CN110850327B - 一种铁路电源屏的故障监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种铁路电源屏的故障监测系统和方法。该故障监测系统包括信号集中监测系统、红外测温传感器、站机和数据处理系统，站机将信号集中监测系统采集的多个配电模块的输入输出信息和红外测温传感器采集的交流接触器的接点电阻信息，并进行通讯协议转换和传输；再由数据处理系统分别与预设的多个配电模块的输入输出阈值范围和预设的交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在超出预设的阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警。本发明实施例一定程度上保证了对铁路电源屏能够更加全面地进行故障预告警和故障定位，有助于电源屏故障的及时排除，保障电源屏的正常运行。

Description

一种铁路电源屏的故障监测系统和方法

技术领域

本发明实施例涉及铁路电源屏技术领域，尤其涉及一种铁路电源屏的故障监测系统和故障监测方法。

背景技术

铁路电源屏是向铁路信号设备供电的重要设备，电源屏的安全稳定运行影响到铁路转辙机、信号机、轨道电路及调度指挥等信号设备的正常运转，直接影响行车安全。电源屏在工作中受自身部件电气老化、电网波动、环境等因素的影响，易造成故障频发。因此，对电源屏的全状态监测，及时反映电源屏工作状态、并预测其工作趋势，预报设备故障成为电源屏运维最急需的技术手段。

目前电源屏的监测是由信号集中监测系统来完成的，其监测的参数主要集中在电源屏各个配电模块的输入输出监测，其对电源屏中例如关键位置接点不良等故障不能做到全面监测，使得电源屏的正常工作存在较大风险。

发明内容

本发明提供一种铁路电源屏的故障监测系统和故障监测方法，以弥补现有信号集中监测系统对电源屏的监测盲区，有助于实现电源屏的全面监测。

第一方面，本发明实施例提供了一种铁路电源屏的故障监测系统，所述铁路电源屏包括输入断路器、输入模块和多个配电模块，所述输入模块包括两个交流接触器，所述输入断路器分别与两个所述交流接触器电连接；所述故障监测系统包括：

信号集中监测系统，用于采集所述多个配电模块的输入输出信息；

红外测温传感器，用于采集所述交流接触器上所有接点位置处的温度信息，并转换为所述交流接触器的接点电阻信息；

站机，分别与所述信号集中监测系统和所述红外测温传感器电连接；所述站机用于接收所述多个配电模块的输入输出信息以及所述交流接触器的接点电阻信息，并进行通讯协议转换和传输；

数据处理系统，与所述站机通讯连接，所述数据处理系统接收所述多个配电模块的输入输出信息以及所述交流接触器的接点电阻信息；

所述数据处理系统将所述多个配电模块的输入输出信息，与预设的所述多个配电模块的输入输出阈值范围进行对比，在所述多个配电模块的输入输出信息超出预设的所述输入输出阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警；

所述数据处理系统将所述交流接触器的接点电阻信息，与预设的所述交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在所述接点电阻信息超出预设的所述接点电阻阈值范围时，进行交流接触器接点电阻故障判定、故障预警或故障告警。

第二方面，本发明实施例还提供了一种铁路电源屏的故障监测方法，包括：

采集多个配电模块的输入输出信息；

采集交流接触器上所有接点位置处的温度信息，并转换为所述交流接触器的接点电阻信息；

将所述多个配电模块的输入输出信息以及所述交流接触器的接点电阻信息进行通讯协议转换和传输；

将所述多个配电模块的输入输出信息，与预设的所述多个配电模块的输入输出阈值范围进行对比，在所述多个配电模块的输入输出信息超出预设的所述输入输出阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警；

将所述交流接触器的接点电阻信息，与预设的所述交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在所述接点电阻信息超出预设的所述接点电阻阈值范围时，进行交流接触器接点电阻故障判定、故障预警或故障告警。

本发明实施例提供的铁路电源屏的故障监测系统和方法，通过设置信号集中监测系统、红外测温传感器、站机以及数据处理系统，利用信号集中监测系统监测电源屏各配电模块的工作状态，利用红外测温传感器监测交流接触器接点电阻的状态，并通过站机传输数据和数据处理系统分析判定故障，从而进行预警和告警动作，使得铁路电源屏不仅可以对配电模块进行实时监测，还能够对交流接触器接点电阻等关键部件进行监测，从而保证了铁路电源屏能够更加全面地进行故障预警和故障定位，有助于电源屏故障的及时排除，保证电源屏的正常运行。

