CN211014435U - 一种非接触式电压采集装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种非接触式电压采集装置及系统，该装置包括：双向二极管与二极管并联，接入电压信号采集端的正极与负极之间，二极管与两电容并联，二极管负极与电容之间串接电阻，二极管正极与电容之间串接电阻，两电容的两极之间分别串接电阻；两电阻分别与电容并联；所述电压信号采集端获得的电压信号由电压感应电极采集；交流电压传感器的U+、U‑接口分别接输入电压；交流电压传感器的Ug接口串接电阻后，接运放，并经运放处理后形成输出信号。本实用新型极大的提高轨道电路室外设备的维护效率，降低维护工作的难度和劳动强度，节约开支，降低区间轨道电路室外设备的故障率，做到及时发现、提前预防、快速处理，确保系统的整体安全、可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及轨道电路室外监测与诊断领域，特别涉及一种应用于 ZPW-2000轨道电路室外监测与诊断的非接触式电压采集装置及系统。
背景技术
随着我国铁路的高速发展，信号设备亦愈来愈成熟，作为铁路运输的大脑，信号控制设备的重要性也越来越倍受关注，于是电务部门在缩短故障延时、减少对运输影响的压力越来越大，应急抢修的责任越来越重，尤其是区间轨道电路故障延时较长对高铁运输效率带来很大影响。
目前，如何提高对突发区间轨道电路故障的预防和应急抢修能力，以及当设备故障时通过对比分析快速判断故障范围，定位故障点，并有针对性地对设备进行故障处理，防止故障升级，减少故障对运输正常秩序的影响，并适用于目前客专ZPW-2000系列区间移频轨道电路的设备特性，成为目前对于铁路信号控制设备实时监测的亟待解决的问题。而目前市场上仍然没有该类特定设备。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出一种非接触式电压采集装置，本实用新型是利用场强测量，与被测物体不直接接触，通过空间耦合，利用被测物体与检测设备探头前端的电压感应电极之间的位移电流来检测被测物体表面或自由空间的电压。将电压感应电极放在电场中，感应电极与被测物体之间将通过静电场产生微小电流，通过电极耦合的信号经过检测系统，可在检测后端产生一个和被测物相同的电压波形，在经过电压处理模块对电压进行隔离，然后输出给模数转换电路进行采样，即可得到电压数据。具体而言，本实用新型提供了以下的技术方案：
一方面，本实用新型提供了一种非接触式电压采集装置，该装置的电路结构如下：双向二极管V1与二极管V2并联，接入电压信号采集端的正极与负极之间，二极管V2与电容C1、C2并联，二极管V2负极与电容C1 之间串接电阻R1，二极管V2正极与电容C1之间串接电阻R3，电容C1、 C2的两极之间分别串接电阻R2、R4；电阻R5、R6分别与电容C2并联；所述电压信号采集端获得的电压信号由电压感应电极采集；
所述输入电压的正极串接R1、R2后，接入交流电压传感器T1的U+接口，所述输入电压的负极串接R3、R4后，接入交流电压传感器T1的U-接口；
交流电压传感器T1的Ug接口串接电阻R8、R10后，接入运放DIA的反向输入端，电阻R8与电阻R10之间，经串接的电阻R7、R9后接地；稳压二极管V3、V4正极串联，所述稳压二极管V3负极连接交流电压传感器 T1的Ug端，所述稳压二极管V4负极接地；
运放DIA的同向输入端串接电阻R11后接基准电压REF，同时，所述同向输入端串接电阻R12后接地；
所述运放DIA的输出端即为所述装置的输出信号端。
优选地，所述输出信号端连接CPU的A/D模数转换器，从而让CPU 对输出的信号进行存储，并进行后续的使用。
优选地，所述交流电压传感器T1的+E端、-E端分别串接电容C3、C4 后接地。
此外，本实用新型还提供了一种非接触式电压采集系统，该系统包括如上所述的非接触式电压采集装置，以及
多抽头变压器T，所述多抽头变压器T的输入端分别串接一个共模电感后，分别接至电缆的E1端、E2端，在所述E1端、E2端分别与共模电感的连接线上，套接安装治具，以获取感应电压；
所述多抽头变压器T的两输出端，分别串接一个电解电容后，分别接至轨道的V1端、V2端，在所述V1端、V2端分别与电解电容的连接线上，套接安装治具，以获取感应电压；
所述感应电压输出至所述非接触式电压采集装置。
优选地，所述轨道的V1端、V2端之间接有防雷器FL。
优选地，所述安装治具上设置有电压感应电极、电压信号采集端；被采集的电压信号电缆穿过所述安装治具，所述电压感应电极采集感应电压信号；所述电压信号采集端与所述电压感应电极之间通过电缆连接。
