CN108828393A - Dc110v在线绝缘监测系统及方法 - Google Patents

Dc110v在线绝缘监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种DC110V在线绝缘监测系统及方法,属于轨道列车技术领域。所述DC110V在线绝缘监测系统包括列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置、中点电阻装置和通信网络;列车级绝缘监测装置由DC110V漏电报警器、首尾车母线电压传感器和对地电压传感器组成;车辆级绝缘监测装置由漏电流传感器、TLMK调理模块组成;中点电阻装置包括DC110V线间电阻和对地电阻。列车级采用电压检测法,对全列DC110V系统对地绝缘进行监测;车辆级采用电流检测法,对本车DC110V系统对地绝缘进行监测;列车级和车辆级与中点电阻配合工作。本发明增加车辆级绝缘监测功能,可对单车进行漏电检测,完善列车级绝缘监测功能,形成多级冗余,增加网络传输系统功能,将漏电流数据通过TCDS系统实时传输至地面,及时发现故障车辆,保证列车的安全运行。

Description

DC110V在线绝缘监测系统及方法
技术领域
本发明属于轨道列车DC110V供电系统技术领域,尤其涉及一种DC110V在线绝缘监测系统及方法。
背景技术
DC110V电源系统是DC600V列车的重要组成部分,其常见的故障是单点接地。在一般情况下,单点接地并不影响DC110V直流系统的运行,但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复,又发生另一点接地故障,就可能引起列车信号回路、控制回路、继电保护等装置的误动作,从而破坏整个列车系统的安全运行,甚至引起火灾,影响生命安全。目前,DC600V列车只安装有一台KLB-110V漏电报警器,25G型列车漏电报警器设置在播音配电箱内,播音配电箱所在车厢俗称播音车厢;25T型列车漏电报警器设置在中央配电箱内,中央配电箱所在车厢俗称工程师车厢;配电箱锁闭时不便于检查装置和列车干线绝缘情况。同时,当列车运行途中设备出现故障后,失去对DC110V母线绝缘情况的测试和报警提示保护功能。
现有KLB-110V漏电报警器采用模拟电路设计和固定值判断方法,因线路电压降影响,导致列车远端和近端报警数值不确定,仅能对线路完全接地报警,不能对绝缘数值记录、存储,无法用于故障分析。同时,采用电压检测法对全列DC110V系统对地绝缘进行监测时,受系统并联的影响,任何部位绝缘下降均会影响系统对地电压,无法准确及时地查找出直流系统中真正的接地点,无法定位故障车辆和故障部位。
专利CN102565648A公开了一种DC600V干线在线绝缘监测装置,监控系统包括监测供电干线电压的电压传感器、监测供电干线正线对地电压的电压传感器。专利CN102565648A仅限于对全列系统的对地绝缘监测,不能实时定位到具体的故障车厢和故障部位,而且在检测数据的传输以及保存方面存在检测速度不高,数据传输不方便的问题,因此很有必要对此进行进一步改进。
发明内容
本发明在上述不足的基础上提供了一种DC110V在线绝缘监测系统及方法,采用该系统可以及时发现故障车辆,提高了列车绝缘监控的可靠性和有效性。
为了实现上述目的,本发明提供了一种DC110V在线绝缘监测系统,包括主控制器、列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置和中点电阻装置;主控制器与列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置、中点电阻装置连接;
所述列车级绝缘监测装置包括母线电压传感器、对地电压传感器和DC110V漏电报警器;所述母线电压传感器连接DC110V干线,用于监测DC110V干线电压;对地电压传感器接地且连接DC110V干线正线与地之间,用于监测DC110V干线正线对地电压;所述DC110V漏电报警器连接DC110V干线,用于监测DC110V检测母线正、负对地电压;
所述车辆级绝缘监测装置包括漏电流传感器和TLMK调理模块;所述漏电流传感器连接DC110V干线,用于监测DC110V本车漏电电流,所述TLMK调理模块与漏电流传感器连接,用于对漏电流传感器输出电压信号进行隔离传输;
所述中点电阻装置连接DC110V母线正负线,用于控制DC110V母线漏电流;
所述主控制器包括漏电计算单元,用于根据采集的DC110V干线电压值、正线对地电压值及本车漏电电流值进行控制算法处理,计算生成漏电信号。