附图说明

图1是现有的铁路电源屏的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种铁路电源屏的故障监测系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种铁路电源屏故障监测系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种铁路电源屏的故障监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是现有的铁路电源屏的结构示意图，参考图1，现有的铁路电源屏分为小站电源屏、中站电源屏、大站电源屏和驼峰电源屏，它们都必须满足电气集中联锁、微机联锁或驼峰信号设备的供电要求。铁路电源屏通常由电源防雷箱10和电源屏机柜两部分组成，其中电源防雷箱10与铁路电网连接，并通过两路独立的输入线缆与电源屏机柜连接。电源屏机柜中设置有依次电连接的输入断路器20、输入模块30、稳压模块40以及各个配电模块50，两路独立的输入线缆经由输入断路器20在通过两个交流接触器31与输入模块30连接，输入模块30通过转换选择一路可靠的电源供给各个配电模块50。如图所示，配电模块50可设置包括监控模块501、计算机联锁电源模块502、TDCS电源模块503、微机监测电源模块504、继电器模块505、25Hz电源模块506、道岔表示模块507、直流转辙机电源模块508、闭塞模块509、ZPW轨道模块510、站联模块511、信号模块512。各配电模块50通过输出断路器51向各信号设备供电。除此之外，电源屏机柜中还设置有隔离变压器60，铁路信号设备中设置的交流转辙机，则通过隔离变压器60连接输入断路器20直接由电网供电。目前，对于上述的铁路电源屏的工作状态监控，通常设置有信号集中监测系统。然而，该信号集中监测系统仅能对各个配电模块的输入输出等参数进行监控，不能对其他例如交流接触器接点电阻、隔离变压器温升、防雷箱至电源屏输入端线缆等重要部件的状态进行监测和预告警，使得电源屏仍存在发生故障而耽误配电的风险。针对于此，本发明实施例提供一种铁路电源屏的故障监测系统。

图2是本发明实施例提供的一种铁路电源屏的故障监测系统的结构示意图，参考图1和图2，该铁路电源屏的故障监测系统包括：信号集中监测系统100，用于采集多个配电模块50的输入输出信息；红外测温传感器210，用于采集交流接触器31上所有接点位置处的温度信息，并转换为交流接触器31的接点电阻信息；站机300，分别与信号集中监测系统100和红外测温传感器210电连接；站机300用于接收多个配电模块50的输入输出信息以及交流接触器31的接点电阻信息，并进行通讯协议转换和传输；数据处理系统400，与站机300通讯连接，数据处理系统400接收多个配电模块50的输入输出信息以及交流接触器31的接点电阻信息；

数据处理系统400将多个配电模块50的输入输出信息，与预设的多个配电模块50的输入输出阈值范围进行对比，在多个配电模块50的输入输出信息超出预设的输入输出阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警；数据处理系统400将交流接触器31的接点电阻信息，与预设的交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在接点电阻信息超出预设的接点电阻阈值范围时，进行交流接触器接点电阻故障判定、故障预警或故障告警。

其中，信号集中监测系统100负责对多个配电模块50的状态数据进行监测，信号集中监测系统100利用监控模块501收集各配电模块50的模拟量信息等输入输出信息。红外测温传感器210则负责采集交流接触器接点位置处的温度，通过温度和接点电阻的对应关系，转换为交流接触器的接点电阻信息。红外测温传感器210利用非接触式测温方式进行物体表面的温度测量，具体地，红外测温传感器210根据红外辐射的热效应，通过温差电效应、热释电效应和热敏电阻等来测量所吸收的红外辐射，间接地测量辐射红外光物体的温度。红外测温传感器210需正对交流接触器接点位置安装，以接收接点位置处的红外辐射，从而间接测量交流接触器接点电阻。

站机300通常设置在机械室内，其上设置有多种信号接口，以与信号集中监测系统100和红外测温传感器210连接。其中，信号集中监测系统100通过RS422接口将数据发送给站机300，红外测温传感器210则通过RS485接口将数据发送给站机300。站机300则经过通讯协议转换，将接收到的数据通过以太网传送给数据处理系统400。数据处理系统400可以以物理服务器方式部署，也可部署于云平台上，数据处理系统400设置在电务段。数据处理系统400接收到配电模块的输入输出信息后，分析当前配电模块的状态。具体地，可根据试验或经验设定对应的阈值范围，以判断当前输入输出信息处于正常工作状态、预警状态或告警状态，从而判定对应配电模块故障，以及进行故障的预警或者告警，辅助维修人员及时排除故障，保障配电模块的正常运行。同样地，对于红外测温传感器获得的交流接触器的接点电阻信息，数据处理系统400根据预先设定的接点电阻阈值范围，来判断接点电阻处于正常工作状态、预警状态或告警状态，进行交流接触器接点电阻的预警或告警，保障交流接触器的正常运行。

本发明实施例提供的铁路电源屏的故障监测系统，通过设置信号集中监测系统、红外测温传感器、站机以及数据处理系统，利用信号集中监测系统监测电源屏各配电模块的工作状态，利用红外测温传感器监测交流接触器接点电阻的状态，并通过站机传输数据和数据处理系统分析判定故障，从而进行预警和告警动作，使得铁路电源屏不仅可以对配电模块进行实时监测，还能够对关键位置接触状态进行监测，从而保证了铁路电源屏能够更加全面地进行故障预警和故障定位，有助于电源屏故障的及时排除，保证电源屏的正常运行。

