專利名稱：和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及和諧型電力機車高壓電壓互感器領(lǐng)域，具體涉及一種和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
近年來，新型和諧型電力機車由于具有輸出功率大、自動化程度高、故障率低等優(yōu)點，在我國鐵路運輸部門運輸逐步取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車和韶山型電力機車地位，成為鐵路主干線運輸?shù)闹髁C車。和諧型機車經(jīng)過近幾年的大規(guī)模運用，也逐步暴露出一些設(shè)計、工藝和制造上的一些質(zhì)量問題。這些問題會造成高壓互感器自身絕緣降低、內(nèi)部繞組短路等故障，產(chǎn)生高壓互感器爬電、炸裂等現(xiàn)象，引起供電所跳閘，斷網(wǎng)事故頻繁發(fā)生，不僅嚴(yán)重破壞正常的行車秩序，而且會危及行車安全。例如，2011年南昌鐵路局和諧型機車發(fā)生多起高壓電壓互感器故障，造成機車及弓網(wǎng)事故，嚴(yán)重影響行車安全。機車上高壓電壓互感器主要用于對機車供電電網(wǎng)電壓進行監(jiān)測。監(jiān)測常用的結(jié)構(gòu)有兩種，一種是油浸式高壓電壓互感器；另一種是干式高壓電壓互感器。和諧型機車所用的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)是后者。從高壓電壓互感器損壞現(xiàn)象看，和諧機車監(jiān)測裝置出現(xiàn)的故障主要有兩種情況，一種是 硅橡膠絕緣子爬電閃烙擊穿；另一種是高壓電壓互感器原邊線圈短路燒損。硅橡膠絕緣子爬電閃烙擊穿的主要原因如下:(1)由于電網(wǎng)電壓波動，瞬間峰值過大；
(2)硅橡膠絕緣子表面污損；(3)設(shè)計制造缺陷。高壓電壓互感器原邊線圈短路燒損的主要原因如下:⑴電網(wǎng)電壓波動，瞬間峰值過大；⑵同一區(qū)間內(nèi)，多種機車運行，電網(wǎng)供電品質(zhì)劣化，高頻諧波分量大；⑶設(shè)計制造缺陷。對于第一種故障，廠家通過改進設(shè)計制造水平，提高爬電距離和性能，用戶經(jīng)常清洗絕緣子表面油污、灰塵等，收到了一定的效果。對于第二種故障，由于各型機車高壓互感器因廠家、采用的工藝及絕緣介質(zhì)等的不同，其絕緣、耐壓性能都不盡相同，因此如何判斷高壓互感器工作狀態(tài)是否正常成為確保安全、預(yù)防事故的重要課題。鐵路部門因此開展過專項的技術(shù)討論及故障預(yù)防措施，防止事故的產(chǎn)生。而目前國內(nèi)外還沒有對高壓互感器故障產(chǎn)生機理及預(yù)警系統(tǒng)進行全面研究。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，對和諧型電力機車高壓互感器中的故障隱患進行監(jiān)測。本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，其特征在于:它包括信號采集模塊、中央處理模塊、狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊；其中信號采集模塊的輸出端與中央處理模塊的輸入端連接，狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊分別與中央處理模塊的輸出端連接；所述的信號采集模塊包括:用于檢測互感器原邊電流的跟蹤型電流傳感器、用于檢測副邊電壓的跟蹤型電壓傳感器、用于檢測溫度信號的溫度傳感器、以及用于將傳感器檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為中央處理模塊能夠識別的數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。按上述方案，所述的跟蹤型電流傳感器選用穿心式電流傳感器，且直接套在機車電壓互感器原邊接地端銅線上。按上述方案，所述的跟蹤型電壓傳感器并聯(lián)在電壓互感器副邊。按上述方案，它還包括串聯(lián)在降弓回路中的執(zhí)行部件，執(zhí)行部件的控制端與中央處理模塊的輸出端連接。按上述方案，所述的執(zhí)行部件為繼電器，繼電器的常閉觸點串聯(lián)在降弓回路中，繼電器的控制線圈與中央處理模塊的輸出端連接。