CN215728546U - 铁路电缆在线监测及故障定位装置与系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了铁路电缆在线监测及故障定位装置与系统，包括数据采集模块，所述数据采集模块通过高速A/D数据转换模块和可编程模块连接至CPU中央处理单元；所述电压波形数据采集单元，采集两回路配电所或箱变出线电缆的电压行波数据。通过电缆接地环流的在线监测可实现对铁路电缆运行健康状态的监测，可有效避免由于电缆绝缘逐渐破坏引发更大的接地短路事故以及电缆燃烧事故。同时电缆故障定位功能可实现电缆接地、短路故障发生后，可实时进行故障点的准确定位，大大减少和降低故障点的查找的人力、物力和财力。

Description

铁路电缆在线监测及故障定位装置与系统

技术领域

本实用新型属于铁路供电系统技术领域，尤其涉及铁路电缆在线监测及故障定位装置与系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

我国高速铁路电力供电系统采用两条电力贯通电缆线路的供电方式，两座配电所之间设置一级负荷电力贯通电缆线路和综合负荷电力贯通电缆线路，两条电力贯通电缆线路均采用单芯电力电缆供电形式。电缆发生外皮破损后电缆金属层会产生接地电流和接地环流，当电缆发生接地环流后，不及时进行电缆修复处理，电缆带伤运行一段时间后，由于绝缘逐渐破坏，会引发更大的接地短路事故，甚至会引发电缆燃烧事故，对铁路的安全正常运行会造成很大的影响，严重时造成铁路停运和发事故生。

电缆接地环流在线监测可实现对电缆运行健康状态的监测，同时高速铁路电缆故障定位功能可实现电缆接地、短路故障发生后，可实时进行故障点的精准定位，大大减少和降低故障点的查找的人力、物力和财力。然而，目前铁路电缆在线监测及故障定位装置尚属空白，因此，如何实现铁路电缆接地环流在线监测及故障时精准定位，以满足铁路电缆线路的安全运行需求，提升铁路电力供电系统的自动化水平，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供铁路电缆在线监测及故障定位装置与系统，其能够实现铁路电缆接地环流在线监测及故障时的精准定位。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

铁路电缆在线监测及故障定位装置，包括：

数据采集模块，所述数据采集模块通过高速A/D数据转换模块和可编程模块连接至CPU中央处理单元；所述数据采集模块包括接地环流数据采集单元、电流波形数据采集单元和电压波形数据采集单元。

进一步地，所述接地环流数据采集单元，进行采集两回路电缆接地环流数据；所述电流波形数据采集单元，采集两回路配电所或箱变出线电缆的电流行波数据；所述电压波形数据采集单元，采集两回路配电所或箱变出线电缆的电压行波数据。

进一步地，所述高速A/D数据转换模块连接数据采集模块，用于接地环流、电流行波、电压行波模拟信号数据输入转换。

进一步地，所述可编程模块连接高速A/D数据转换模块，用于对于高速A/D数据转换模块传来的数据高速采样，可编程模块可选用PFGA或stm32芯片或Linux编程模块等。

进一步地，所述CPU中央处理单元，连接可编程模块，用于接地环流数据分析计算，以及电流行波、电压行波数据分析计算。

进一步地，所述CPU中央处理单元还连接有通信模块，所述通信模块用于将数据通过光纤通道或公用移动通信网络传输至后台主站系统。

进一步地，所述CPU中央处理单元还连接有授时时钟单元和GPS/BDS北斗系统，用于进行时钟高精度同步对时。

进一步地，所述CPU中央处理单元还连接有电源模块单元和存储模块单元，所述电源模块单元为监测装置提供110/220V交流或直流电流。

铁路电缆在线监测及故障定位系统，包括至少两套铁路电缆在线监测及故障定位装置，所述装置分别通过光纤通道或公用移动通信网络连接后台主站系统。

铁路电缆在线监测及故障定位装置必须两套同时使用，两套装置分别安装在电缆两端的两个配电所或箱变中。

进一步地，所述后台主站系统通过光纤通道或公用移动通信网络传输接入其他在线监测终端，用于实现相应的在线监测功能。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型铁路电缆在线监测及故障定位装置与系统，通过电缆接地环流的在线监测可实现对铁路电缆运行健康状态的监测，可有效避免由于电缆绝缘逐渐破坏引发更大的接地短路事故以及电缆燃烧事故。同时电缆故障定位功能可实现电缆接地、短路故障发生后，可实时进行故障点的精准定位，大大减少和降低故障点的查找的人力、物力和财力。同时后台主站系统具备扩展性，可接入其他类型在线监测终端数据实现相应的在线监测功能。本发明满足铁路电缆线路的安全运行需求，保障了铁路的安全供电，提升了铁路电力供电系统的自动化水平。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例提供的铁路电缆在线监测及故障定位装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的铁路电缆在线监测及故障定位系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实施例的铁路电缆在线监测及故障定位装置，包括：

数据采集模块，所述数据采集模块通过高速A/D数据转换模块和可编程模块连接至CPU中央处理单元；所述数据采集模块包括接地环流数据采集单元、电流波形数据采集单元和电压波形数据采集单元。通过接地环流数据采集单元、电流波形数据采集单元和电压波形数据采集单元能够全面的采集两回路铁路电缆的实时数据及状态。通过高速A/D数据转换模块连接数据采集模块，用于接地环流、电流行波、电压行波模拟信号数据输入转换。所述接地环流数据采集单元，进行采集电缆接地环流数据；所述电流波形数据采集单元，采集配电所或箱变出线电缆的电流行波数据；所述电压波形数据采集单元，采集配电所或箱变出线电缆的电压行波数据。