优选的,所述漏电流传感器和TLMK调理模块设置在列车的每节车厢;所述母线电压传感器和对地电压传感器设置在列车的首尾车厢;所述DC110V漏电报警器设置在列车的工程师车厢或播音车厢。
优选的,所述漏电流传感器监控至少一路DC110V本车的漏电电流;所述母线电压传感器监控至少一路DC110V干线电压,所述对地电压传感器监控至少一路DC110V干线的正线对地电压。
优选的,所述的中点电阻装置设置在列车的播音车厢或工程师车厢,且每列列车仅限一套中点电阻装置工作。
优选的,所述中点电阻装置包括线间电阻和接地电阻,所述线间电阻分别连接DC110V母线正负线,所述接地电阻接地并与线间电阻组成T形匹配电路。
优选的,所述中点电阻精度为1%,线间电阻为1K,功率10W;所述接地电阻为500Ω,功率10W。
优选的,进一步包括网络传输装置,所述网络传输装置包括车电安全网关,所述车电安全网关获取主控制器处理后的漏电信息,并与列车TCDS系统进行网络通信,通过安全网关将漏电信息传输至TCDS系统。
优选的,进一步包括显示屏,显示屏与主控制器连接,用于实时显示漏电信息。
一种DC110V在线绝缘监测方法,包括以下步骤:
控制列车级绝缘监测装置和车辆级绝缘监测装置在上电时同步启动工作;
采集列车首尾车DC110V干线电压和干线正线对地电压,所有车厢的本车漏电电流;
主控制器对传感器采集到的电压、电流信息进行绝缘计算,判断绝缘性能。
优选的,所述的DC110V在线绝缘监测方法,具体包括以下步骤:
列车首尾车厢通过对地电压传感器采集DC110V正线对地电压,与母线电压传感器采集的DC110V母线电压同时接入主控制器,DC110V漏电报警器检测母线正、负对地电压,对全列车DC110V系统对地绝缘进行监测;
列车各节车厢通过漏电流传感器采集DC110V母线的漏电电流,漏电流传感器输出信号经TLMK调理模块隔离传输,调理模块判断后通过自身硬件指示灯显示报警信息,调理模块输出的电压信号传输至主控制器,对各节车厢DC110V系统对地绝缘进行监测;
主控制器根据采集的DC110V干线电压值、干线正线对地电压值及本车漏电电流值计算出绝缘阻值,判断全列车及各车厢DC110V系统对地绝缘性能;同时,控制器将处理后的漏电信息通过LonWorks总线将报警信息传输至TCDS,TCDS将漏电数据实时传输至地面解析软件,供相关人员查看分析。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
本发明针对轨道列车DC110V直流供电系统正负极对地绝缘电阻达到报警门限值,发出接地报警信号,并进行接地支路绝缘检测,可以将接地故障定位在具体供电回路,以提高接地故障处理速度,缩短接地周期,使列车运行更加安全。
(1)本发明增加了车辆级绝缘监测,采用电流法对车辆级进行绝缘监测,每节车厢的漏电电流通过显示屏实时显示,单车故障时,可及时发现故障车辆,保障了列车的安全运行。
(2)本发明完善了列车级的DC110V绝缘监测,采用电压法对列车级进行绝缘监控;统一了中点电阻值,提高了检测的准确度,降低了系统误差;采用数字电路采集电压,解决了系统远端和近端报警不一致的问题,增加了数据存储和下载功能。
(3)采用列车级和车辆级绝缘监测冗余,列车级采用漏电报警器和首位车电压传感器冗余,提高了绝缘监控系统的准确性和可靠性。
(4)增设网络传输功能,可将漏电数据通过TCDS系统实时传输至地面解析软件,供相关技术人员分析查看车辆故障。
(5)DC110V在线绝缘监控系统填补了轨道列车DC110V在线绝缘监测技术的空白,该系统对延长列车使用周期具有重要的现实意义,对未来轨道列车的电气系统设计具有重要的研究参考价值。
附图说明
图1为本发明的DC110V在线绝缘监测系统结构示意图;
图2为本发明的DC110V在线绝缘监测原理图;
图3为本发明的中点电阻装置结构示意图;
图4为本发明的列车级漏电电压监测法示意图;
图5为本发明的车辆级漏电电流监测法示意图。
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进一步的描述。
本发明提供了一种DC110V在线绝缘监测系统,可以应用于轨道列车DC110V绝缘监控系统设计。DC110V在线绝缘监控系统结构示意图如图1所示,系统原理图如图2所示,绝缘监测系统包括列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置、中点电阻装置、网络传输装置、PLC控制器和显示屏;PLC控制器与列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置、中点电阻装置、网络传输装置和显示屏连接;
