轨)上取电，这种方式检测可靠性较差，并且此种取电方式存在一定的安全隐患；第二种是在供电系统中固定接入电压检测控制箱，第二种形式其结构主要由电压检测单元、控制单元和警示灯组成，电压检测单元和控制单元采用隔离措施共同安装在检测控制箱内，警示灯则另设立柱安装在相应接触轨旁。检测控制箱通过电缆由接触轨接入直流1500V或750V，电压信号通过快速熔断器、电压检测传感器隔离后，由控制单元根据电压状态控制警示灯进行相应的闪烁。

而此第二种结构形式需将架空的接触网通过高压电缆引向地面，电压检测单元和控制单元采用隔离措施共同安装在检测控制箱内，高、低压侧集中，人员易触及，存在一定人身安全隐患；在引向地面后，其采用落地机箱式安装，但受限于电气绝缘距离而导致箱体体积庞大，易占用隧道内的有限空间。

发明内容

本发明在于克服现有技术的上述不足，提供一种安全可靠、安装简便，体积小的轨道交通供电系统带电检测装置。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种轨道交通供电系统带电检测装置，包括传感器单元、显示单元，

所述传感器单元一端连接供电网络正极，一端连接轨道负极，用于采集所述供电网络电压信号，根据所述电压信号判断所述供电网络是否带电，继而控制所述显示单元进行对应显示；

所述传感器单元设置于所述供电网络正极一侧，所述显示单元与所述传感器单元独立设置，所述传感器单元与所述显示单元通过通讯电缆连接。

进一步地，所述传感器单元与所述供电网络正极通过直流高压电缆连接。

进一步地，所述传感器单元包括，电压检测模块、控制模块，

所述电压检测模块连接所述供电网络正极和所述控制模块，用于接收所述供电网络电压信号，将所述电压信号转换为对应的低压信号，并将所述低压信号发送到所述控制模块；

所述控制模块连接所述显示单元，用于根据所述低压信号检测所述供电网络是否带电，并将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示。

进一步地，所述电压检测模块包括第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻一端连接供电网络正极，另一端连接所述第二分压电阻一端，所述第二分压电阻另一端接供电网络负极，所述控制模块连接在所述第二分压电阻两端。

进一步地，所述控制模块包括模拟信号处理电路、MCU，所述模拟信号处理电路连接所述电压检测模块和所述MCU，用于将所述电压检测模块发送的所述低压信号进行处理，并将处理后的低压信号发送到所述MCU；

所述MCU连接显示单元，用于对所述处理后的低压信号进行处理，并判断所述供电网络是否带电，将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示。

进一步地，所述MCU中存储有第一检测值、第二检测值，将所述处理后的低压信号分别与所述第一检测值、第二检测值对比，判断所述供电网络是否带电，将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示。

进一步地，所述第一检测值小于所述第二检测值，

当所述处理后的低压信号小于第一检测值时，判定为无电；

当所述处理后的低压信号为升压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为无电；当所述处理后的低压信号为降压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为有电；

当所述处理后的低压信号大于第二检测值时，判定为有电。

本发明同时提供一种轨道交通供电系统带电检测方法，包括以下步骤：

S1、采集供电网络上的电压信号，将所述电压信号转换为处理后的低压信号，以便MCU进行判断；

S2、MCU根据所述处理后的低压信号判断所述供电网络是否带电，并将对应的信息发送到显示单元；

S3、所述显示单元根据所述对应的信息进行显示。

进一步地，所述步骤S2包括：

S201、在所述MCU中预先存储第一检测值、第二检测值，

当所述处理后的低压信号小于第一检测值时，判定为无电；

当所述处理后的低压信号为升压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为无电；当所述处理后的低压信号为降压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为有电；

当所述处理后的低压信号大于第二检测值时，判定为有电；

S202、所述MCU根据步骤S201得到的结果，发送对应的信息到所述显示单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果

1、本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置，通过将所述传感器单元设置于所述供电网络正极一侧，使装置接入高压的一侧远离地面，并将所述显示单元与所述传感器单元独立设置，克服了现有技术中需要将供电网络的高电压引到地面的问题，避免了可能造成的不安全现象。