上述实施例中，为了更全面地监控电源屏，防止某些组件出现异常，除对铁路电源屏交流接触器位置的接点电阻进行监控外，本发明实施例还对线缆和隔离变压器进行了温度监控。

图3是本发明实施例提供的另一种铁路电源屏的故障监测系统的结构示意图，参考图1和图3，该铁路电源屏的故障监测系统还包括：线缆温度传感器220，用于采集两路输入线缆的温度信息；站机300还用于接收两路输入线缆的温度信息，并进行通讯协议转换和传输；数据处理系统400将输入线缆温度信息，与预设的输入线缆温度阈值范围进行对比，在输入线缆温度信息超出预设的输入线缆温度阈值范围时，进行输入线缆故障判定、故障预警或故障告警。

其中，输入线缆的温度反映了当前输入线缆的工作状态，其影响电源输入的安全性、可靠性以及线缆的使用寿命。利用数据处理系统400将输入线缆的实时温度信息，与预设的温度阈值进行对比，能够分析和判断当前输入线缆处于正常工作状态、故障预警状态或故障告警状态。其中，预设的温度阈值可以是实现预警的阈值，也可以是实现告警的阈值。温度阈值可以根据试验和经验进行设置。

继续参考图1和图3，该铁路电源屏的故障监测系统中还可设置隔离变压器温度传感器230，用于采集隔离变压器60的温度信息；站机300还用于接收隔离变压器60的温度信息，并进行通讯协议转换和传输；数据处理系统400将隔离变压器温度信息，与预设的隔离变压器温度阈值范围进行对比，在隔离变压器温度信息超出预设的隔离变压器温度阈值范围时，进行隔离变压器故障判定、故障预警或故障告警。

同样地，隔离变压器60的工作状态一定程度上可以由温度指标体现，隔离变压器60的温度异常，会影响隔离变压器的寿命、绝缘可靠性等，还可能造成击穿等事故。通过监测隔离变压器60的温度信息，再由数据处理系统400进行分析对比，实现了对隔离变压器60的故障进行预警和告警。其中，数据处理系统400中设置的温度阈值，可以是进行预警的温度阈值，也可以是进行告警的温度阈值。并且，该隔离变压器60的温度阈值的设定可以通过试验或经验来获得。

需要说明的是，上述实施例采用温度传感器进行温度数据的采集时，显然，温度传感器距离待测点越远，其温度越低，故而采集的温度数据受温度传感器的安装位置影响较大。在设置温度阈值时，需要考虑温度传感器的安装位置，并针对温度传感器的安装位置设置对应的温度阈值，以保证故障判定、故障预警和故障告警的准确性。

进一步地，如上所述的故障监测系统中，对于各模块的状态监测为实时监测、实时预警和实时告警，即根据实时采集的状态信息进行实时分析对比，从而进行预警和告警。为了更好地监测电源屏中各模块的状态，预防故障的发生，可选地，该故障监测系统中，数据处理系统还可以记录多个配电模块的输入输出信息、交流接触器的接点电阻信息、输入线缆温度信息和隔离变压器温度信息，并形成配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线；继而，数据处理系统分别计算配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线的斜率，并与对应预设的斜率阈值进行对比；

在配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线的斜率超出对应预设的斜率阈值时，进行对应的故障预警。

其中，正常工作状态下，如上所述的多个配电模块的输入输出信息、交流接触器的接点电阻信息、输入线缆温度信息和隔离变压器温度信息等模块状态信息会保持不变或在一定的范围内波动，而当上述模块的状态信息发生明显地上升或下降时，即其时间变化曲线的斜率超出预设的斜率阈值时，则说明该模块工作状态在发生变化，因此，通过合理地设置预设斜率阈值，可以根据历史数据曲线，提前预估故障，及时进行故障预警，从而避免该模块产生故障，保障电源屏的正常运行。

针对铁路电源屏中的设置的配电模块，本发明实施例提供的故障监测系统中，可利用信号集中监测系统监测各个配电模块的输入输出等情况。具体地，参考图1以及图2或图3，该故障监测系统中，针对电源屏中设置的监控模块501、计算机联锁电源模块502、TDCS电源模块503、微机监测电源模块504、继电器模块505、25Hz电源模块506、道岔表示模块507、直流转辙机电源模块508、闭塞模块509、ZPW轨道模块510、站联模块511、信号模块512等配电模块，信号集中监测系统则需对应采集各配电模块的输入输出数据。可设置信号集中监测系统采集计算机联锁电源模块502的输出电压和输出电流信息；采集TDCS电源模块503的输出电压和输出电流信息；采集微机监测电源模块504的输出电压和输出电流信息；采集继电器模块505的输出电压和输出电流信息；采集25Hz电源模块506的局部输出电压、轨道输出电压、局部电源频率、轨道电源频率和局部与轨道相位信息；采集道岔表示模块507的输出电压和输出电流信息；采集直流转辙机电源508的输出电压和输出电流信息；采集闭塞模块509的闭塞电源输出电压、灯丝电源输出电压和熔丝电源输出电压信息；采集ZPW轨道模块510的输出电压和输出电流信息；采集站联模块511的输出电压信息；采集信号模块512的输出电压和输出电流信息。