高速A/D数据转换模块连接数据采集模块，用于接地环流、电流行波、电压行波模拟信号数据输入转换。所述可编程模块连接高速A/D数据转换模块，用于对于高速A/D数据转换模块传来的数据高速采样，可编程模块选用PFGA或stm32芯片或Linux编程模块。所述CPU中央处理单元，连接可编程模块，用于接地环流数据分析计算，以及电流行波、电压行波数据分析计算。所述CPU中央处理单元还连接有通信模块，所述通信模块用于将数据通过光纤通道或公用移动通信网络传输至后台主站系统。所述CPU中央处理单元还连接有授时时钟单元和GPS/BDS北斗系统，用于进行时钟高精度同步对时。所述CPU中央处理单元还连接有电源模块单元和存储模块单元，所述电源模块单元为监测装置提供110/220V交流或直流电流。

如图2所示的铁路电缆在线监测及故障定位系统，包括至少两套所述监测装置，所述监测装置分别通过光纤通道或公用移动通信网络连接后台主站系统。

进一步地，所述后台主站系统通过光纤通道或公用移动通信网络传输接入其他在线监测终端，用于实现相应的在线监测功能。

作为一种实施方式，

如图2所示，所述铁路电缆在线监测及故障定位装置为两套配套使用，两套装置分别安装在电缆两端的两个配电所或箱变中，装置1采集配电所或箱变1的数据，装置2采集配电所或箱变2的数据。装置通过接地环流数据采集单元可进行两回路电缆接地环流数据采集，数据采集端仅为电缆直接接地端；装置通过电流波形数据采集单元和电压波形数据采集单元进行配电所或箱变出线电缆的电流行波、电压行波数据采集；所述装置通过高速A/D数据转换模块实现接地环流、电流行波、电压行波模拟信号数据输入转换；装置通过可编程模块实现数据高速采样；装置通过授时时钟单元与GPS/BDS北斗系统进行时钟高精度同步对时，保证两套装置的时钟信号保持一致，提高电缆故障定位的准确性；装置通过内置CPU中央处理单元实现接地环流数据分析计算；装置通过内置CPU中央处理单元实现电流行波、电压行波数据分析计算；装置通过电源模块单元接收110/220V交流或直流电流；装置通过调试接口单元可进行装置的参数设置；装置通过存储模块单元进行采集数据的存储；装置通过通信模块单元将数据通过光纤通道或公用移动通信网络传输至后台主站系统。

工作原理：

监测装置通过内置CPU中央处理单元实现接地环流数据分析计算后，通过通信模块单元将数据通过光纤通道或公用移动通信网络传输至后台主站系统，后台主站系统软件给出接地环流故障报警值，并进行故障报警，实现两回路电缆接地环流的在线监测。监测装置通过内置CPU中央处理单元实现电流行波、电压行波数据分析计算，通过通信模块单元将数据通过光纤通道或公用移动通信网络传输至后台主站系统，后台主站系统软件利用双端行波原理进行计算故障点位置，实现两回路电缆故障定位。后台主站系统具备扩展性，可通过光纤通道或公用移动通信网络传输接入其他类型在线监测终端数据，实现相应的在线监测功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，所述数据采集模块通过高速A/D数据转换模块和可编程模块连接至CPU中央处理单元；所述数据采集模块包括接地环流数据采集单元、电流波形数据采集单元和电压波形数据采集单元。

2.如权利要求1所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述接地环流数据采集单元，进行采集两回路电缆接地环流数据；所述电流波形数据采集单元，采集两回路配电所或箱变出线电缆的电流行波数据；所述电压波形数据采集单元，采集两回路配电所或箱变出线电缆的电压行波数据。

3.如权利要求2所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述高速A/D数据转换模块连接数据采集模块，用于接地环流、电流行波、电压行波模拟信号数据输入转换。

4.如权利要求3所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述可编程模块连接高速A/D数据转换模块，用于对于高速A/D数据转换模块传来的数据高速采样，可编程模块选用PFGA或stm32芯片或Linux编程模块。

5.如权利要求4所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述CPU中央处理单元连接可编程模块，用于接地环流数据分析计算，以及电流行波和电压行波数据分析计算。

6.如权利要求5所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述CPU中央处理单元还连接有通信模块，所述通信模块用于将数据通过光纤通道或公用移动通信网络传输至后台主站系统。

7.如权利要求6所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述CPU中央处理单元还连接有授时时钟单元和GPS/BDS北斗系统，用于进行时钟高精度同步对时。

8.如权利要求7所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，其特征在于，所述CPU中央处理单元还连接有电源模块单元和存储模块单元，所述电源模块单元为监测装置提供110/220V交流或直流电流。

9.铁路电缆在线监测及故障定位系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的铁路电缆在线监测及故障定位装置，所述装置分别通过光纤通道或公用移动通信网络连接后台主站系统。

10.如权利要求9所述的铁路电缆在线监测及故障定位系统，其特征在于，所述后台主站系统通过光纤通道或公用移动通信网络传输接入在线监测终端，用于实现相应的在线监测功能。

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