接触网单端行波故障定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种接触网单端行波故障定位装置，涉及一种接触网故障定位技术。本装置设置接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元、事件触发故障信息保全单元、短路故障识别单元、短路故障定位单元以及故障显示与报警单元，在牵引站和接触网相连接的线路接入电流互感器和电压互感器，通过实时检测和分析电流和电压的瞬时波形，识别故障类型，并确定故障发生的地点。本发明专利技术用于电气化铁路接触网短路故障定位，具有结构简单、精度高、投资少和可靠性高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种接触网短路故障定位技术，尤其涉及一种接触网单端行波故障定位装置。
技术介绍
在整个电气化铁道中,接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接供给电力机车使用的重要任务,接触网是电力机车良好受流和安全运行的关键,直接影响着电气化铁道的运输。接触网长期暴露在环境恶劣的户外,并受电力机车电弓的机械冲击，容易导致故障。如果接触网发生故障，短路点及附近电力设备中流过的短路电流可能达到额定电流的几倍乃至几十倍，将对电气设备造成严重损坏，将影响铁路行车，会造成整个铁路运输的重大损失，一旦发生接触网故障,很难查找故障位置，在夜晚和恶劣天气的情况下就更加困难。现在正值电气化铁路普遍提速时期,列车运行快速而密集，为确保铁路运行安全,对牵引供电系统提出了新的更高的要求，即在故障发生后,要求快速准确的发现并排除故障，在尽可能短的时间内恢复供电。实现精确定位故障点,既能减轻巡线负担，节省大量的人力物力,又能迅速排除故障并缩短事故停电时间,对有力保证铁路安全运行具有非常重要的意义和巨大的社会效益。目前国内外普遍采用的短路故障定位方法主要有两种：阻抗法和行波法。阻抗法是利用故障时在线路保护安装处测量到的电压、电流计算出故障回路的阻抗，从而求出故障点的位置。但是这种方法在一定程度上是很难满足高精度短路故障定位的要求的。行波法短路故障定位原理简单，利用故障行波在线路上经过的时间差和行波的波速就可以实现输电线路精确的短路故障定位。从理论上来讲不存在误差。目前行波法短路故障定位主要是采用双端定位方法，但是双端定位需要在线路两端安装定位装置，全套设备不仅费用较高，占很大空间，而且不便于维修维护，定位精准度也很难达到要求。
技术实现思路
本专利技术结合接触网的特点，采用单端行波故障定位方法，对行波法进行优化改进，克服了现有技术存在的上述缺点和不足，只需在一端安装设备，就可以完成线路故障的定位。占空间少，便于维修维护，提高设备运行的可靠性、准确性，使定位误差不超过30米。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种接触网单端行波短路故障定位装置，其特征在于，包括设置接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元、事件触发故障信息保全单元、短路故障识别单元、短路故障定位单元以及故障显示与报警单元；接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元的输入端具有2个电流和2个电压模拟量检测接入端，分别连接牵引站给接触网供电的2条线路的电流互感器CT1和CT2、电压互感器PT1和PT2、以及回流线的电流互感器CT3；输出端连接事件触发故障信息保全单元的输入端；事件触发故障信息保全单元输出端接入短路故障识别单元的输入端；短路故障识别单元的输出端连接短路故障定位单元的输入端；短路故障定位单元的输出端连接故障显示与报警单元的输入端；设置接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元包括高速高精度同步数据采集单元、采集信息存储单元、故障事件触发单元、数据采集存储和传输控制单元，完成接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集、存储和故障事件触发传输控制功能；数据采集单元高速高精度同步实时采集数据，带时标循环存储在采集信息存储单元，故障事件触发单元对采样数据进行故障检测，当发生短路故障时，故障事件触发单元以中断方式向控制单元请求时，控制单元通过通信接口上传故障信息；事件触发故障信息保全单元包括工控机硬盘，以时标、接触线电流、回流线电流和接触网电压为数据索引分类存放和读取数据；当故障事件触发单元发出请求传输故障信息时，工控机通过数据采集存储和传输控制单元将事件触发时刻前后10个工频周期的采集数据和相应的时标一起从高速同步双口静态存储器(SRAM)传输到事件触发故障信息保全单元，按数据索引分类存放并冻结，以备故障定位分析使用短路故障识别单元包括工控机和短路故障识别模块，当接触网短路时，短路电流远大于最大工作电流；分别以电流互感器CT1(或CT2)和CT3检测的最大负荷电流的最大瞬时值相邻5个数据的平均值为基数Ij1和Ij3，以基数的k1和k2倍为阀值，若检测的电流大于k1倍的基值Ij1和k2倍的基值Ij2时，则识别出短路故障；k1和k2为故障电流系数，一般大于选取最大工作电流的2倍，最大工作电流应包括在同一接触网具有多台机车同时启动的最大启动电流；短路故障定位单元包括工控机和短路故障定位模块，当短路故障识别单元识别出短路故障时，工控机将从事件触发故障信息保全单元2中调用相关数据，通过短路故障定位软件分析和计算出短路故障发生点距离接触线电流互感器安装点之间的距离故障显示与报警单元包括显示器和蜂鸣器，当短路故障定位单元确定故障点位置后，通过显示器可视化表示故障点的位置和牵引站接触线接入点至短路故障点之间的距离；当发生短路故障或低电压故障时，蜂鸣器启动蜂鸣声，发出报警信号；可以通过复位键取消故障显示与报警信息。