优选地，所述电压感应电极由若干个金属管组成。
本实用新型的技术方案，极大的提高ZPW-2000型区间轨道电路室外设备的维护效率，降低电务维护部门在设备运维中的工作难度和劳动强度，并节约运维开支，最重要的是降低ZPW-2000系列区间轨道电路室外设备的故障率，做到及时发现、提前预防、快速处理，确保轨道电路系统整体安全、可靠，从而保障行车安全。
附图说明
图1为本实用新型实施例的非接触式电压采集框图；
图2为本实用新型实施例的非接触式电压采集电路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图2所示，在一个具体的实施方式中，本实用新型提供的非接触式电压采集装置电路结构如下：双向二极管V1与二极管V2并联，接入电压信号采集端的正极与负极之间，二极管V2与电容C1、C2并联，二极管V2 负极与电容C1之间串接电阻R1，二极管V2正极与电容C1之间串接电阻 R3，电容C1、C2的两极之间分别串接电阻R2、R4；电阻R5、R6分别与电容C2并联；所述电压信号采集端获得的电压信号由电压感应电极采集；
所述输入电压的正极串接R1、R2后，接入交流电压传感器T1的U+接口，所述输入电压的负极串接R3、R4后，接入交流电压传感器T1的U-接口；
交流电压传感器T1的Ug接口串接电阻R8、R10后，接入运放DIA的反向输入端，电阻R8与电阻R10之间，经串接的电阻R7、R9后接地；稳压二极管V3、V4正极串联，所述稳压二极管V3负极连接交流电压传感器 T1的Ug端，所述稳压二极管V4负极接地；
运放DIA的同向输入端串接电阻R11后接基准电压REF，同时，所述同向输入端串接电阻R12后接地；
所述运放DIA的输出端即为所述装置的输出信号端。
优选地，所述交流电压传感器T1的+E端、-E端分别串接电容C3、C4 后接地。
通过电压感应电极产生的电压波形，经过C1、C2滤波、R1-R4的降压调整后，输入到交流电压传感器T1中,T1采用光电隔离原理，将电压信号变换为高速的跟踪电压输出，在经过运放器D1A调理后输入到CPU的A/D 模数转换器中，CPU对转换的数据进行处理并存储。
本实用新型还提供了一种非接触式电压采集系统，如图1所示，该系统包括上述的非接触式电压采集装置，以及
多抽头变压器T，所述多抽头变压器T的输入端分别串接一个共模电感后，分别接至电缆的E1端、E2端，在所述E1端、E2端分别与共模电感的连接线上，套接安装治具，以获取感应电压；
所述多抽头变压器T的两输出端，分别串接一个电解电容CL1、CL2 后，分别接至轨道的V1端、V2端，在所述V1端、V2端分别与电解电容的连接线上，套接安装治具，以获取感应电压；
所述感应电压输出至所述非接触式电压采集装置。
优选地，所述轨道的V1端、V2端之间接有防雷器FL。
优选地，所述安装治具上设置有电压感应电极、电压信号采集端；被采集的电压信号电缆穿过所述安装治具，所述电压感应电极采集感应电压信号；所述电压信号采集端与所述电压感应电极之间通过电缆连接。
CL1、CL2为4700μF/16V电解电容，两个电容按相反极性串联，构成无极性。起到隔直及交连的作用。在直流电力牵引区段，防止直流成分通过造成设备磁路饱和。
变压器T，为多抽头变压器，优选的，变比从9：1～12：1，实现轨道电路特性阻抗与电缆阻抗的匹配连接。
共模电感L电感量优选为10mH，用作电缆表现出容性的补偿；同时，与轨旁设备对应处轨道被列车占用分路时，它可作为一个阻抗负载。
防雷器FL用于设备的横向雷电防护。
在具体使用时，在一个具体的场景中，非接触式采集应用在ZPW-2000 型轨道电路轨旁设备的电缆侧电压E1E2及钢轨侧电压V1V2的电压数据采集，参考图1。
电缆侧E1、E2电压采集位置为轨旁设备的E1、E2接线端子至轨旁设备中共模电感L间线缆，V1、V2采集位置为轨旁设备中电解电容CL1、 CL2至V1、V2接线端子间线缆。
根据仿真计算分析，E1、E2电压范围为0～130V，V1、V2电压范围为0～5V。
在一个更为具体的应用中，非接触式采集主要包括三个部分，采集线缆 (含电压感应电极)、连接线缆、电压处理。
1)将被采集的电压信号电缆穿过安装治具，电压感应电极可以由若干个相连的金属管并排组成，例如，可以由若干铜管组成为电压感应电极，在电压感应电极上采集感应的电压信号至电压采集电路。
2)焊接电压采集线缆到电压感应电极上，注意必须可靠焊接，焊接完毕后焊点需使用热熔胶进行防护。
3)将连接线缆的另一端与非接触式电压采集装置通过压接端子连接至内部电压采集电路。
电压处理模块(即图2中的交流电压传感器T1)：