高壓電壓互感器故障的過程是原邊線圈工作狀態(tài)逐漸惡化的過程，直到損壞高壓電壓互感器及輸電線路。如果我們能在高壓電壓互感器工作狀態(tài)逐漸惡化的期間，設(shè)計出一套能檢測到這種惡化趨勢的監(jiān)視系統(tǒng)，并發(fā)出報警信號，就可以避免機車因此而導(dǎo)致的事故發(fā)生。本實用新型正是基于此故障產(chǎn)生的機理，對故障產(chǎn)生的過程進行實時監(jiān)控，并根據(jù)網(wǎng)壓變化及互感器運行狀態(tài)，運用合理的故障判定算法，判定高壓互感器的工作狀態(tài)。當(dāng)檢測到互感器運行狀態(tài)異常時，監(jiān)控裝置的中央處理模塊就將異常信號輸送至機車控制電路。機車控制電路控制監(jiān)控裝置完成跳主斷及降弓等一系列保護動作，從而避免了因高壓互感器自身絕緣降低、內(nèi)部繞組短路等而造成高壓互感器爬電、炸裂情況的發(fā)生。本實用新型的有益效果為:1、通過采用本實用新型結(jié)構(gòu)，提高了檢測和諧型電力機車高壓互感器的原邊電流信號、副邊電壓信號的精度，增強了是否存在故障隱患的判斷能力，能有效的做出故障報警，為準(zhǔn)備處理故障爭取寶貴時間，大大提高了鐵路運輸?shù)陌踩浴?、采用計算機自動化控制技術(shù)處理檢測數(shù)據(jù)，并實時監(jiān)測給出高壓互感器的運行狀態(tài)，在合理分析故 障隱患的同時，還可實現(xiàn)人性化的語音提示報警保護。3、當(dāng)故障嚴(yán)重時，還可通過增加的執(zhí)行部件自動控制降弓風(fēng)缸放風(fēng)，實現(xiàn)快速降弓，提高系統(tǒng)安全性。

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為信號采集模塊框圖。圖3為傳感器在機車中的安裝位置示意圖。 圖中:I一跟蹤型電流傳感器，2—數(shù)字溫度傳感器，3—跟蹤型電壓傳感器，4一高壓電壓互感器原邊，5—第一接線端子，6—高壓電壓互感器，7—第二接線端子，8—高壓電壓互感器副邊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實例對本實用新型作進一步的描述。如圖1所示，和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀包括信號采集模塊、中央處理模塊(本實施例中為微處理器)、狀態(tài)顯示模塊(本實施例中為一個顯示屏尺寸為4寸的液晶顯示屏，主要顯示高壓互感器的運行時的狀態(tài)和溫度值)和報警輸出模塊；其中信號采集模塊的輸出端與中央處理模塊的輸入端連接，狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊分別與中央處理模塊的輸出端連接；所述的信號采集模塊包括:用于檢測原邊電流的跟蹤型電流傳感器、用于檢測副邊電壓的跟蹤型電壓傳感器、用于檢測溫度信號的溫度傳感器、以及用于將傳感器檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為中央處理模塊能夠識別的數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。在本實施例中，跟蹤型電流傳感器選用穿心式電流傳感器，且直接套在機車電壓互感器原邊接地端銅線上；跟蹤型電壓傳感器并聯(lián)在電壓互感器副邊?？蛇x的，為了提高安全性能，本監(jiān)測儀還包括串聯(lián)在降弓回路中的執(zhí)行部件，執(zhí)行部件的控制端與中央處理模塊的輸出端連接。本實施例中執(zhí)行部件為繼電器，繼電器的常閉觸點串聯(lián)在降弓回路中，繼電器的控制線圈與中央處理模塊的輸出端連接。本實施例中，供電電源取自機車直流110伏特蓄電池電源，經(jīng)電源模塊后降壓成檢測系統(tǒng)各部分所需電壓；模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳送至中央微處理器，微處理器根據(jù)輸入信號變化，運用編寫好的故障判定算法，判斷輸入信號是否存在異常。若時異常信號，則輸出控制信號到報警輸出模塊。報警輸出模塊完成報警，當(dāng)信號嚴(yán)重異常時，微處理器通過控制串接在降弓回路中的繼電器常閉接點，自動控制降弓風(fēng)缸放風(fēng)，實現(xiàn)快速降弓；若不是異常信號，就輸出控制信號到顯示模塊。