CN209746031U - 一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其包括三个罗氏线圈电流传感器、电流监测单元和后台上位机，三个罗氏线圈电流传感器分别安装在整流变压器的一次侧的三相输入电缆上，用于分别测量在整流变压器空载时整流变压器的一次侧的三相输入电缆的空载电流；电流监测单元的三个电流信号接收端分别与三个罗氏线圈电流传感器的电流信号输出端连接，用于接收三个罗氏线圈电流传感器输出的空载电流信号，其无车信号接收端与无车信号输出端连接；后台上位机的通信端口通过交换机与电流监测单元的通信端口连接。本实用新型能精准、可靠的进行在线实时监测。

Description

一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种整流变压器空载电流在线监测装置，尤其是涉及一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置。

背景技术

空载电流作为整流变压器的主要技术参数之一，必须符合行业和国家标准。准确测量空载电流对于分析变压器的效率非常重要，整流变压器的正常空载电流在100mA左右，在长期运行过程中，整流变压器的空载电流会出现超过规定的范围值的情况(这里的情况为排除外接线路故障的情况下，如：1500V直流柜框架泄漏和接触网绝缘子绝缘能力下降)，按国家标准规定，若空载损耗超过正常容量电流的10％，则该整流变压器不能继续使用，因为它不仅消耗大量的无功，而且温升值将超过允许值，长期运行下容易导致烧毁事故。因此，准确测量空载功率对于分析变压器的效率非常重要。

整流变压器的空载损耗是变压器的铁损与铜损之和，铁损取决于电压，与负载无关。铜损与负载电流有关，负载电流越大，铜损越大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，能精准、可靠的进行在线实时监测。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，所述地铁供电系统包括配置在每座车站及牵引变电所内的整流机组，整流机组包括整流变压器和整流器，在地铁系统中设置有无车信号输出端，当线路端上无列车时，无车信号输出端输出无车信号，其特征是，在线监测装置包括：

三个罗氏线圈电流传感器，分别安装在整流变压器的一次侧的三相输入电缆上，用于分别测量在整流变压器空载时整流变压器的一次侧的三相输入电缆的空载电流；

电流监测单元，其三个电流信号接收端分别与三个罗氏线圈电流传感器的电流信号输出端连接，用于接收三个罗氏线圈电流传感器输出的空载电流信号，其无车信号接收端与无车信号输出端连接；

后台上位机，其通信端口通过交换机与电流监测单元的通信端口连接。

所述电流监测单元包括CPU、电源模块、以太网模块和储存模块，CPU上设置有所述无车信号接收端和三个所述电流信号接收端，电源模块、以太网模块和储存模块分别与CPU连接，电源模块为电流监测单元提供电源，以太网模块上设置所述电流监测单元的通信端口，储存模块用于存储CPU接收的数据。

所述电流监测单元还包括看门狗电路，看门狗电路与CPU连接。

所述电流监测单元还包括液晶显示模块，液晶显示模块与CPU连接。

所述电流监测单元还包括指示灯，指示灯与CPU连接。

三个所述电流信号接收端为ADC端口，所述无车信号接收端为DI端口。

所述CPU为STM32F4芯片。

所述电流监测单元的通信端口为以太网通信端口，通过网线与交换机连接，交换机再通过网线与后台上位机连接。

所述整流变压器的一次侧的输入电压为33kV，整流变压器的二次侧的输出电压为1180V。

所述罗氏线圈电流传感器的量程为10A，变比为10A/4V，额定功耗≤10W，其供电电源为DC24V。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型可对地铁供电系统中的整流变压器空载电流进行实时精准监测，采用精度高、可靠性高的罗氏线圈电流传感器，对整流变压器一次侧三相输入电缆进行测量，以获得整流变压器的空载电流，电流监测单元可采集空载电流信号和无车信号，然后通过交换机与后台上位机连接，从而精准、可靠的对地铁供电系统中整流变压器的空载电流进行在线实时监测。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电流监测单元的结构示意图。

