CN105652078A - 高铁列车地面自动过分相冲击电流的监测方法 - Google Patents

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刘文斌
明晓航
王延春
郎永波
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Abstract

本发明属于高铁牵引供电系统运行状态监测技术领域，尤其涉及一种高铁列车地面自动过分相冲击电流的监测方法，包括：当监测点测量到的电流大于设定值时，延时0.1s后启动信号采集元件采集20个周期的列车过分相电流信号；利用信号调理模块将列车过分相电流信号进行滤波处理，得到处理后的信号；利用A/D转换模块将处理后的信号转换成数字信号，并将其储存在工控机的数据存储模块；将数据储存模块的数据通过无线方式实时传输至远程监测主机，远程监测主机保存并分析显示接收到的信号。本发明能够全面的监测在不同速度条件下的不同类型列车冲击电流，并采用罗氏线圈传感器采集冲击电流信号，能够及时准确的测量幅值大而快速变化的电流信号。

Description

高铁列车地面自动过分相冲击电流的监测方法
技术领域
本发明属于高铁牵引供电系统运行状态监测技术领域，尤其涉及一种高铁列车地面自动过分相冲击电流的监测方法。
背景技术
高速铁路的牵引供电系统采用单相工频交流制，为使电力系统的三相负荷尽可能平衡，采用轮换相序、分相分区供电的方案。在分相分区处，相邻供电区间用空气或绝缘子分割，形成绝缘电分相，简称电分相或分相。
列车自动过分相方式包括车载式自动过分相和地面自动过分相。我国250km/h及以下铁路采用车载式自动过分相，车载式自动过分相是通过列车与地面信号的配合，在列车上通过列车控制系统模拟司机手动过分相，在过分相的过程中，列车失电的时间较长，速度损失相对大。而地面自动过分相方式，在机车通过分相区时，列车主断路器不动作，仅由地面开关动作完成过分相，列车失电的时间短，速度损失相对小，是高速、重载铁路运输的选择。
对高铁列车或重载机车的地面过分相，由于列车速度快或功率大，在列车过分相、地面开关切换的过程中，会造成牵引网与列车电气系统的电流发生突然变化，为研究和预防过分相冲击电流对接触网、牵引网设备以及公共电网侧保护的影响，地面过分相的冲击电流监测是需要研究、解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种高铁列车地面自动过分相冲击电流的监测方法，包括：
步骤1、当监测点测量到的电流大于设定值时，延时0.1s后启动信号采集元件采集20个周期的列车过分相电流信号；
步骤2、利用信号调理模块将列车过分相电流信号进行滤波处理，得到处理后的信号；
步骤3、利用A/D转换模块将处理后的信号转换成数字信号，并将其储存在工控机的数据存储模块；
步骤4、将数据储存模块的数据通过无线方式实时传输至远程监测主机，远程监测主机保存并分析显示接收到的信号。
所述监测点设在断路器与中性段的连接线上。
所述设定值为高速列车地面自动过分相的最小电流。
所述信号采集元件采用罗氏线圈脉冲电流传感器，该罗氏线圈采用四个单独的直筒线圈为主传感器和PCB线圈为辅助传感器。
所述信号调理模块将电流信号分三路处理，一路直接输出至数字转换模块，另一路经过带通滤波器得到工频信号，还有一路经过带阻滤波器得到谐波信号。
所述数据存储模块定期清除数据，防止数据溢出而出错。
所述远程监测主机将接收的数据进行处理，去除无电流信号的周期，并生成曲线图显示在主机的监测屏，最后把数据保存至存储库中，为将来研究提供数据支持。
本发明有如下优点：
1、本发明方法能够全面监测到不同类型列车在不同速度条件下，由地面开关自动过分相时冲击电流的情况；
2、本发明方法采用的罗氏线圈脉冲电流传感器不同于一般的霍尔电流传感器，它能够及时准确的测量幅值大而快速变化的电流信号，而且传感器与被测回路之间没有电气联系；
3、本发明方法利用自动采集技术和无线网络传输技术，实现了将传感器得到的监测数据自动传输到远程数据库，并通过数字化平台处理这些数据。
附图说明
图1是本发明冲击电流监测点的位置；
图2是本发明监测方法具体实施装置的流程示意图。
其中，QF1为常闭断路器，QF2为常开断路器；CG1～CG4均为位置传感器。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
本发明提出了一种基于三线法的远景摄像机标定方法，如图1所示，具体包括：