2、本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置的传感器单元将直流高压电缆直接与所述供电网络正极连接，克服了现有技术中需要额外加入熔断器且当熔断器出现故障时可能产生误判的缺点，简化了装置的设计和安装，提升了装置运行的可靠性。

3、本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置通过设置两个不同的检测值并使用MCU进行带电判断，考虑到检测中可能出现的偏差，采用不同的策略处理检测结果，保证判断结果真实准确。

附图说明

图1所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置示意图。

图2所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置示意图。

图3所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置传感器单元模块框图。

图4所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置电压检测模块框图。

图5所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置控制模块框图。

图6所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测装置。

图7所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测方法。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：

图1所示是本实施例的一种轨道交通供电系统带电检测装置示意图，包括传感器单元1、显示单元2，

所述传感器单元1一端连接供电网络正极3，一端连接轨道负极4，用于采集所述供电网络电压信号，根据所述电压信号判断所述供电网络是否带电，继而控制所述显示单元2进行对应显示；

所述传感器单元1设置于所述供电网络正极3一侧，所述显示单元2与所述传感器单元1独立设置，所述传感器单元1与所述显示单元2通过通讯电缆5连接。

具体的，所述供电网络一般架设在轨道顶部，由于供电网络处为高压区域，因此设置于人无法接触的地方，而传感器单元需要接收高压并且进行分析处理，因此传感器单元也应该设置于人无法接触的地方，以免造成不必要的伤亡，将传感器单元设置于供电网络正极一侧，即可设置在供电网络正极附近的墙壁上并进行固定或进行悬挂。

现有技术的显示单元与传感器单元的设置一般距离较近，显示单元属于低压端，传感器单元属于高压端，由于显示单元的作用是通过信号灯的闪烁或其屏幕上的文字来方便附近的人员判断供电网络是否带电，显示单元作为与人交互的装置，其与连接高压电线的传感器单元的这种设置方式很可能发生触电事故，其次，显示单元与传感器单元属于不同的模块，完成不同的功能，其检修操作也是不同的，将显示单元独立设置于距供电网络安全距离之外也方便检修人员直接对其进行检修，而不用考虑高压电的风险。

显示单元包括LED显示装置，用于接收MCU发送的信息并进行显示，还可以设置警示灯，用于根据灯的颜色表示当前电网的状态。

在一个具体实施例中，为方便本发明装置的安装，传感器单元与显示单元之间采用无线方式进行通信，所述传感器单元与所述显示单元均设置无线通信接口，如蓝牙接口、Zigbee接口等。

实施例2：

图2所示是本实施例中的一种轨道交通供电系统带电检测装置示意图，本实施例包括实施例1中的内容，还包括，所述传感器单元1与所述供电网络正极3通过直流高压电缆6连接。

在现有技术中，一般在传感器单元与供电网络正极之间还连接有熔断器，具体的，由于传感器作为高低压转换一端，现有装置通过设置熔断器来保护低压侧元件，而这种方法会有以下风险，当熔断器因为故障而切断电源，此时传感器必然判断为无电，则对应的显示装置上也必然为无电状态，让人误以为是供电网络没有电压流过，然而此时并不是供电网络真实状态，极易给人产生错误的认识，同时现有技术的传感器单元与显示装置是设置在一个框架内，导致其整体结构庞大，只能采用落地安装，导致其位于人员能够触及的地方，因此可能造成不必要的人员伤亡。本发明可以使专用直流高压电缆进行连接，专用高压电缆相比现有装置使用的普通电缆具有更好的绝缘特性、抗干扰特性，因此本发明采用专用直流高压电缆能够在保证绝缘要求的前提下，去除了现有技术中的熔断器，简化设备，方便安装，同时克服了现有技术可能产生误判的问题，提升了装置的整体可靠性。

所述传感器单元通过环氧树脂进行浇注绝缘，采用此方式进行封装，其防护等级高、体积小，重量轻，结构简单、可靠，无需箱体制作和土建工程设计，可根据现场条件灵活的进行安装。