列车级绝缘监测装置包括母线电压传感器对地电压传感器和DC110V漏电报警器,母线电压传感器和对地电压传感器设置在列车的首尾车厢,DC110V漏电报警器设置在列车的工程师车厢或广播室车厢;母线电压传感器与DC110V干线连接,监控至少一路DC110V干线电压;对地电压传感器连接DC110V干线正线与地,监控至少一路DC110V干线的正线对地电压;DC110V漏电报警器与DC110V干线正负线连接,用于监测DC110V检测母线正、负对地电压。
本实施例中,监测系统包括监测DC110V母线电压的电压传感器JK4和监测DC110V母线正线对地电压的电压传感器JK14,电压传感器JK4、JK14将监测到的母线电压信号传输至控制器PLC2,控制器将监测到的信息进行处理,并将处理后的漏电信息显示至触摸显示屏SPT2;同时,PLC控制系统处理后的漏电数据通过适配器SPQ2和绝缘网关WG9传输。JK4、JK14用于DC110V母线绝缘监测,配合PLC2、SPT2使用,仅限列车的首尾车厢内综合控制柜内放置;SPQ2和WG9用于全列车绝缘信息传输,仅限列车首尾车厢综合控制柜内放置。25G型列车DC110V漏电报警器放置在播音车厢播音配电箱内,25T型列车DC110V漏电报警器放置在工程师车厢中央配电箱内。
如图1所示,车辆级绝缘监测装置包括漏电流传感器JK13和TLMK调理模块;漏电流传感器JK13和TLMK调理模块设置在列车的每节车厢,漏电流传感器JK13监测DC110V干线的漏电电流,TLMK调理模块对电流传感器输出电压信号A81进行信息隔离、调理、变送等处理传输至系统PLC控制器,控制器将传感器监测到漏电信息处理,并将漏电流信息结果实时传输至触摸显示屏显示;列车漏电数据通过LonWorks总线和车电安全网关传输至TCDS系统进行漏电信息存储和传送。
中点电阻装置结构图如图3所示,中点电阻装置包括线间电阻R线和接地电阻R,中点电阻装置用于调节控制DC110V母线漏电流。两个线间电阻R线分别连接DC110V母线正负线,接地电阻R接地并与线间电阻R线组成T形匹配电路,调制DC110V母线漏电流。25G型列车中间电阻装置放置在列车的播音车厢综合控制柜内,25T型列车中点电阻装置放置在工程师车厢综合控制柜内,且每列列车仅限一套中点电阻装置工作。中点电阻为固定值,本实施例中,电阻精度为1%,线间电阻R线阻值1KΩ,功率≥10W;接地电阻R阻值500Ω,功率≥10W。
基于上述的DC110V在线绝缘监测系统,本发明还提供了一种DC110V在线绝缘监测方法,用于轨道列车DC110V供电系统的对地绝缘监测控制,参考电压检测原理图4和电流检测原理图图5,具体包括以下步骤:
(1)闭合断路器Q20、Q18,控制列车级DC110V绝缘监测装置和车辆级DC110V绝缘监测装置、中点点租装置同步启动工作;
(2)采集列车首尾车DC110V干线电压和干线正线对地电压。
列车首尾车厢通过对地电压传感器JK14采集DC110V正线对地电压,与母线电压传感器JK4采集的DC110V母线电压同时接入控制器PLC2,与DC110V漏电报警器冗余,漏电报警器监测母线漏电电压信息,当监测的漏电电压信息超过设定的阈值电压时,漏电报警器报警,对全列车DC110V系统对地绝缘进行列车级绝缘监测。
(3)同步采集列车所有车厢的本车漏电电流。
列车各节车厢通过漏电流传感器JK13采集DC110V母线的漏电电流,漏电流传感器输出信号经TLMK调理模块调理隔离传输,调理模块判断后通过自身硬件指示灯显示漏电报警信息,调理模块输出的电压信号传输至主控制器,对各节车厢DC110V系统对地绝缘进行车辆级绝缘监测。
(4)PLC控制器对采集到的电压、电流信息进行处理,生成漏电信号并传输至显示屏和TCDS系统。
控制器根据采集的漏电电压、电流信息和内存的计算公式,计算绝缘电阻值,判断对地绝缘性能,并将漏电信息显示在触摸显示屏上。因计算是实时的,所以显示的绝缘电阻值,电流、电压等参数是一个随时间变化的曲线。同时,控制器将漏电信息处理后通过LonWorks总线将报警信息传输至TCDS,TCDS将漏电数据实时传输至地面解析软件,供相关人员查看分析。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域,但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:包括主控制器、列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置和中点电阻装置;主控制器与列车级绝缘监测装置、车辆级绝缘监测装置、中点电阻装置连接;