其中，信号集中监测系统100采集后的数据，需要通过站机300将上述采集的信息进行通讯协议转换和传输。数据处理系统400的工作则负责将各类输入输出状态信息进行分析对比，在超出预设的阈值范围即输入输出异常时，进行故障判定、故障预警或故障告警操作。下面参考表1，各配电模块输入输出信息异常时对应设备会产生供电影响。

表1

上述实施例中，除配电模块的工作状态监测外，还需要针对各配电模块输出端设置的输出断路器的输出状态进行监测，以保证对各信号设备配电的安全性。因此，信号集中监测系统100还可针对输出断路器51设置温度或湿度传感器，采集输出断路器的温度和湿度信息。此时，站机300用于接收输出断路器51的温度和湿度信息，并进行通讯协议转换和传输；数据处理系统400接收输出断路器温度和湿度信息，并将输出断路器温度和湿度信息，与预设的输出断路器温度和湿度阈值范围进行对比，在输出断路器温度和湿度信息超出预设的输出断路器温度和湿度阈值范围时，进行输出断路器环境故障判定、故障预警或故障告警。

继续参考表1，输出断路器所处环境的温度和湿度在超出阈值范围即出现异常时，会影响输出断路器使用寿命，并且可能在出现其他异常情况时不能正常工作而不能实现可靠断开。通过数据处理系统400对输出断路器所处环境的分析判断以及故障预警和告警，可以保障输出断路器的正常工作，进而保证各配电模块的供电正常，使各铁路信号设备正常工作。

进一步地，铁路电源屏中，电网向各配电模块正常供电线路上，电源防雷箱、输入模块以及稳压模块等的工作状态均对正常供电起到关键性作用。因此，在对配电模块工作状态监测的同时，还需要对上述的电源防雷箱、输入模块和稳压模块进行状态监测。继续参考图1以及图2或图3，该故障监测系统中的信号集中监测系统，还可设置采集电源防雷箱10输入开关的开关脱扣状态信息；采集输入模块30的输入电压、输入电流和电源频率信息；采集稳压模块40的输出电压和输出电流信息；

站机300用于接收电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，稳压模块的输出电压和输出电流信息，以及输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；并进行通讯协议转换和传输；

数据处理系统400接收电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，稳压模块的输出电压和输出电流信息，以及输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；

数据处理系统根据电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，进行对应配电线路的故障判定或故障告警；

数据处理系统400将输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息，与预设的输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围进行对比，在输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息超出预设的输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围时，进行输入模块故障判定、故障预警或故障告警；

数据处理系统400将稳压模块的输出电压和输出电流信息，与预设的稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围进行对比，在稳压模块的输出电压和输出电流信息超出预设的稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围时，进行稳压模块故障判定、故障预警或故障告警。

如上所述，信号集中监测系统采集电源防雷箱10输入开关、输入模块30以及稳压模块40等部件的状态数据，其中，电源防雷箱输入开关的开关脱扣即表示某配电线路异常，故而由数据处理系统400可直接根据电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态等信息进行故障告警，以提示工作人员进行配电线路的检修；同时，通过数据处理系统400对输入模块30、稳压模块40等部件的状态数据进行分析比对，实现了对输入模块30和稳压模块40等部件的状态监控以及故障预警和故障告警。由此该电源屏的故障监测系统，不仅能够监测各个配电模块和线路的配电状态，还可以及时对输入模块30和稳压模块40出现的故障进行定位、预警和告警，从而进行及时维修，防止输入模块30和稳压模块40故障对整个电源屏供电的影响。

更进一步地，铁路电源屏中存在某些部件起到关键性作用，因此，在该些部件存在故障时，需要进行预先备件以及及时替换，故而需要对该些部件的寿命进行预测，以防止突发故障而备件不足的问题。如上所述的铁路电源屏中，交流接触器由于接点电阻易于因使用时间增加而增大，故而容易发生故障，导致各配电模块供电故障。基于此，本发明实施例提供的铁路电源屏的故障监测系统中，数据处理系统400还可用于记录交流接触器的接点电阻信息，并形成交流接触器接点电阻时间变化曲线；并且根据交流接触器接点电阻时间变化曲线、当前的交流接触器接点电阻信息和预设的交流接触器的接点电阻阈值范围，预测交流接触器的寿命。