进一步地，如图3所示，所述传感器单元1包括，电压检测模块11、控制模块12，

所述电压检测模块11连接所述供电网络正极3和所述控制模块12，用于接收所述供电网络电压信号，将所述电压信号转换为对应的低压信号，并将所述低压信号发送到所述控制模块；

所述控制模块12连接所述显示单元2，用于根据所述低压信号检测所述供电网络是否带电，并将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示。

图4所示是本实施例的电压检测模块的一种实施方式，所述电压检测模块包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1一端连接供电网络正极3，另一端连接所述第二分压电阻R2一端，所述第二分压电阻R2另一端接供电网络负极4，所述控制模块12连接在所述第二分压电阻R2两端。

具体的，通过R1、R2串联分压，实现了高低压之间的转换，低压端R2的电压信号输出到控制模块进行进一步的处理，R1、R2的比值根据电网实际情况进行相应的变化，当供电网络电压为1500V时，可将R1设置为30MΩ，R2设置为100KΩ，即R1:R2＝300：1，R2分压为5V，符合控制模块电压输入的阈值，为安全起见，在控制模块与电压检测模块之间还设置有信号隔离器，以此来保证控制模块安全可靠的工作。

实施例3：

图5所示是本实施例中的一种轨道交通供电系统带电检测装置控制模块框图，本实施例包括实施例1或2中的内容，还包括，所述控制模块12包括模拟信号处理电路121、MCU122，所述模拟信号处理电路121连接所述电压检测模块11和所述MCU122，用于将所述电压检测模块11发送的所述低压信号进行处理，并将处理后的低压信号发送到所述MCU122；

所述MCU122连接显示单元2，用于对所述处理后的低压信号进行处理，并判断所述供电网络是否带电，将对应的检测结果发送到所述显示单元2进行显示。

所述MCU中存储有第一检测值、第二检测值，将所述处理后的低压信号分别与所述第一检测值、第二检测值对比，判断所述供电网络是否带电，将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示。

所述第一检测值小于所述第二检测值，

当所述处理后的低压信号小于第一检测值时，判定为无电；

当所述处理后的低压信号为升压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为无电；当所述处理后的低压信号为降压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为有电；

当所述处理后的低压信号大于第二检测值时，判定为有电。

由于现有的技术只是通过一个电压比较器来判断电网是否带电，其通过判断低压侧分压电阻的电压检测值与电压比较器设置的固定启动电压大小值便直接判断得到结果，而这种检测结果的可靠性较低，这是因为在检测过程中，输入的电压值并不是瞬时响应，而是有一个上升或下降的过程，传统的检测方式无法判断在这个过程中电压的变化，因此也就不能实时准确的检测得到真实的信号，在电压上升或下降的过程中极有可能出现误检测，出现安全风险。

而本发明在检测过程中，设置两个不同的检测阈值，即第一检测值V1、第二检测值V2，并通过MCU实时判断，并通过本发明的检测过程得到真实准确的判定结果。

具体的，在一个实施例中，参看图6，其中曲线601包括输入的低压电压值的上升过程、稳定过程与下降过程，曲线602表示第一检测值与输入的电压值进行比较，高电平“1”表示第一检测值小于当前电压值，为无电，低电平“0”表示第一检测值大于当前电压值，为有电；曲线603表示第二检测值与输入的电压值进行比较，高电平“1”表示第一检测值大于当前电压值，为有电，低电平“0”表示第一检测值小于当前电压值，为无电；在T1、T2段，由于此时电压值位于V1与V2之间，此时的曲线602、603的判定结果相抵触，因此，电压从0向稳定值上升时升到大于V1而小于V2阶段时，由于此时无法表明电压是否还会稳定上升，因此这一阶段判定为无电，当判定大于V2时判定有电；因此无电到有电信号切换时为避免同时为“假”的情况，MCU设置一个短暂的延时后再将判定结果发送到显示单元，进行平滑的过度，用户也就不会观察到与真实情况相反的结果；当稳定值从0V下降到小于V2而大于V1阶段时，由于此时无法表明电压是否还会稳定下降，因此这一阶段判定为有电，当判定小于V1时判定无电。因此有电到无电信号切换时为避免同时为“假”的情况，MCU设置一个短暂的延时后再将判定结果发送到显示单元，进行平滑的过度，用户也就不会观察到与真实情况相反的结果。