在上述的接触网单端行波短路故障定位装置，接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元中，高速高精度同步数据采集单元由数据采集调理电路、AD转换器、同步采样保持电路和微处理器构成，完成从来自牵引站给接触网供电的电流、电压以及回流全信息同步数据采集功能，其采样速度、AD转换进度和微处理器工作频率三种的配合应满足设计短路故障定位精度的要求，一般要求短路故障定位误差不超过30米；采集信息存储单元由高速同步双口静态存储器组成，采用循环数据存放和双口读写方式，单通道存储数据不低于30M；故障事件触发单元由故障检测电路、事件触发电路和故障时间标注单元组成，完成发现故障、标注故障发生时间和以中断方式向控制单元请求传输故障信息的功能；故障检测电路由比较器组成，将来自电流互感器二次侧的检测电流与设定的短路电流整定值进行比较，当检测电流大于短路电流整定值时，比较器输出高电平，表示此时该接触网出现短路故障；短路电流整定值一般选取大于或等于故障电流系数；当接触网发生短路故障时，接触网电压将显著下降，这一特征可以辅助判断接触网短路故障；当接触网电压低于额定电压的70％时，启动低电压故障报警；当接触网电压低于额定电压的50％时，启动短路故障报警；事件触发电路由电子电路组成，输入连接故障检测电路的输出，当故障检测电路的输出高电平时，事件触发电路输出一个脉冲信号；故障时间标注单元由北斗多模卫星授时系统组成，当事件触发电路输出一个脉冲信号时，故障时间标注单元从北斗卫星授时系统获得一个精确时间，采用该时间标注故障发生时刻的时标；数据采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触网单端行波短路故障定位装置，其特征在于，包括设置接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元(1)、事件触发故障信息保全单元(2)、短路故障识别单元(3)、短路故障定位单元(4)以及故障显示与报警单元(5)；接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元(1)的输入端具有2个电流和2个电压模拟量检测接入端，分别连接牵引站给接触网供电的2条线路的电流互感器CT1和CT2、电压互感器PT1和PT2、以及回流线的电流互感器CT3；输出端连接事件触发故障信息保全单元(2)的输入端；事件触发故障信息保全单元(2)输出端接入短路故障识别单元(3)的输入端；短路故障识别单元(3)的输出端连接短路故障定位单元(4)的输入端；短路故障定位单元(4)的输出端连接故障显示与报警单元(5)的输入端；设置接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元(1)包括高速高精度同步数据采集单元、采集信息存储单元、故障事件触发单元、数据采集存储和传输控制单元，完成接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集、存储和故障事件触发传输控制功能；数据采集单元高速高精度同步实时采集数据，带时标循环存储在采集信息存储单元，故障事件触发单元对采样数据进行故障检测，当发生短路故障时，故障事件触发单元以中断方式向控制单元请求时，控制单元通过通信接口上传故障信息；事件触发故障信息保全单元(2)包括工控机硬盘，以时标、接触线电流、回流线电流和接触网电压为数据索引分类存放和读取数据；当故障事件触发单元发出请求传输故障信息时，工控机通过数据采集存储和传输控制单元将事件触发时刻前后10个工频周期的采集数据和相应的时标一起从高速同步双口静态存储器(SRAM)传输到事件触发故障信息保全单元，按数据索引分类存放并冻结，以备故障定位分析使用短路故障识别单元(3)包括工控机和短路故障识别模块，当接触网短路时，短路电流远大于最大工作电流；分别以电流互感器CT1(或CT2)和CT3检测的最大负荷电流的最大瞬时值相邻5个数据的平均值为基数Ij1和Ij3，以基数的k1和k2倍为阀值，若检测的电流大于k1倍的基值Ij1和k2倍的基值Ij2时，则识别出短路故障；k1和k2为故障电流系数，一般大于选取最大工作电流的2倍，最大工作电流应包括在同一接触网具有多台机车同时启动的最大启动电流；短路故障定位单元(4)包括工控机和短路故障定位模块，当短路故障识别单元3识别出短路故障时，工控机将从事件触发故障信息保全单元2中调用相关数据，通过短路故障定位软件分析和计算出短路故障发生点距离接触线电流互感器安装点之间的距离故障显示与报警单元(5)包括显示器和蜂鸣器，当短路故障定位单元(4)确定故障点位置后，通过显示器可视化表示故障点的位置和牵引站接触线接入点至短路故障点之间的距离；当发生短路故障或低电压故障时，蜂鸣器启动蜂鸣声，发出报警信号；可以通过复位键取消故障显示与报警信息。...