交流传感器采用光电隔离原理及高稳定的高通滤波技术，对电路中 1700Hz～2600Hz的交流电压进行实时测量，将其变换为标准的跟踪电压输出；具有体积小、重量轻、高准确度、高隔离、功耗低、低漂移、温度范围宽等特点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种非接触式电压采集装置，其特征在于，双向二极管V1与二极管V2并联，接入电压信号采集端的正极与负极之间，二极管V2与电容C1、C2并联，二极管V2负极与电容C1之间串接电阻R1，二极管V2正极与电容C1之间串接电阻R3，电容C1、C2的两极之间分别串接电阻R2、R4；电阻R5、R6分别与电容C2并联；所述电压信号采集端获得的电压信号由电压感应电极采集；
输入电压的正极串接R1、R2后，接入交流电压传感器T1的U+接口，所述输入电压的负极串接R3、R4后，接入交流电压传感器T1的U-接口；
交流电压传感器T1的Ug接口串接电阻R8、R10后，接入运放DIA的反向输入端，电阻R8与电阻R10之间，经串接的电阻R7、R9后接地；稳压二极管V3、V4正极串联，所述稳压二极管V3负极连接交流电压传感器T1的Ug端，所述稳压二极管V4负极接地；
运放DIA的同向输入端串接电阻R11后接基准电压REF，同时，所述同向输入端串接电阻R12后接地；
所述运放DIA的输出端即为所述装置的输出信号端。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流电压传感器T1的+E端、-E端分别串接电容C3、C4后接地。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出信号端连接CPU的A/D模数转换器。
4.一种非接触式电压采集系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1至3任一所述的非接触式电压采集装置，以及
多抽头变压器T，所述多抽头变压器T的输入端分别串接一个共模电感后，分别接至电缆的E1端、E2端，在所述E1端、E2端分别与共模电感的连接线上，套接安装治具，以获取感应电压；
所述多抽头变压器T的两输出端，分别串接一个电解电容后，分别接至轨道的V1端、V2端，在所述V1端、V2端分别与电解电容的连接线上，套接安装治具，以获取感应电压；
所述感应电压输出至所述非接触式电压采集装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述轨道的V1端、V2端之间接有防雷器FL。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述安装治具上设置有电压感应电极、电压信号采集端；被采集的电压信号电缆穿过所述安装治具，所述电压感应电极采集感应电压信号；所述电压信号采集端与所述电压感应电极之间通过电缆连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电压感应电极由若干个金属管组成。
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| CN201921043570.3U CN211014435U (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 一种非接触式电压采集装置及系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112462126A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-09 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种具备非接触电压采集功能的轨道电路室外设备 |
| CN113376447A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-10 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种轨道电路雷电监测系统及方法 |
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| CN112462126B (zh) * | 2020-10-23 | 2023-04-28 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种具备非接触电压采集功能的轨道电路室外设备 |
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