图中附图标记含义：

1-电流监测单元；11-电流信号接收端；12-无车信号接收端；13-电流监测单元的通信端口；2-罗氏线圈电流传感器；3-整流器；4-整流变压器；5-交换机；6-后台上位机；7-网线。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步描述。

如图1所示的一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其包括三个罗氏线圈电流传感器2、电流监测单元1和后台上位机6。这里的地铁供电系统包括配置在每座车站及牵引变电所内的整流机组，整流机组包括整流变压器4和整流器3，整流变压器4的一次侧连接三相输入电缆A、B、C，整流变压器4的二次测与整流器3的输入端连接，整流器3的输出端与地铁的接触网连接，在地铁系统中设置有无车信号输出端，当线路端上无车时，无车信号输出端输出无车信号。

其中，三个罗氏线圈电流传感器2分别安装在整流变压器的一次侧的三相输入电缆A、B、C上，用于分别测量在整流变压器空载时整流变压器的一次侧的三相输入电缆A、B、C的空载电流。电流监测单元1上设有三个电流信号接收端11和一个无车信号接收端12，三个电流信号接收端11分别与三个罗氏线圈电流传感器2的电流信号输出端连接，用于接收三个罗氏线圈电流传感器2输出的空载电流信号，无车信号接收端12与无车信号输出端连接，用于接收地铁系统的无车信号输出端输出的无车信号。后台上位机6的通信端口通过交换机5与电流监测单元的通信端口13连接，后台上位机6接收电流监测单元1发出的数据。

由于地铁线路上列车的持续运行的存在，使得监测整流变压器的空载电流需在整流变压器空载工况的特定条件下进行。空载工况即为地铁线路上完全无列车的状态，即在正线夜间停运期间，或者白天时车辆段的所有线路上无车时。当线路上无列车时，接触网上处于开路、直流牵引负载为零，此时测量的整流变压器的一次侧电流即为空载电流。整流变压器的一次侧电流包括两部分，空载损耗电流和整流机组空载电流，整流机组空载电流主要是阻容吸收装置的负载电流，经厂家计算为0.9A，反映在一次侧为0.03A，可以忽略不计。因此，当线路上完全没车时，在整流变压器一次侧线路上，利用高精度的电流传感器，通过在线监测装置可实现对整流变压器的空载电流的监测。

另外，由于整流变压器在全天中，不仅存在空载工况，而当线路上有车的多数情况下为大负荷工况，因此，变压器空载电流为小电流，为确保精度需采用小量程传感器，而当处在大负荷工况时，负载电流往往超出量程许多倍，因此，测量传感器既要保证饱和稳定性，又要保证小电流测量精度。另一方面，整流变压器一次侧电压为33kV的高低压，若采用普通互感器型电流传感器测量，如果线圈开路，可能发生高压触电的安全隐患。且高压电缆的直径通常较粗，普通电流传感器的孔径较小，无法穿心安装进行测量。本实施例的罗氏线圈电流传感器的罗氏线圈采用柔性线圈结构，可以用来测量尺寸很大或形状不规则或导体之间空间很狭窄的导体电流，用罗氏线圈电流传感器可以方便地进行各个场合的测量。罗氏线圈电流传感器不含铁磁性材料，故无磁滞效应，无磁饱和现象，所以能测试数千安培的电流而不饱和，几乎没有相位差，同时无二次开路危险。基于罗氏线圈原理的电流传感器具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，因此，采用罗氏线圈电流传感器可以实现地铁供电系统中整流变压器空载电流的实时测量。罗氏线圈电流传感器2为套装在三相输入电缆上。

如图2所示，本实施例的电流监测单元包括CPU、电源模块、以太网模块和储存模块，CPU上设置有无车信号接收端12和三个电流信号接收端11，电源模块、以太网模块和储存模块分别与CPU连接，电源模块为电流监测单元提供电源，以太网模块上设置所述电流监测单元的通信端口，储存模块用于存储CPU接收的数据。

