一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统和方法，该系统包括服务器模块、多个智能监控模块、多个电位限制模块和多个电位采集模块；其中，多个智能监控模块设置于不同轨道站台内，多个电位采集模块与多个电位限制模块分别分布设置于轨道沿线上；电位限制模块与对应智能监控模块连接，服务器模块通过通信端口与多个智能监控模块和电位采集模块连接。本系统可以实现对轨道交通沿线钢轨电位的集中监测和对沿线所有钢轨电位限制模块进行集中管控，并将全线所有智能监控模块和服务器模块连接，实现信息交互。同时该系统还可以与现有杂散电流监测系统、电力监控系统连接进行信息交互，共同实现钢轨电位的综合管控。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统及方法
本专利技术属于轨道交通
，更具体地，涉及一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统及方法。
技术介绍
目前，轨道交通采用以走行轨兼做回流轨的直流牵引供电系统，因为钢轨作为牵引供电回路的电气单元会不可避免的存在钢轨对地电压。由于列车车体通常与钢轨等电位。为保护乘客的安全，通常在各个车站都安装有钢轨电位限制模块。该装置一端连接钢轨，一端连接大地，当该装置检测到可能危险到乘客安全的钢轨电位的时候就立刻将钢轨进行接地处理(钢轨电位钳制为地电位)。该装置根据检测到电压的大小进行预先的设定阈值区分会将钢轨进行永久接地和短时接地处理。过高的钢轨电位会导致钢轨电位限制模块的长期闭锁，钢轨接地虽然可以起到保护乘客人身安全的作用，但是钢轨作为牵引供电系统的一部分一旦接地，必将产出大量的杂散电流流入大地。现有的钢轨电位限制模块安装在车站变电所，仅能够根据该车站钢轨电位唯一的判决条件作为该装置投入的判据条件。该装置闭锁后何时复归(断开钢轨与大地的连接)取决于运营人员的操作习惯，且各车站轨电位装置彼此操作信息不能共享，运营期间也经常出现一个车站轨电位装置的投入突发的波及其他车站轨电位装置同时动作。同时，现有供电系统中对钢轨电位的实时运营的水平也存在空白，电力监控后台也无法获取该数据。直流牵引供电系统的负极成为电力监控的空白。根据IEC62128.2的要求，钢轨的正向平均对地电压也是考量杂散电流防护泄漏的严格指标。当前杂散电流监测系统也无法对钢轨电位和杂散电流泄露水平进行有效评估，杂散电流泄露水平尚仍存在无法评估状态。同时，现有的杂散电流监测系统仅能监测系统中预埋的参比电极的极化电位，对全线钢轨电位装置的投入情况、全线钢轨电位的分布情况无法获取，现有的杂散电流监测系统对系统可能因为钢轨电位限制模块投入所直接产生的杂散电流问题无法做出关联。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统及方法，该系统可以实现将轨道交通全线车站钢轨电位数据及装置进行综合管理。该系统可以采集接地支路电性数据、钢轨电位数据和装置故障信息等，并对上述数据和信息进行数据存储、处理、下发控制信号、与电力监控系统(SCADA)、杂散电流监控系统信息交互。为实现上述目的，按照本专利技术第一方面，提供一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统，所述系统包括：服务器模块、多个智能监控模块、以及多个电位限制模块；所述多个智能监控模块分布设置于所述轨道交通站台，所述多个电位限制模块分布设置于所述轨道交通沿线；其中，所述多个电位限制模块用于获取轨道沿线区域内不同轨道站台的第一电性数据发送至相应所述智能监控模块；并根据所述智能监控模块发送的第一指令信号执行相应的电位限制操作；所述多个智能监控模块分别与至少一电位限制模块连接，用于将接收的第一电性数据进行录波、编码，形成第二电性数据发送至所述服务器模块；同时根据所述第一电性数据形成第一指令信号发送至所述电位限制模块；所述服务器模块通过通信端口与所述多个智能监控模块进行连接，用于接收所述多个智能监控模块上传不同区域的第二电性数据；同时对所述多个智能监控模块进行实时监测，形成第二指令信号发送至相应智能监控模块。进一步地，所述电位限制模块包括均与所述智能监控模块连接的直流接触器、晶闸管、第一隔离变送器和第二隔离变送器；所述第一、二隔离变送器分别用于检测所述钢轨和地网之间的电位、电流数据，形成第一电性数据发送至所述智能监控模块；所述智能监控模块通过判定所述电位数据值是否大于预设电位阈值，触发第一指令信号发送至直流接触器和晶闸管；所述直流接触器、晶闸管的主回路端口跨接于所述钢轨和地网之间，其根据所述第一指令信号执行开、闭闸操作。进一步地，所述服务器模块根据所述钢轨和地网之间的电位、电流的录波数据，触发第二指令信号发送至所述智能监控模块；所述第二指令信号包括对所述电位限制模块的电压阈值和时间延时信息进行设定。进一步地，所述系统还包括多个电位采集模块，所述多个电位采集模块分布设置于轨道沿线区域内，用于检测轨道沿线区域内的第三电性数据和故障信息发送至相应所述智能监控模块；所述智能监控模块还用于收集所述第三电性数据和故障信息上传至服务器模块；所述第三电性数据包括轨道电位的峰值、电压平均值和实时动态值。进一步地，所述服务器模块通过通信端口与电力监控系统连接，所述电力监控系统通过交互界面对所述服务器模块发送第三指令信号，从而实现对所述电位限制模块的远程控制。进一步地，所述服务器模块通过通信端口与杂散电流监测系统连接，所述杂散电流监测系统通过交互界面对所述服务器模块发送第四指令信号，从而实现对所述电位限制模块的远程控制。进一步地，所述系统还包括列车传感模块，所述列车传感模块用于获取列车离站信号发送至相应智能监控模块；所述智能监控模块还用于接收所述列车离站信号，形成第五指令信号发送至所述电位限制模块，所述电位限制模块的直流接触器执行开闸操作。进一步地，所述系统还包括系统时钟模块和显示终端模块，所述系统时钟模块与所述智能监测模块连接，所述显示终端模块与所述服务器模块连接。进一步地，所述服务器模块包括网络交换机单元、磁盘阵列单元和备用电源单元。按照本专利技术第二方面，提供一种轨道交通钢轨电位的综合控制方法，应用于如上所述的轨道交通钢轨电位的综合控制系统，所述方法包括：所述多个电位限制模块获取第一电性数据发送至相应智能监控模块；所述智能监控模块根据所述第一电性数据形成第一指令信号发送至所述电位限制模块；同时将接收的第一电性数据进行录波、编码，形成第二电性数据发送至所述服务器模块；所述服务器模块通过通信端口接收所述多个智能监控模块上传不同区域的第二电性数据；同时形成第二指令信号发送至相应智能监控模块。在现有的牵引供电系统中，钢轨电位限制模块作为一个单独的个体单独发生作用，仅能够通过自身检测到当地钢轨电位的水平通过预设的电压阈值的判定逻辑进行钢轨接地处理。而本专利技术通过智能监控模块实现轨道交通各站台钢轨电位的集中监测和对沿线所有钢轨电位限制模块进行集中管控。其中的有益成果包括：(一)本专利技术提供的一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统；该系统可以对沿线所有车站的钢轨电位进行录波处理，因为钢轨电位限制模块一旦检测到钢轨电压超过预设的电位阈值就会通过直流接触器和晶闸管回路永久接地，通过服务器模块查看录波数据可以真实判定监测到的电位是电位限制模块的工作电压还是电位限制模块的进行合闸接地操作过电位，从而为钢轨电位限制模块的分闸提供判别依据。(二)本专利技术提供的一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统；该系统可以对沿线所有站点和全线区间的钢轨电位进行集中监测，通过计算钢轨电位的极大值、平均值、极小值间接评估杂散电流的泄漏水平，同时该数据可以与现有的杂散电流监测系统的数据进行交互，形成对杂散电流的全方位监控、研判与治理。(三)本专利技术提供的一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统；该系统包括智本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统，其特征在于，所述系统包括：服务器模块、多个智能监控模块、以及多个电位限制模块；其中，/n所述多个电位限制模块分布设置于所述轨道交通沿线，用于获取所述轨道交通沿线不同区域钢轨的第一电性数据，并发送至所述智能监控模块；并根据所述智能监控模块发送的第一指令信号执行相应的电位限制操作；/n所述多个智能监控模块分布设置于所述轨道交通站台，每个所述智能监控模块与至少一电位限制模块连接，用于将接收的第一电性数据进行录波、编码，形成第二电性数据发送至所述服务器模块；并根据所述第一电性数据形成第一指令信号发送至所述电位限制模块；/n所述服务器模块通过通信端口与所述多个智能监控模块进行连接，用于接收所述多个智能监控模块上传不同区域钢轨的第二电性数据；并对所述多个智能监控模块进行实时监测，形成第二指令信号发送至相应智能监控模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通钢轨电位的综合控制系统，其特征在于，所述系统包括：服务器模块、多个智能监控模块、以及多个电位限制模块；其中，
所述多个电位限制模块分布设置于所述轨道交通沿线，用于获取所述轨道交通沿线不同区域钢轨的第一电性数据，并发送至所述智能监控模块；并根据所述智能监控模块发送的第一指令信号执行相应的电位限制操作；
所述多个智能监控模块分布设置于所述轨道交通站台，每个所述智能监控模块与至少一电位限制模块连接，用于将接收的第一电性数据进行录波、编码，形成第二电性数据发送至所述服务器模块；并根据所述第一电性数据形成第一指令信号发送至所述电位限制模块；
所述服务器模块通过通信端口与所述多个智能监控模块进行连接，用于接收所述多个智能监控模块上传不同区域钢轨的第二电性数据；并对所述多个智能监控模块进行实时监测，形成第二指令信号发送至相应智能监控模块。