此处所述的交流接触器的接点电阻阈值范围是指产生异常或产生故障的接点电阻阈值。当接点电阻到达该阈值范围时，则说明该交流接触器接点电阻已超出正常工作范围，交流接触器需要更换。同时，交流接触器接点电阻时间变化曲线反映了交流接触器接点电阻随时间变化的趋势，再根据当前接点电阻值，即可判断接点电阻到达接点电阻阈值范围所需的时间，也即可以预测出交流接触器的寿命。示例性地，可以将交流接触器接点电阻的时间变化曲线根据经验设定合适的拟合曲线，根据拟合曲线来精确预测接点电阻达到预设阈值的时间，从而预测交流接触器的当前使用寿命。需要说明的是，本领域技术人员还可在上述实施例提供的铁路电源屏的故障监测系统中，对电源屏中其他进行故障监测的关键部件，采用相同的技术手段增加寿命预测功能，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种铁路电源屏的故障监测方法，图4是本发明实施例提供的一种铁路电源屏的故障监测方法的流程图，参考图1和图4，该铁路电源屏故障监测方法包括：

S110、采集多个配电模块的输入输出信息；

其中，参考图1，配电模块可包括监控模块501、计算机联锁电源模块502、TDCS电源模块503、微机监测电源模块504、继电器模块505、25Hz电源模块506、道岔表示模块507、直流转辙机电源模块508、闭塞模块509、ZPW轨道模块510、站联模块511、信号模块512。参考表1，需要说明的是，此处配电模块的输入输出信息针对不同的模块器具体的信息不同。

S120、采集交流接触器上所有接点位置处的温度信息，并转换为交流接触器的接点电阻信息；

接点位置处的温度与接点电阻本身具备曲线关系，在已知接点位置的温度信息时，可以通过该曲线关系进而获得接点电阻信息。

S130、将多个配电模块的输入输出信息以及交流接触器的接点电阻信息进行通讯协议转换和传输；

该步骤由站机执行数据的转换和集中传输，该步骤的通讯协议转换和传输是分别设置在车站和电务段两地实现数据传输的中继过程。

S140、将多个配电模块的输入输出信息，与预设的多个配电模块的输入输出阈值范围进行对比，在多个配电模块的输入输出信息超出预设的输入输出阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警；将交流接触器的接点电阻信息，与预设的交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在接点电阻信息超出预设的接点电阻阈值范围时，进行交流接触器接点电阻故障判定、故障预警或故障告警。

本发明实施例提供的铁路电源屏的故障监测方法，通过采集多个配电模块的输入输出信息，在采集交流接触器的接点电阻信息，并通过通讯协议转换和传输后，再将配电模块的输入输出信息和交流接触器的接点电阻信息与阈值范围进行对比，在超出阈值范围时，进行对应的故障判定、故障预警和故障告警，使得铁路电源屏不仅可以对配电模块进行实时监测，还能够对交流接触器接点电阻等关键部件参数状态进行监测，从而保证了铁路电源屏能够更加全面地进行故障预警和故障定位，有助于电源屏故障的及时排除，保证电源屏的正常运行。

具体地，上述实施例中步骤S110、采集多个配电模块的输入输出信息，可包括：

采集计算机联锁电源模块的输出电压和输出电流信息；

采集TDCS电源模块的输出电压和输出电流信息；采集微机监测电源模块的输出电压和输出电流信息；

采集继电器模块的输出电压和输出电流信息；

采集25Hz电源模块的局部输出电压、轨道输出电压、局部电源频率、轨道电源频率和局部与轨道相位信息；

采集道岔表示模块的输出电压和输出电流信息；

采集直流转辙机电源的输出电压和输出电流信息；

采集闭塞模块的闭塞电源输出电压、灯丝电源输出电压和熔丝电源输出电压信息；

采集ZPW轨道模块的输出电压和输出电流信息；采集站联模块的输出电压信息；

采集信号模块的输出电压和输出电流信息。

本领域技术人员可以理解的是，如上所述的各步骤中，其实质是由信号集中监测系统所执行，其各类信息的采集方式通常为设置传感器等，此处不做详细介绍。信号集中监测系统设置在车站的机械室内，实时通过信号集中监测系统来获取电源屏的状态信息，其中包括如上所述的各配电模块输入输出信息，从而可以辅助工作人员监测电源屏的工作状态。而距离车站较远的电务段的控制室内，同样需要对电源屏的状态进行监控和故障预告警。在电务段的控制室内，通过对电源屏各配电模块的信息的采集，继而进行通讯协议的转换传输以及阈值范围的对比分析，可以将各配电模块的工作状态进行实时监控，在发生异常时进行故障预警和告警，避免对各信号设备的正常供电产生影响。

进一步地，故障监测方法还可包括：

采集输出断路器的温度和湿度信息；

将输出断路器的温度和湿度信息进行通讯协议转换和传输；

将断路器温度和湿度信息，与预设的断路器温度和湿度阈值范围进行对比，在断路器温度和湿度信息超出预设的断路器温度和湿度阈值范围时，进行断路器环境故障判定、故障预警或故障告警。

通过监测输出断路器所处环境，进行故障分析判断以及故障预警和告警，可以及时对异常状况进行处理和维修，避免影响输出断路器使用寿命，保障输出断路器的正常工作，进而保证各配电模块的供电正常，使各铁路信号设备正常工作。

上述实施例中，为了进一步增加故障点的监测，可选地，该故障监测方法还可包括：

采集电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息；采集输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；采集稳压模块的输出电压和输出电流信息；

