高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電纜故障識別領(lǐng)域，尤其涉及一種高鐵及城市軌道交通電纜線路 在線式故障定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國高鐵及城市軌道交通的電力供電系統(tǒng)采用經(jīng)調(diào)壓器的綜合負(fù)荷電力貫通電 纜線路和一級負(fù)荷電力貫通電纜線路的供電方式，其系統(tǒng)接地方式為小電阻接地。由于電 纜為暗敷，發(fā)生故障后無法快速確定位置。
[0003] 目前通常是將故障電纜兩端從一次設(shè)備上拆除，通過離線式電纜故障測距裝置測 出故障點(diǎn)位置，這種方法操作步驟繁瑣，故障排查耗時(shí)較多，無法適應(yīng)高鐵及城市軌道交通 對供電可靠性的需要。目前，尚無有效的電纜故障在線精確定位手段，高鐵及城市軌道交通 電力貫通電纜線路的在線故障無線識別尚屬空白。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在 線式故障定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過高頻行波采集模塊進(jìn)行采集城市軌道交通電纜線路中的高 頻行波，并將采集到的高頻行波傳送至故障定位主站進(jìn)行定位故障點(diǎn)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，包括：
[0007] 故障定位主站以及故障采集終端，所述故障采集終端分別設(shè)置于高鐵及城市軌道 交通電纜線路上;所述故障采集終端包括微處理器，所述微處理器與高頻行波采集模塊相 連，所述微處理器還與通信模塊相連，所述通信模塊與故障定位主站相互通信。
[0008] 所述通信模塊通過運(yùn)動通道與故障定位主站相互通信。
[0009] 所述運(yùn)動通道鐵路通信專用通道。
[0010] 所述微處理器還與存儲模塊相連。
[0011]所述微處理器還工頻信號采集模塊相連。
[0012] 所述工頻信號采集模塊與電壓互感器相連。
[0013] 所述高頻行波采集模塊還通過差分濾波器或電抗變換器與微處理器相連。
[0014] 所述高頻行波采集模塊包括電流傳感器，所述電流傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器相連，所述 A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)緩沖模塊相連。
[0015] 所述電流傳感器采用羅氏線圈結(jié)構(gòu)或Rogowski線圈電子式電流互感器。
[0016] 所述羅氏線圈的外部還設(shè)有屏蔽層。
[0017] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0018] (1)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，通過設(shè)置于高鐵及城市軌道交通電纜線路上的故障 采集終端采集電纜線路中的高頻行波信號，并傳送至故障定位主站進(jìn)行分析和確定故障 占 .
[0019] (2)本實(shí)用新型通過高頻行波采集模塊中的羅氏線圈，實(shí)現(xiàn)了高頻無損采樣，提高 了故障定位精度，大大縮短了故障排查時(shí)間，為高鐵及城市軌道交通電力供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn) 行提供了有效保障。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型的高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0021 ]圖2是本實(shí)用新型的故障采集終端結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型的故障定位主站定位故障點(diǎn)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：
[0025] 如圖1所示，本實(shí)用新型的高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，包 括:故障定位主站以及故障采集終端，所述故障采集終端分別設(shè)置于高鐵及城市軌道交通 電纜線路上。
[0026]本實(shí)用新型的故障采集終端包括微處理器，所述微處理器與高頻行波采集模塊相 連，所述微處理器還與通信模塊相連，所述通信模塊與故障定位主站相互通信，所述故障定 位主站通過接收所述高頻行波采集模塊采集到的高頻行波來定位故障點(diǎn)。
[0027] 如圖2所示，本實(shí)用新型的微處理器采用ARM處理器。該微處理器還可以采用51系 列單片機(jī)。其中，通信模塊是由通信芯片構(gòu)成的通信電路，該通信模塊可以為GPRS通信或基 帶通信形式。
[0028]進(jìn)一步地，通信模塊通過運(yùn)動通道與故障定位主站相互通信。通信模塊用于將高 頻行波采集模塊采集到高頻行波傳送至故障定位主站進(jìn)行分析。
[0029] 更進(jìn)一步地，運(yùn)動通道鐵路通信專用通道，用于保障信息傳送的安全性。
[0030] 本實(shí)施例中的微處理器還與存儲模塊相連，其中，存儲模塊用于存儲微處理器接 收到的高頻行波數(shù)據(jù)。
[0031] 當(dāng)高鐵及城市軌道交通電纜線路未發(fā)生故障時(shí)，本實(shí)用新型的高頻行波采集模塊 檢測不到高頻行波，為了進(jìn)一步確定高頻行波采集模塊檢測結(jié)果，將微處理器還工頻信號 采集模塊相連，進(jìn)行檢測電纜線路中的工頻信號并傳送至微處理器進(jìn)行處理和分析。
[0032] 為了獲取電纜線路中的工頻信號，本實(shí)用新型采用工頻信號采集模塊與電壓互感 器相連的結(jié)構(gòu)。其中，電壓互感器采用互感的形式檢測電纜線路中的電壓信號，并傳送至微 處理器中進(jìn)行分析工頻信號是否發(fā)生異常。
[0033] 本實(shí)用新型的高頻行波采集模塊還通過差分濾波器或電抗變換器與微處理器相 連，用于提高在嚴(yán)重故障情況下的高頻行波采集模塊響應(yīng)速度。
[0034] 進(jìn)一步地，高頻行波采集模塊包括電流傳感器，電流傳感器將電纜線路中高頻行 波信號轉(zhuǎn)換為電流信號，并將電流信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器傳送至微處理器。