通过上述结构可实现：当线路端上无车时，CPU接收到无车信号，此时罗氏线圈电流传感器2测量输出的为空载电流信号，CPU接收空载电流信号并储存入储存模块中，然后再将数据输送给后台上位机，后台上位机接收并存储数据，使用者通过数据判断整流变压器的空载电流是否异常。

更好的，电流监测单元1还包括看门狗电路，看门狗电路与CPU连接。

更好的，电流监测单元1还包括液晶显示模块，液晶显示模块与CPU连接。

更好的，电流监测单元1还包括指示灯，指示灯与CPU连接。

本实施例的三个电流信号接收端11为ADC端口，无车信号接收端12为DI端口。

优选的，CPU为STM32F4芯片，其时钟周期为15nS。

电流监测单元1的通信端口为以太网通信端口13，通过网线7与交换机5连接，交换机5再通过网线7与上位机6连接，电流监测单元1通过TCP Mosbus协议将数据上传至后台上位机6。

本实施例的整流变压器4的一次侧的输入电压为33kV，整流变压器4的二次侧的输出电压为1180V，整流器的输出电压为DC1500V。

本实施例的罗氏线圈电流传感器2的量程为10A，变比为10A/4V，即额定一次测量电流量程为10A，额定二次输出为0～4V的模拟量信号，精度达到0.5％，供电电源为DC24V，额定功耗≤10W。

Claims (10)

1.一种地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，所述地铁供电系统包括配置在每座车站及牵引变电所内的整流机组，所述整流机组包括整流变压器和整流器，在地铁系统中设置有无车信号输出端，当线路端上无列车时，所述无车信号输出端输出无车信号，其特征是，所述在线监测装置包括：

三个罗氏线圈电流传感器，分别安装在所述整流变压器的一次侧的三相输入电缆上，用于分别测量在所述整流变压器空载时所述整流变压器的一次侧的三相输入电缆的空载电流；

电流监测单元，其三个电流信号接收端分别与三个所述罗氏线圈电流传感器的电流信号输出端连接，用于接收三个所述罗氏线圈电流传感器输出的空载电流信号，其无车信号接收端与所述无车信号输出端连接；

后台上位机，其通信端口通过交换机与所述电流监测单元的通信端口连接。

2.根据权利要求1所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述电流监测单元包括CPU、电源模块、以太网模块和储存模块，所述CPU上设置有所述无车信号接收端和三个所述电流信号接收端，所述电源模块、以太网模块和储存模块分别与CPU连接，所述电源模块为电流监测单元提供电源，所述以太网模块上设置所述电流监测单元的通信端口，所述储存模块用于存储CPU接收的数据。

3.根据权利要求2所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述电流监测单元还包括看门狗电路，所述看门狗电路与CPU连接。

4.根据权利要求3所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述电流监测单元还包括液晶显示模块，所述液晶显示模块与CPU连接。

5.根据权利要求4所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述电流监测单元还包括指示灯，所述指示灯与CPU连接。

6.根据权利要求1所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：三个所述电流信号接收端为ADC端口，所述无车信号接收端为DI端口。

7.根据权利要求2所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述CPU为STM32F4芯片。

8.根据权利要求1所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述电流监测单元的通信端口为以太网通信端口，通过网线与所述交换机连接，所述交换机再通过网线与所述后台上位机连接。

9.根据权利要求1所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述整流变压器的一次侧的输入电压为33kV，所述整流变压器的二次侧的输出电压为1180V。

10.根据权利要求1所述的地铁供电系统中整流变压器空载电流在线监测装置，其特征在于：所述罗氏线圈电流传感器的量程为10A，变比为10A/4V，额定功耗≤10W，其供电电源为DC24V。