如圖2所示，高壓電壓互感器的原邊電流經(jīng)過跟蹤型電流傳感器測量，并以0 — 20毫安的電信號送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；副邊電流經(jīng)過跟蹤型電壓傳感器測量，也以0 — 20毫安的電信號送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；高壓電壓互感器的溫度經(jīng)過數(shù)字溫度傳感器測量，以數(shù)字代碼形式送至微處理器(CPU)。如圖3所示，將跟蹤型電壓傳感器3直接套在機車電壓互感器副邊8接地端銅軟線上，檢測高壓電壓互感器6的副邊電壓。副邊電壓取自副邊150伏特電壓輸出端子，通過電纜和第二接線端子7與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接；跟蹤型電流傳感器I串聯(lián)在電壓互感器原邊4，檢測高壓電壓互感器6的原邊電流，其輸出信號通過電纜和第一接線端子5送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入 微處理器；數(shù)字溫度傳感器2采集到的高壓電壓互感器6的溫度信號直接是數(shù)字信號，無需轉(zhuǎn)換直接輸入到微處理器。
權(quán)利要求1.和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，其特征在于:它包括信號采集模塊、中央處理模塊、狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊；其中信號采集模塊的輸出端與中央處理模塊的輸入端連接，狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊分別與中央處理模塊的輸出端連接； 所述的信號采集模塊包括:用于檢測互感器原邊電流的跟蹤型電流傳感器、用于檢測副邊電壓的跟蹤型電壓傳感器、用于檢測溫度信號的溫度傳感器、以及用于將傳感器檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為中央處理模塊能夠識別的數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，其特征在于:所述的跟蹤型電流傳感器選用穿心式電壓傳感器，且直接套在機車電壓互感器原邊接地端銅線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，其特征在于:所述的跟蹤型電壓傳感器并聯(lián)在電壓互感器副邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，其特征在于:它還包括串聯(lián)在降弓回路中的執(zhí)行部件，執(zhí)行部件的控制端與中央處理模塊的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，其特征在于:所述的執(zhí)行部件為繼電器，繼電器的常閉觸點串聯(lián)在降弓回路中，繼電器的控制線圈與中央處理模塊的輸出端連接 。
專利摘要本實用新型提供和諧型電力機車高壓互感器隱患監(jiān)測儀，包括信號采集模塊、中央處理模塊、狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊；信號采集模塊的輸出端與中央處理模塊的輸入端連接，狀態(tài)顯示模塊和報警輸出模塊分別與中央處理模塊的輸出端連接；信號采集模塊包括用于檢測原邊電流的跟蹤型電流傳感器、用于檢測副邊電壓的跟蹤型電壓傳感器、用于檢測溫度信號的溫度傳感器、以及用于將傳感器檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為中央處理模塊能夠識別的數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。通過采用本實用新型結(jié)構(gòu)，提高了檢測和諧型電力機車高壓互感器的原邊電流、副邊電壓信號的精度，能有效做出故障報警，為準(zhǔn)備處理故障爭取寶貴時間，大大提高了鐵路運輸?shù)陌踩浴?br> 文檔編號G01R35/02GK203133265SQ20132010525
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者余先濤, 詹煜, 張晶, 劉恒超 申請人:武漢理工大學(xué)