[0035] 高頻行波采集模塊包括電流傳感器，電流傳感器將電纜線路中高頻行波信號轉(zhuǎn)換 為電流信號，并將電流信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，為了方便信號的再讀取，數(shù)字信 號傳送至數(shù)據(jù)緩沖模塊后，再傳送至微處理器進(jìn)行處理。
[0036] 更進(jìn)一步地，電流傳感器可以采用羅氏線圈結(jié)構(gòu)或Rogowski線圈電子式電流互感 器。
[0037]如圖3所示，羅氏線圈結(jié)構(gòu)作為線性電流耦合器，實(shí)現(xiàn)高頻信號的無損采樣。由于 行波固有頻率較高，如果采用傳統(tǒng)鐵磁材料的CT二次側(cè)采樣則波形鈍化嚴(yán)重，影響定位精 度。羅氏線圈為空心互感器，去除了鐵芯的非線性及損耗的影響。
[0038]依據(jù)電磁感應(yīng)定律，可得羅氏線圈的輸出端感應(yīng)電壓如式(1)所示。
[0040]式中，M為載流導(dǎo)體和測量線圈之間的互感。
[0041 ]如果線圈截面積記作Α，0?數(shù)記作n，線圈中心圓周線的長度為lm，介質(zhì)磁導(dǎo)率為μ， 則根據(jù)全電流定律可得式(2)。
[0042] M?μΑη/lm (2)
[0043] 式中，空氣磁導(dǎo)率為μ = 43?Χ1〇-3μΗ/〇ιι。
[0044] 在本實(shí)施例中，羅氏線圈采用屏蔽結(jié)構(gòu)，將羅氏線圈屏蔽于靠近測量端處接地，再 將羅氏線圈做金屬盒進(jìn)行屏蔽，避免了在金屬盒中產(chǎn)生渦流。
[0045] 如圖4所示，本實(shí)用新型的故障定位主站定位故障點(diǎn)的原理為：
[0046] 利用電纜內(nèi)部故障產(chǎn)生的初始行波浪涌到達(dá)電纜兩端測量點(diǎn)時(shí)的絕對時(shí)間差值 來計(jì)算故障點(diǎn)到電纜兩端測量點(diǎn)之間的距離。設(shè)故障初始行波波頭到達(dá)電纜兩端測量點(diǎn)的 時(shí)間分別為Ts和Tr:
[0047]裝于電纜兩端的故障采集終端將采集到的高頻行波信號傳送至故障定位主站，通 過故障定位主站分析得出故障初始行波波頭到達(dá)兩端測量點(diǎn)的時(shí)間，則故障點(diǎn)到兩端測量 點(diǎn)的距離表示分別為：
[0050] 式中：L為電纜全長;V為暫態(tài)行波在電纜中的傳播速度。
[0051] 雙端行波定位算法只檢測故障產(chǎn)生的初始行波波頭到達(dá)時(shí)間，不需要考慮后續(xù)的 反射與透射行波，原理簡單，定位結(jié)果準(zhǔn)確。
[0052] 上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 故障定位主站以及故障采集終端，所述故障采集終端分別設(shè)置于高鐵及城市軌道交通 電纜線路上;所述故障采集終端包括微處理器，所述微處理器與高頻行波采集模塊相連，所 述微處理器還與通信模塊相連，所述通信模塊與故障定位主站相互通信。2. 如權(quán)利要求1所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述通信模塊通過運(yùn)動通道與故障定位主站相互通信。3. 如權(quán)利要求2所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述運(yùn)動通道鐵路通信專用通道。4. 如權(quán)利要求1所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述微處理器還與存儲模塊相連。5. 如權(quán)利要求1所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述微處理器還工頻信號采集模塊相連。6. 如權(quán)利要求5所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述工頻信號采集模塊與電壓互感器相連。7. 如權(quán)利要求1所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述高頻行波采集模塊還通過差分濾波器或電抗變換器與微處理器相連。8. 如權(quán)利要求1所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述高頻行波采集模塊包括電流傳感器，所述電流傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器相連，所述 A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)緩沖模塊相連。9. 如權(quán)利要求8所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述電流傳感器采用羅氏線圈結(jié)構(gòu)或Rogowski線圈電子式電流互感器。10. 如權(quán)利要求9所述的一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，其特 征在于，所述羅氏線圈的外部還設(shè)有屏蔽層。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高鐵及城市軌道交通電纜線路在線式故障定位系統(tǒng)，包括故障定位主站以及故障采集終端，所述故障采集終端分別設(shè)置于高鐵及城市軌道交通電纜線路上；所述故障采集終端包括微處理器，所述微處理器與高頻行波采集模塊相連，所述微處理器還與通信模塊相連，所述通信模塊與故障定位主站相互通信。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了高頻無損采樣，提高了故障定位精度，大大縮短了故障排查時(shí)間，為高鐵及城市軌道交通電力供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效保障。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN205280879
【申請?zhí)枴緾N201620045794
【發(fā)明人】聶曉峰, 李秋英, 劉海山, 奧鵬云, 樊大凱
【申請人】北京東峰英杰科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月18日