数据处理系统根据电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，进行对应配电线路的故障判定或故障告警；

将电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，与预设的电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态阈值范围进行对比，在电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息超出预设的电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态阈值范围时，进行电源防雷箱输入开关故障判定、故障预警或故障告警；

将输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息，与预设的输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围进行对比，在输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息超出预设的输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围时，进行输入模块故障判定、故障预警或故障告警；

将稳压模块的输出电压和输出电流信息，与预设的稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围进行对比，在稳压模块的输出电压和输出电流信息超出预设的稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围时，进行稳压模块故障判定、故障预警或故障告警。

通过实时监测电源防雷箱输入开关、输入模块以及稳压模块的状态，可以实现对配线线路、输入模块以及稳压模块的状态监控以及故障预警和故障告警。由此该电源屏的故障监测系统，不仅能够监测各个配电模块的配电状态，还可以及时对电源防雷箱、输入模块和稳压模块出现的故障进行定位、预警和告警，从而进行及时维修，防止电源防雷箱、输入模块和稳压模块故障对整个电源屏供电的影响。

上述实施例中，铁路电源屏的故障监测方法还可包括：

采集两路输入线缆的温度信息；

将两路输入线缆的温度信息进行通讯协议转换和传输；

将输入线缆温度信息，与预设的输入线缆温度阈值范围进行对比，在输入线缆温度信息超出预设的输入线缆温度阈值范围时，进行输入线缆故障判定、故障预警或故障告警。

采集隔离变压器的温度信息；

将隔离变压器的温度信息进行通讯协议转换和传输；

将隔离变压器温度信息，与预设的隔离变压器温度阈值范围进行对比，在隔离变压器温度信息超出预设的隔离变压器温度阈值范围时，进行隔离变压器故障判定、故障预警或故障告警。

通过对输入线缆和隔离变压器的温度进行监测和分析判断，可以在输入线缆和隔离变压器发生故障之前进行预警和检修，预防输入线缆和隔离变压器发生故障；还可以对输入线缆和隔离变压器异常时进行故障告警，辅助维修人员定位故障点进行及时检修，从而进一步增加电源屏故障点的预警和告警功能。

进一步地，在上述实施例的基础上，该故障监测方法还可以设置包括：

记录多个配电模块的输入输出信息、交流接触器的接点电阻信息、输入线缆温度信息和隔离变压器温度信息，并形成配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器的接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线；

分别计算配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线的斜率；

在配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线的斜率超出对应预设的斜率阈值时，进行对应的故障预警。

通过合理地设置预设斜率阈值，可以根据历史数据曲线，提前预估故障，及时进行故障预警，从而避免该模块产生故障，保障电源屏的正常运行。

更进一步地，在上述实施例的基础上，该故障监测方法还可以设置包括：

记录交流接触器的接点电阻信息，并形成交流接触器接点电阻时间变化曲线；

根据交流接触器接点电阻时间变化曲线、当前的交流接触器接点电阻信息和预设的交流接触器的接点电阻阈值范围，预测交流接触器的寿命。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (16)

1.一种铁路电源屏的故障监测系统，所述铁路电源屏包括输入断路器、输入模块和多个配电模块，所述输入模块包括两个交流接触器，所述输入断路器分别与两个所述交流接触器电连接；其特征在于，所述故障监测系统包括：

信号集中监测系统，用于采集所述多个配电模块的输入输出信息；

红外测温传感器，用于采集所述交流接触器上所有接点位置处的温度信息，并转换为所述交流接触器的接点电阻信息；

站机，分别与所述信号集中监测系统和所述红外测温传感器电连接；所述站机用于接收所述多个配电模块的输入输出信息以及所述交流接触器的接点电阻信息，并进行通讯协议转换和传输；

数据处理系统，与所述站机通讯连接，所述数据处理系统接收所述多个配电模块的输入输出信息以及所述交流接触器的接点电阻信息；

所述数据处理系统将所述多个配电模块的输入输出信息，与预设的所述多个配电模块的输入输出阈值范围进行对比，在所述多个配电模块的输入输出信息超出预设的所述输入输出阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警；

所述数据处理系统将所述交流接触器的接点电阻信息，与预设的所述交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在所述接点电阻信息超出预设的所述接点电阻阈值范围时，进行交流接触器接点电阻故障判定、故障预警或故障告警。

2.根据权利要求1所述的故障监测系统，其特征在于，所述输入断路器通过两路输入线缆与电源防雷箱电连接，所述故障监测系统还包括：

线缆温度传感器，用于采集所述两路输入线缆的温度信息；

所述站机还用于接收所述两路输入线缆的所述温度信息，并进行通讯协议转换和传输；

所述数据处理系统将所述输入线缆温度信息，与预设的所述输入线缆温度阈值范围进行对比，在所述输入线缆温度信息超出预设的所述输入线缆温度阈值范围时，进行输入线缆故障判定、故障预警或故障告警。

