CN115078841A - 一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法 - Google Patents

一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法 Download PDF

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苏鹏程
韩锦立
姜剑
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陈敏
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Guoneng Shuohuang Railway Development Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法，解决了牵引变电所在投入运行后，无法对接地网电阻进行测试的问题。铁道牵引变电所包括集中接地箱，接地网与集中接地箱连接，集中接地箱内设置有接地母排；铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置包括：监测终端、电流互感器和接地极；监测终端设置在集中接地箱内，监测终端与接地母排连接，监测终端与接地极连接，监测终端测量接地网电位；接地极设置在接地网外，接地极距接地网的最近距离满足预设距离；电流互感器设置在接地母排上，电流互感器的二次端子与监测终端连接，监测终端用于获取牵引变电所回流电流中的地回流分量，并计算接地网电位与地回流的比值获得接地电阻。

Description

一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通牵引供电技术领域，具体涉及一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法。
背景技术
对于新建牵引变电所，往往在上电投运前，对接地网的接地电阻进行测试，评估其是否在安全允许范围内，然而牵引变电所一旦投运后，这样的测试需要全所停电，不方便进行，并且干扰铁路运输秩序。因此，在电气化铁道运行维护中，迫切需要一种在变电所运行过程中实现对接地网接地电阻在线监测的装置。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法，解决了牵引变电所在投入运行后，无法对接地网电阻进行测试的问题。
本发明实施例提供一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，所述铁道牵引变电所包括集中接地箱，所述接地网与集中接地箱连接，所述集中接地箱内设置有接地母排；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置包括：监测终端、电流互感器和接地极；所述监测终端设置在所述集中接地箱内，所述监测终端与所述接地母排连接，所述监测终端与所述接地极连接，所述监测终端用于测量接地网电位；所述接地极设置在所述接地网外，所述接地极距所述接地网的最近距离满足预设距离；所述电流互感器设置在所述接地母排上，所述电流互感器的二次端子与所述监测终端连接，所述监测终端用于获取所述牵引变电所回流电流中的地回流分量。
在一种实施方式中，所述预设距离为大于所述接地网最大长度的4倍。
在一种实施方式中，所述铁道牵引变电所还包括控制室，所述控制室与所述集中接地箱连接；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置还包括：监测主机，所述监测主机设置在所述控制室内，与所述监测终端无线连接。
在一种实施方式中，所述监测终端包括：发送模块，用于把测量得到的接地电阻数据发送给所述监测主机。
在一种实施方式中，所述监测主机包括：接收模块，用于接收来自所述监测终端的接地电阻数据。
在一种实施方式中，所述监测主机包括：存储模块，用于存储接地电阻数据。
在一种实施方式中，所述监测主机包括：显示模块，用于显示接地电阻数据。
在一种实施方式中，采用上述所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置进行监测；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测方法包括：
获取接地网电位，获取牵引负荷回流中的地回流分量；
基于所述接地网电位和所述牵引负荷回流中的地回流得到所述接地网接地电阻。
本发明实施例提供一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法，所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置在电气化铁道牵引变电所运行过程中，监测终端通过测量接地母排与接地极之间的电压获得接地网电位，通过安装在接地母排上的电流互感器二次电流获得牵引负荷回流中的地回流，并计算接地电位与地回流比值获得接地电阻。该装置的运行无需牵引变电所停电，不中断铁路行车，当铁路线路上有列车通过时，通过测量牵引负荷电流中的地回流分量，以及地回流在牵引变电所接地网上产生的接地电位，就可以在线实时获得接地网的接地电阻值，从而使电气化铁道运行维护人员掌握接地网的当前状态。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置的接线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
我国干线电气化铁道普遍采用标称电压为25kV的工频单相交流供电制式，这种供电制式利用钢轨作为回流导体，列车牵引电流从列车钢轮泄放到钢轨上，沿钢轨流回牵引变电所。由于钢轨对大地不可能完全绝缘，牵引电流在沿钢轨回流过程中，一部分不可避免地会漏泄到大地中，形成地中电流。因此在变电所附近，一部分牵引电流会通过钢轨，利用专设的回流电缆(埋地电缆或架空线缆)流回变电所的集中接地箱，形成所谓“轨回流”；而另一部分则直接通过大地回到变电所接地网，从接地网汇合后流回集中接地箱，形成所谓“地回流”。当然，最后不管“轨回流”还是“地回流”都会通过集中接地箱的接地母排和连接至变压器接地端子的专用电缆流回变压器。
尽管人们为减少地中电流、改善牵引网供电性能、降低牵引网电磁干扰，开发出了带回流线的直接供电方式牵引网、吸流变压器供电方式牵引网、自耦变压器供电方式牵引网，但不管哪种牵引网供电方式，都要在一定区段利用钢轨回流，单相交流电气化铁道的地中电流总会一定程度存在。因此，牵引变电所接地网的性能，就会直接影响牵引网回流分配，如果接地网腐蚀老化，接地电阻过大时，会导致回流不畅，变电所地电位过高，形成安全隐患。
对于新建牵引变电所，往往在上电投运前，对接地网的接地电阻进行测试，评估其是否在安全允许范围内，然而牵引变电所一旦投运后，这样的测试需要全所停电，不方便进行，并且干扰铁路运输秩序。因此，在单相交流电气化铁道运行维护中，迫切需要一种在变电所运行过程中实现对接地网接地电阻在线监测的装置。
本实施例提供一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其中所述铁道牵引变电所包括集中接地箱，所述接地网与集中接地箱连接，所述集中接地箱内设置有接地母排；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置包括：监测终端、电流互感器和接地极；所述监测终端设置在所述集中接地箱内；所述监测终端与所述接地母排连接，所述监测终端与所述接地极连接；所述监测终端用于测量接地网电位；所述接地极设置在所述接地网外，所述接地极距所述接地网的最近距离满足预设距离；所述电流互感器设置在所述接地母排上，所述电流互感器的二次端子与所述监测终端连接，所述监测终端用于获取所述牵引变电所回流电流中的地回流分量。