所述列车级绝缘监测装置包括母线电压传感器、对地电压传感器和DC110V漏电报警器;所述母线电压传感器连接DC110V干线,用于监测DC110V干线电压;对地电压传感器接地且连接DC110V干线正线和地之间,用于监测DC110V干线正线对地电压;所述DC110V漏电报警器连接DC110V干线,用于监测DC110V负载漏电电压值;
所述车辆级绝缘监测装置包括漏电流传感器和TLMK调理模块;所述漏电流传感器连接DC110V干线,用于监测DC110V本车漏电电流,所述TLMK调理模块与漏电流传感器连接,用于对漏电流传感器输出电压信号进行隔离传输;
所述中点电阻装置连接DC110V母线正负线,用于控制DC110V母线漏电流;
所述主控制器包括漏电计算单元,用于根据采集的DC110V干线电压值、正线对地电压值及本车漏电电流值进行控制算法处理,计算生成漏电信号。
2.根据权利要求1所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:所述漏电流传感器和TLMK调理模块设置在列车的每节车厢;所述母线电压传感器和对地电压传感器设置在列车的首尾车厢;所述DC110V漏电报警器设置在列车的工程师车厢或播音车厢。
3.根据权利要求2所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:所述漏电流传感器监控至少一路DC110V本车的漏电电流;所述母线电压传感器监控至少一路DC110V干线电压,所述对地电压传感器监控至少一路DC110V干线的正线对地电压。
4.根据权利要求1所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:所述的中点电阻装置设置在列车的播音车厢或工程师车厢,且每列列车仅限一套中点电阻装置工作。
5.根据权利要求4所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:所述中点电阻装置包括线间电阻和接地电阻,所述线间电阻分别连接DC110V母线正负线,所述接地电阻接地并与线间电阻组成T形匹配电路。
6.根据权利要求5所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:所述中点电阻精度为1%,线间电阻为1K,功率10W;所述接地电阻为500Ω,功率10W。
7.根据权利要求1所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:进一步包括网络传输装置,所述网络传输装置包括车电安全网关,所述车电安全网关获取主控制器处理后的漏电信息,并与列车TCDS系统进行网络通信,通过安全网关将漏电信息传输至TCDS系统。
8.根据权利要求1所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:进一步包括显示屏,显示屏与主控制器连接,用于实时显示漏电信息。
9.一种DC110V在线绝缘监测方法,采用权利要求1-8任一项所述的DC110V在线绝缘监测系统,其特征在于:包括以下步骤:
控制列车级绝缘监测装置和车辆级绝缘监测装置在上电时同步启动工作;
采集列车DC110V干线电压和干线正线对地电压,所有车厢的本车漏电电流;
主控制器对传感器采集到的干线电压、干线正线对地电压和本车漏电电流信息进行绝缘计算,判断绝缘性能。
10.根据权利要求9所述的DC110V在线绝缘监测方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
列车首尾车厢通过对地电压传感器采集DC110V正线对地电压,与母线电压传感器采集的DC110V干线电压同时接入主控制器,对全列车DC110V系统对地绝缘进行监测;DC110V漏电报警器检测母线正、负对地电压与电压传感器形成功能冗余,对全列车DC110V系统对地绝缘进行监测;
列车各节车厢通过漏电流传感器采集本车漏电电流,漏电流传感器输出信号经TLMK调理模块隔离传输,TLMK调理模块输出的电压信号传输至主控制器,对各节车厢DC110V系统对地绝缘进行监测;
主控制器根据采集的DC110V干线电压值、干线正线对地电压值及本车漏电电流值计算出绝缘阻值,判断全列车及各车厢DC110V系统对地绝缘性能。
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