3.根据权利要求2所述的故障监测系统，其特征在于，所述电源屏还包括隔离变压器，所述隔离变压器与所述输入断路器电连接；所述故障监测系统还包括：

隔离变压器温度传感器，用于采集所述隔离变压器的温度信息；

所述站机还用于接收所述隔离变压器的温度信息，并进行通讯协议转换和传输；

所述数据处理系统将所述隔离变压器温度信息，与预设的所述隔离变压器温度阈值范围进行对比，在所述隔离变压器温度信息超出预设的所述隔离变压器温度阈值范围时，进行隔离变压器故障判定、故障预警或故障告警。

4.根据权利要求3所述的故障监测系统，其特征在于，所述数据处理系统还用于记录所述多个配电模块的输入输出信息、所述交流接触器的接点电阻信息、所述输入线缆温度信息和所述隔离变压器温度信息，并形成配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线；

所述数据处理系统还用于分别计算所述配电模块输入输出时间变化曲线、所述交流接触器接点电阻时间变化曲线、所述输入线缆温度时间变化曲线以及所述隔离变压器温度时间变化曲线的斜率，并与对应预设的斜率阈值进行对比；

在所述配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线的斜率超出对应预设的斜率阈值时，进行对应的故障预警。

5.根据权利要求4所述的故障监测系统，其特征在于，所述多个配电模块包括计算机联锁电源模块、TDCS电源模块、微机监测电源模块、继电器模块、25Hz电源模块、道岔表示模块、直流转辙机电源模块、闭塞模块、ZPW轨道模块、站联模块、信号模块中的至少一个；

所述信号集中监测系统用于采集所述计算机联锁电源模块的输出电压和输出电流信息；采集所述TDCS电源模块的输出电压和输出电流信息；采集所述微机监测电源模块的输出电压和输出电流信息；采集所述继电器模块的输出电压和输出电流信息；采集所述25Hz电源模块的局部输出电压、轨道输出电压、局部电源频率、轨道电源频率和局部与轨道相位信息；采集所述道岔表示模块的输出电压和输出电流信息；采集所述直流转辙机电源的输出电压和输出电流信息；采集所述闭塞模块的闭塞电源输出电压、灯丝电源输出电压和熔丝电源输出电压信息；采集所述ZPW轨道模块的输出电压和输出电流信息；采集所述站联模块的输出电压信息；采集所述信号模块的输出电压和输出电流信息。

6.根据权利要求4所述的故障监测系统，其特征在于，所述多个配电模块的输出端还连接有多个输出断路器；所述信号集中监测系统还用于采集所述输出断路器的温度和湿度信息；

所述站机用于接收所述输出断路器的温度和湿度信息，并进行通讯协议转换和传输；

所述数据处理系统接收所述输出断路器温度和湿度信息，并将所述输出断路器温度和湿度信息，与预设的所述输出断路器温度和湿度阈值范围进行对比，在所述输出断路器温度和湿度信息超出预设的所述输出断路器温度和湿度阈值范围时，进行断路器环境故障判定、故障预警或故障告警。

7.根据权利要求2所述的故障监测系统，其特征在于，所述输入模块和所述多个配电模块之间还设置有稳压模块；

所述信号集中监测系统还用于采集所述电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息；采集所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；采集所述稳压模块的输出电压和输出电流信息；

所述站机用于接收所述电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，所述稳压模块的输出电压和输出电流信息，以及所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；并进行通讯协议转换和传输；

所述数据处理系统接收所述电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，所述稳压模块的输出电压和输出电流信息，以及所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；

所述数据处理系统根据所述电源防雷箱输入开关的所述开关脱扣状态信息，进行对应配电线路的故障判定或故障告警；所述数据处理系统将所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息，与预设的所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围进行对比，在所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息超出预设的所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围时，进行输入模块故障判定、故障预警或故障告警；

所述数据处理系统将所述稳压模块的输出电压和输出电流信息，与预设的所述稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围进行对比，在所述稳压模块的输出电压和输出电流信息超出预设的所述稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围时，进行稳压模块故障判定、故障预警或故障告警。

8.根据权利要求1所述的故障监测系统，其特征在于，所述数据处理系统还用于记录所述交流接触器的接点电阻信息，并形成交流接触器接点电阻时间变化曲线；

所述数据处理系统还用于根据所述交流接触器接点电阻时间变化曲线、当前的所述交流接触器接点电阻信息和预设的所述交流接触器的接点电阻阈值范围，预测所述交流接触器的寿命。

9.一种铁路电源屏的故障监测方法，适用于权利要求1~8任一项所述的铁路电源屏的故障监测系统，其特征在于，包括：

采集所述多个配电模块的输入输出信息；

采集所述交流接触器上所有接点位置处的温度信息，并转换为所述交流接触器的接点电阻信息；

将所述多个配电模块的输入输出信息以及所述交流接触器的接点电阻信息进行通讯协议转换和传输；

将所述多个配电模块的输入输出信息，与预设的所述多个配电模块的输入输出阈值范围进行对比，在所述多个配电模块的输入输出信息超出预设的所述输入输出阈值范围时，进行对应配电模块的故障判定、故障预警或故障告警；