为了更好的理解本发明，先简单介绍地面自动过分相的过程。如图1所示，当区段无机车通过时，断路器QF1闭合，QF2断开；当机车驶向中性段，位置传感器CG1感应到机车位置，此时中性段由A相供电；当机车到达位置传感器CG2但未达到位置传感器CG3时，断路器QF1断开，此时QF2仍处于断开状态；当机车到达位置传感器CG3时，断路器QF2闭合，此时中性段由B相供电；当位置传感器CG4感应到机车时，断路器QF1闭合，QF2断开，恢复至无机车通过时的状态。
如图2所示，高铁机车地面自动过分相冲击电流的监测方法，该监测方法的监测在机车到达位置传感器CG3后闭合断路器QF2，同时开始测量电流数据，而当机车到达位置传感器CG4后断开断路器QF2时回到无电流状态。该监测方法的具体实施装置包括依次相连的启动模块、信号采集模块、信号处理的滤波模块、A/D转换模块、信号存储模块和远程监测主机，其中，装置启动后，根据所述罗氏线圈传感器采集高铁机车过分相的冲击电流，所述信号调理模块和A/D转换模块对所采集的电流信号进行信号处理，并把信号保存在数据存储模块，然后将所述的信号传输至远程监测主机，以供分析监测。所述监测装置安装在断路器与中性段的连接线。
所述罗氏线圈不同于传统的罗氏线圈，新型罗氏线圈易于制造，体积小，且很好的利用了两种线圈的优点，具有较高的灵敏度和良好的频率特性。新型罗氏线圈需要进行校准确定其在特定电流和频率下的实际互感及温度变化的线圈灵敏度、位置灵敏度、外磁场灵敏度等。过去的罗氏线圈校准系统主要针对稳态交流电流，而不适合于测量脉冲电流的校准，所以新型罗氏线圈采用可追踪式校准系统，主要由大电流源系统和测量系统组成。
本实施例具体介绍了信号采集、处理和传输的过程。地面自动过分相冲击电流通过罗氏线圈传感器采集后，将信号分三路进行处理，一路直接输出至数字转换模块，采集到的是过分相断路器合闸产生的励磁涌流和负荷电流叠加后的冲击电流。另一路经过带通滤波器得到工频信号，其中带通滤波器采用巴特沃斯低通滤波和高通滤波的组合。还有一路经过带阻滤波器得到谐波信号。后两路的信号采集主要是为方便分析冲击电流特性，为进一步研究提供数据。
所述A/D转换模块和数据存储模块都位于装置的工控机中，信号调理板通过USB接口与工控机相连接。
所述工控机通过无线方式，如3G或GPRS模式，将信号数据传送至远程监控主机中。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高铁列车地面自动过分相冲击电流的监测方法，其特征在于，包括：
步骤1、当监测点测量到的电流大于设定值时，延时0.1s后启动信号采集元件采集20个周期的列车过分相电流信号；
步骤2、利用信号调理模块将列车过分相电流信号进行滤波处理，得到处理后的信号；
步骤3、利用A/D转换模块将处理后的信号转换成数字信号，并将其储存在工控机的数据存储模块；
步骤4、将数据储存模块的数据通过无线方式实时传输至远程监测主机，远程监测主机保存并分析显示接收到的信号。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述监测点设在断路器与中性段的连接线上。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述设定值为高速列车地面自动过分相的最小电流。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述信号采集元件采用罗氏线圈脉冲电流传感器，该罗氏线圈采用四个单独的直筒线圈为主传感器和PCB线圈为辅助传感器。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述信号调理模块将电流信号分三路处理，一路直接输出至数字转换模块，另一路经过带通滤波器得到工频信号，还有一路经过带阻滤波器得到谐波信号。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述数据存储模块定期清除数据，防止数据溢出而出错。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述远程监测主机将接收的数据进行处理，去除无电流信号的周期，并生成曲线图显示在主机的监测屏，最后把数据保存至存储库中，为将来研究提供数据支持。
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