2.根据权利要求1所述的轨道交通钢轨电位的综合控制系统，其特征在于，所述电位限制模块包括均与所述智能监控模块连接的直流接触器、晶闸管、第一隔离变送器和第二隔离变送器；所述第一、二隔离变送器分别用于检测所述钢轨和地网之间的电位、电流数据，形成第一电性数据发送至所述智能监控模块；所述智能监控模块通过判定所述电位数据值是否大于预设电位阈值，触发第一指令信号发送至直流接触器和晶闸管；所述直流接触器、晶闸管的主回路端口跨接于所述钢轨和地网之间，其根据所述第一指令信号执行开、闭闸操作。


3.根据权利要求2所述的轨道交通钢轨电位的综合控制系统，其特征在于，所述服务器模块根据所述钢轨和地网之间的电位、电流的录波数据，触发第二指令信号发送至所述智能监控模块；所述第二指令信号包括对所述电位限制模块的电压阈值和时间延时信息进行设定。


4.根据权利要求1所述的轨道交通钢轨电位的综合控制系统，其特征在于，所述系统还包括多个电位采集模块，所述多个电位采集模块分布设置于轨道沿线区域内，用于检测轨道沿线区域内的第三电性数据和故障信息发送至相应所述智能监控模块；所述智能监控模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沛沛，温建民，王开康，叶飞，吕意，何斌，吴江涛，龚孟荣，许龙，黄健，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42