在本发明一实施例中，所述预设距离大于所述接地网最大尺寸的4倍，所述铁道牵引变电所还包括控制室，所述控制室与所述集中接地箱连接；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置还包括：监测主机，所述监测主机设置在所述控制室内，与所述监测终端无线连接。所述监测终端包括：发送模块，用于把测量得到的接地电阻数据发送给所述监测主机。所述监测主机包括：接收模块，用于接收来自所述监测终端的接地电阻数据。所述监测主机包括：存储模块，用于存储接地电阻数据。所述监测主机包括：显示模块，用于显示接地电阻数据。
监测终端把接地电阻测量结果发送给监测主机；监测主机配置有无线接收模块，接收来自监测终端的接地电阻数据，并进行存储和显示。牵引变电所运行维护人员通过监测主机掌握接地网接地电阻实时数据，当接地电阻超过安全允许值时，对牵引变电所接地网进行必要维护。
在本发明一实施例中，如图1所示，JDX为牵引变电所中的集中接地箱，B1、B2、B3为集中接地箱中的接地母排，D1为牵引变电所的接地网，C1为连接接地母排B1和接地网D1的接地引线，“地回流”ID通过此接地引线从接地网D1流向集中接地箱，C2为连接接地母排B1和钢轨、回流线等的回流线缆，“轨回流”IR通过此回流线缆从钢轨流向集中接地箱，C3、C4分别为连接接地母排B3和1#变压器、2#变压器接地端子的电缆，C5为控制室设备连接至接地母排B3的电缆，JD为设置于牵引变电所之外的接地极，它距接地网D1的最近距离L1大于接地网最大长度L2的4倍以上；接地极JD通过引线S1接至位于集中接地箱中的监测终端ZD，作为参考零电位，接地母排B1通过引线S2接至监测终端，监测终端测量S2对S1的电压差，即为接地网的电位VD，接地母排B1上安装电流互感器LH1，电流互感器LH1的二次端子通过双芯电缆连接至监测终端ZD，监测终端ZD通过电流互感器LH1的二次信号测量“地回流”ID，监测终端通过计算接地网电位VD和“地回流”ID的比值，获得接地网的接地电阻R。
本发明实施例提供一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置及方法，所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置在电气化铁道牵引变电所运行过程中，监测终端通过测量接地母排与接地极之间的电压获得接地网电位，通过安装在接地母排上的电流互感器二次电流获得牵引负荷回流中的地回流，并计算接地电位与地回流比值获得接地电阻。该装置的运行无需牵引变电所停电，不中断铁路行车，当铁路线路上有列车通过时，通过测量牵引负荷电流中的地回流分量，以及地回流在牵引变电所接地网上产生的接地电位，就可以在线实时获得接地网的接地电阻值，从而使电气化铁道运行维护人员掌握接地网的当前状态。
本实施例提供一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测方法，基于上述实施例中所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置进行监测；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测方法包括：
步骤01:获取接地网电位和牵引负荷回流中的地回流。监测终端获取接地极端的参考零电位，以及接地母排端的D1点电位；基于所述参考零电位和所述D1电位之间的电压差得到所述接地网电位。监测终端获取电流互感器的二次信号测量值得到所述牵引负荷回流中的地回流。
步骤02:基于所述接地网电位和所述牵引负荷回流中的地回流得到所述接地网接地电阻。
在牵引变电所正常运行状态下，监测终端通过测量接地母排与接地极之间的电压获得接地网电位，通过测量安装在接地母排上的电流互感器二次电流获得牵引负荷回流中的地回流，监测终端计算接地网电位与地回流比值获得接地电阻，并通过无线传输方式发送给安装在控制室中的监测主机。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的；例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序校验码的介质。
本实施例中一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行时实现上述实施例中所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述铁道牵引变电所包括集中接地箱，所述接地网与集中接地箱连接，所述集中接地箱内设置有接地母排；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置包括：监测终端、电流互感器和接地极；所述监测终端设置在所述集中接地箱内，所述监测终端与所述接地母排连接，所述监测终端与所述接地极连接，所述监测终端用于测量接地网电位；所述接地极设置在所述接地网外，所述接地极距所述接地网的最近距离满足预设距离；所述电流互感器设置在所述接地母排上，所述电流互感器的二次端子与所述监测终端连接，所述监测终端用于获取所述牵引变电所回流电流中的地回流分量。
2.根据权利要求1所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述预设距离大于所述接地网最大长度的4倍。
3.根据权利要求1所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述铁道牵引变电所还包括控制室，所述控制室与所述集中接地箱连接；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置还包括：监测主机，所述监测主机设置在所述控制室内，与所述监测终端无线连接。
4.根据权利要求3所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述监测终端包括：发送模块，用于把测量得到的接地电阻数据发送给所述监测主机。
5.根据权利要求3所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述监测主机包括：接收模块，用于接收来自所述监测终端的接地电阻数据。
6.根据权利要求3所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述监测主机包括：存储模块，用于存储接地电阻数据。
7.根据权利要求3所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置，其特征在于，所述监测主机包括：显示模块，用于显示接地电阻数据。
8.一种铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测方法，其特征在于，采用上述权利要求1～7中任意一项所述的铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测装置进行监测；所述铁道牵引变电所接地网接地电阻在线监测方法包括：
获取接地网电位和牵引负荷回流中的地回流分量；
基于所述接地网电位和所述牵引负荷回流中的地回流得到所述接地网接地电阻。
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