【技术特征摘要】
1.一种接触网单端行波短路故障定位装置，其特征在于，包括设置接触网接入电
流、电压和回流全信息数据采集单元(1)、事件触发故障信息保全单元(2)、短路故障
识别单元(3)、短路故障定位单元(4)以及故障显示与报警单元(5)；
接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元(1)的输入端具有2个电流和2
个电压模拟量检测接入端，分别连接牵引站给接触网供电的2条线路的电流互感器CT1
和CT2、电压互感器PT1和PT2、以及回流线的电流互感器CT3；输出端连接事件触发
故障信息保全单元(2)的输入端；事件触发故障信息保全单元(2)输出端接入短路故
障识别单元(3)的输入端；短路故障识别单元(3)的输出端连接短路故障定位单元(4)
的输入端；短路故障定位单元(4)的输出端连接故障显示与报警单元(5)的输入端；
设置接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元(1)包括高速高精度同步
数据采集单元、采集信息存储单元、故障事件触发单元、数据采集存储和传输控制单元，
完成接触网接入电流、电压和回流全信息数据采集、存储和故障事件触发传输控制功能；
数据采集单元高速高精度同步实时采集数据，带时标循环存储在采集信息存储单元，故
障事件触发单元对采样数据进行故障检测，当发生短路故障时，故障事件触发单元以中
断方式向控制单元请求时，控制单元通过通信接口上传故障信息；
事件触发故障信息保全单元(2)包括工控机硬盘，以时标、接触线电流、回流线
电流和接触网电压为数据索引分类存放和读取数据；当故障事件触发单元发出请求传输
故障信息时，工控机通过数据采集存储和传输控制单元将事件触发时刻前后10个工频
周期的采集数据和相应的时标一起从高速同步双口静态存储器(SRAM)传输到事件触
发故障信息保全单元，按数据索引分类存放并冻结，以备故障定位分析使用
短路故障识别单元(3)包括工控机和短路故障识别模块，当接触网短路时，短路
电流远大于最大工作电流；分别以电流互感器CT1(或CT2)和CT3检测的最大负荷电流
的最大瞬时值相邻5个数据的平均值为基数Ij1和Ij3，以基数的k1和k2倍为阀值，若检
测的电流大于k1倍的基值Ij1和k2倍的基值Ij2时，则识别出短路故障；k1和k2为故障
电流系数，一般大于选取最大工作电流的2倍，最大工作电流应包括在同一接触网具有
多台机车同时启动的最大启动电流；
短路故障定位单元(4)包括工控机和短路故障定位模块，当短路故障识别单元3
识别出短路故障时，工控机将从事件触发故障信息保全单元2中调用相关数据，通过短

\t路故障定位软件分析和计算出短路故障发生点距离接触线电流互感器安装点之间的距
离
故障显示与报警单元(5)包括显示器和蜂鸣器，当短路故障定位单元(4)确定故
障点位置后，通过显示器可视化表示故障点的位置和牵引站接触线接入点至短路故障点
之间的距离；当发生短路故障或低电压故障时，蜂鸣器启动蜂鸣声，发出报警信号；可
以通过复位键取消故障显示与报警信息。
2.根据权利要求1所述的接触网单端行波短路故障定位装置，其特征在于，接触
网接入电流、电压和回流全信息数据采集单元(1)中，高速高精度同步数据采集单元
由数据采集调理电路、AD转换器、同步采样保持电路和微处理器构成，完成从来自牵
引站给接触网供电的电流、电压以及回流全信息同步数据采集功能，其采样速度、AD
转换进度和微处理器工作频率三种的配合应满足设计短路故障定位精度的要求，一般要
求短路故障定位误差不超过30米；
采集信息存储单元由高速同步双口静态存储器组成，采用循环数据存放和双口读写
方式，单通道存储数据不低于30M；
故障事件触发单元由故障检测电路、事件触发电路和故障时间标注单元组成，完成
发现故障、标注故障发生时间和以中断方式向控制单元请求传输故障信息的功能；
故障检测电路由比较器组成，将来自电流互感器二次侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓明，江建飞，李晶，杨超，穆君雄，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42