在一个具体的实施例中，当分压为5V时，设定V1为分压的15％，即0.75V，设定V2为分压的40％，即2V，上述设置均符合DL/T538-2006《高压带电显示装置》标准，具体的设置可按照实际情况进行设置，并在MCU中进行存储，在此不再赘述。

实施例4：

图7所示是本发明的一种轨道交通供电系统带电检测方法，包括以下步骤：

S1、采集供电网络上的电压信号，将所述电压信号转换为处理后的低压信号，以便MCU进行判断；

S2、MCU根据所述处理后的低压信号判断所述供电网络是否带电，并将对应的信息发送到显示单元；

S3、所述显示单元根据所述对应的信息进行显示。

进一步地，所述步骤S2包括：

S201、在所述MCU中预先存储第一检测值、第二检测值，

当所述处理后的低压信号小于第一检测值时，判定为无电；

当所述处理后的低压信号为升压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为无电；当所述处理后的低压信号为降压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为有电；

当所述处理后的低压信号大于第二检测值时，判定为有电；

S202、所述MCU根据步骤S201得到的结果，发送对应的信息到所述显示单元。

上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (2)

1.一种轨道交通供电系统带电检测装置，其特征在于，包括传感器单元、显示单元，

所述传感器单元一端连接供电网络正极，一端连接轨道负极，用于采集所述供电网络电压信号，根据所述电压信号判断所述供电网络是否带电，继而控制所述显示单元进行对应显示；

所述传感器单元设置于所述供电网络正极一侧，所述显示单元与所述传感器单元独立设置，所述传感器单元与所述显示单元通过通讯电缆连接；

所述传感器单元包括，电压检测模块、控制模块，

所述电压检测模块连接所述供电网络正极和所述控制模块，用于接收所述供电网络电压信号，将所述电压信号转换为对应的低压信号，并将所述低压信号发送到所述控制模块；

所述控制模块连接所述显示单元，用于根据所述低压信号检测所述供电网络是否带电，并将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示；

所述电压检测模块包括第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻一端连接供电网络正极，另一端连接所述第二分压电阻一端，所述第二分压电阻另一端接供电网络负极，所述控制模块连接在所述第二分压电阻两端；

所述控制模块包括模拟信号处理电路、MCU，所述模拟信号处理电路连接所述电压检测模块和所述MCU，用于将所述电压检测模块发送的所述低压信号进行处理，并将处理后的低压信号发送到所述MCU；

所述MCU连接显示单元，用于对所述处理后的低压信号进行处理，并判断所述供电网络是否带电，将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示；

所述MCU中存储有第一检测值、第二检测值，将所述处理后的低压信号分别与所述第一检测值、第二检测值对比，判断所述供电网络是否带电，将对应的检测结果发送到所述显示单元进行显示；

所述第一检测值小于所述第二检测值，

当所述处理后的低压信号小于第一检测值时，判定为无电；

当所述处理后的低压信号为升压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为无电；当所述处理后的低压信号为降压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为有电；

当所述处理后的低压信号大于第二检测值时，判定为有电

所述传感器单元与所述供电网络正极通过直流高压电缆连接。

2.一种轨道交通供电系统带电检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集供电网络上的电压信号，将所述电压信号转换为处理后的低压信号，以便MCU进行判断；其中，传感器单元一端连接供电网络正极，一端连接轨道负极，用于采集所述供电网络电压信号，所述传感器单元与所述供电网络正极通过直流高压电缆连接；

S2、MCU根据所述处理后的低压信号判断所述供电网络是否带电，并将对应的信息发送到显示单元；

S3、所述显示单元根据所述对应的信息进行显示；

所述步骤S2包括：

S201、在所述MCU中预先存储第一检测值、第二检测值，

当所述处理后的低压信号小于第一检测值时，判定为无电；

当所述处理后的低压信号为升压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为无电；当所述处理后的低压信号为降压信号，同时其大于第一检测值且小于第二检测值时，判定为有电；

当所述处理后的低压信号大于第二检测值时，判定为有电；

S202、所述MCU根据步骤S201得到的结果，发送对应的信息到所述显示单元。