将所述交流接触器的接点电阻信息，与预设的所述交流接触器的接点电阻阈值范围进行对比，在所述接点电阻信息超出预设的所述接点电阻阈值范围时，进行交流接触器接点电阻故障判定、故障预警或故障告警。

10.根据权利要求9所述的故障监测方法，适用于权利要求2所述的故障监测系统，其特征在于，还包括：

采集所述两路输入线缆的温度信息；

将所述两路输入线缆的所述温度信息进行通讯协议转换和传输；

将所述输入线缆温度信息，与预设的所述输入线缆温度阈值范围进行对比，在所述输入线缆温度信息超出预设的所述输入线缆温度阈值范围时，进行输入线缆故障判定、故障预警或故障告警。

11.根据权利要求10所述的故障监测方法，适用于权利要求3所述的故障监测系统，其特征在于，还包括：

采集所述隔离变压器的温度信息；

将所述隔离变压器的温度信息进行通讯协议转换和传输；

将所述隔离变压器温度信息，与预设的所述隔离变压器温度阈值范围进行对比，在所述隔离变压器温度信息超出预设的所述隔离变压器温度阈值范围时，进行隔离变压器故障判定、故障预警或故障告警。

12.根据权利要求11所述的故障监测方法，其特征在于，还包括：

记录所述多个配电模块的输入输出信息、所述交流接触器的接点电阻信息、所述输入线缆温度信息和所述隔离变压器温度信息，并形成配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器的接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线；

分别计算所述配电模块输入输出时间变化曲线、所述交流接触器接点电阻时间变化曲线、所述输入线缆温度时间变化曲线以及所述隔离变压器温度时间变化曲线的斜率；

在所述配电模块输入输出时间变化曲线、交流接触器接点电阻时间变化曲线、输入线缆温度时间变化曲线以及隔离变压器温度时间变化曲线的斜率超出对应预设的斜率阈值时，进行对应的故障预警。

13.根据权利要求9所述的故障监测方法，适用于权利要求5所述的故障监测系统，其特征在于，所述采集所述多个配电模块的输入输出信息，包括：

采集所述计算机联锁电源模块的输出电压和输出电流信息；

采集所述TDCS电源模块的输出电压和输出电流信息；

采集所述微机监测电源模块的输出电压和输出电流信息；

采集所述继电器模块的输出电压和输出电流信息；

采集所述25Hz电源模块的局部输出电压、轨道输出电压、局部电源频率、轨道电源频率和局部与轨道相位信息；

采集所述道岔表示模块的输出电压和输出电流信息；

采集所述直流转辙机电源的输出电压和输出电流信息；

采集所述闭塞模块的闭塞电源输出电压、灯丝电源输出电压和熔丝电源输出电压信息；

采集所述ZPW轨道模块的输出电压和输出电流信息；

采集所述站联模块的输出电压信息；

采集所述信号模块的输出电压和输出电流信息。

14.根据权利要求13所述的故障监测方法，适用于权利要求6所述的故障监测系统，其特征在于，还包括：

采集所述输出断路器的温度和湿度信息；

将所述输出断路器的温度和湿度信息进行通讯协议转换和传输；

将所述输出断路器温度和湿度信息，与预设的所述输出断路器温度和湿度阈值范围进行对比，在所述输出断路器温度和湿度信息超出预设的所述输出断路器温度和湿度阈值范围时，进行断路器环境故障判定、故障预警或故障告警。

15.根据权利要求9所述的故障监测方法，适用于权利要求7所述的故障监测系统，其特征在于，还包括：

采集所述电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息；采集输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息；采集稳压模块的输出电压和输出电流信息；

将所述电源防雷箱输入开关的开关脱扣状态信息，所述稳压模块的输出电压和输出电流信息，以及所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息进行通讯协议转换和传输；

所述数据处理系统根据所述电源防雷箱输入开关的所述开关脱扣状态信息，进行对应配电线路的故障判定或故障告警；

将所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息，与预设的所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围进行对比，在所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率信息超出预设的所述输入模块的输入电压、输入电流和电源频率阈值范围时，进行输入模块故障判定、故障预警或故障告警；

将所述稳压模块的输出电压和输出电流信息，与预设的所述稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围进行对比，在所述稳压模块的输出电压和输出电流信息超出预设的所述稳压模块的输出电压和输出电流阈值范围时，进行稳压模块故障判定、故障预警或故障告警。

16.根据权利要求9所述的故障监测方法，其特征在于，还包括：

记录所述交流接触器的接点电阻信息，并形成交流接触器接点电阻时间变化曲线；

根据所述交流接触器接点电阻时间变化曲线、当前的所述交流接触器接点电阻信息和预设的所述交流接触器的接点电阻阈值范围，预测所述交流接触器的寿命。

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