[發明專利]一種高速鐵路牽引網故障新型單端行波測距系統

無效

• 申請號: 201210186984.8
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102707196A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 周書民;汪志成;仇亞軍;張達響;鮑廷義;董曉峰;余宏濤
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于測量技術領域，涉及一種高速鐵路牽引網故障新型單端行波測距系統。?

背景技術

高速鐵路在我國運營范圍很廣，接觸網是高速鐵路電力牽引系統的重要組成部分，它擔負著不間斷地向沿線運行中的電力機車輸送電能的重要任務，由于接觸網為沿線架設，又無備用，也是電力牽引中一個比較薄弱的環節。由于各種原因，牽引網沿線的高壓電器和線路經常出現短路、斷路、高阻（閃絡性）故障。風吹雨打、飛鳥棲息、風箏搭線等等，都可能引起意外、危險的故障。故障的多寡、搶修的快慢不但會影響鐵路運輸，還會造成嚴重的供電、用電設備、物力損失，甚至危及人員生命安全。目前對于牽引網線路故障測距主要有阻抗法和行波法兩種。對于阻抗法而言，由于實際鐵道線路一般處于單端電源供電狀態，在供電臂故障時，只能用單端電氣量測距。因此阻抗法不可避免地要受到過渡阻抗和被測試線路阻抗不均勻性的影響，嚴重影響測距精度。另一方面，對于行波法而言，在現代復雜電網中，任何一點的故障或操作都會在電網內產生為數眾多的行波，嚴重干擾故障定位，易導致誤判斷。而現有的行波法普遍采用被動式雙端測距的形式，由于線路故障行波是一次性的，僅能進行一次性測量、判斷，不能有效實現對干擾信號的對比。同時，由于電氣化鐵道牽引網供電電壓高（一般為27.5KV），在檢測設備上引起的振蕩時間較長，對于近距離故障不能進行有效的識別。且雙端行波法由于兩端時間同步精度（如GPS時鐘）的影響，嚴重限制了測距精度的提高。

發明內容

針對現有高速鐵路牽引網測距裝置存在的上述缺陷，本發明的目的在于提出一種新型主動式單端行波測距系統，該系統可以對線路發出多次高壓脈沖信號，對于多次測試結果反復地進行比較，排除可能的干擾，提高測量的準確性和精度。同時，采用新型高壓脈沖發生裝置，有效縮小脈沖信號寬度，以滿足對于近距離檢測的需要，從而提供一種高速鐵路牽引網故障新型單端行波測距系統。

本發明的技術方案為：它包括高壓脈沖發生裝置、行波信號傳感器、高速數據采集系統和處理器，所述的高壓脈沖發生裝置中的高壓脈沖開關與高速鐵路牽引網母線連接，當高速鐵路牽引網線路發生故障時，高壓脈沖開關閉合，在高速鐵路牽引網線路上產生行波信號；行波信號傳感器與高壓脈沖開關相鄰并安裝于高速鐵路牽引網母線的下方，與高速鐵路牽引網母線不接觸，對高速鐵路牽引網沿線路傳輸的行波信號進行非接觸式測量；行波信號傳感器采集到的行波信號通過信號線輸入到具有多個通道的高速數據采集系統的輸入接口，高速數據采集系統與處理器連接。

進一步：所述的高壓脈沖發生裝置輸出高壓脈沖信號電壓幅值≥27.5KV，將產生的高壓脈沖信號寬度限制在100ns以內；行波信號傳感器是由羅氏線圈制成的傳感器；所述的高速數據采集系統的單個通道最高采用頻率達到100MHz。

所述高壓脈沖發生裝置包括直流高壓發生器、脈沖電容器和高壓脈沖開關，高壓脈沖開關為火花開關，當高速鐵路牽引網線路發生故障后跳閘，直流高壓發生器給脈沖電容器充電，然后由脈沖電容器放電并經過與之相連的高壓脈沖開關，對被監測的高速鐵路牽引網線路發出多次高壓脈沖信號。

所述行波信號傳感器采用絕緣塑料包裹羅氏線圈，羅氏線圈下部設有高壓瓷瓶，高壓瓷瓶底端設有信號線和接地端口。

所述的高速數據采集系統設置4個通道，同步采集4組行波信號傳感器輸出的低電壓和小電流信號，并記錄行波信號波頭信息。

所述處理器的控制模塊設計為：當高速鐵路牽引網發生故障后高速鐵路牽引網線路跳閘，啟動高壓脈沖發生裝置對被監測的高速鐵路牽引網線路發出多次高壓脈沖信號；控制行波信號傳感器拾取故障行波電流，啟動高速數據采集系統進行監測，將采集到的信號傳至處理器的分析界面進行波形繪制，確定故障點。

由高速數據采集系統造成的故障點定位誤差控制在3m以內。

進一步：所述的一種高速鐵路牽引網故障新型單端行波測距系統的測距方法：當高速鐵路牽引網發生故障后高速鐵路牽引網線路跳閘，處理器的控制模塊啟動，接通直流高壓發生器與脈沖電容器，閉合高壓脈沖開關，由脈沖電容器放電經過高壓脈沖開關，對被監測的高速鐵路牽引網線路發出多次高壓脈沖信號；高壓脈沖發生裝置發射的信號遇到故障點反射回來，行波信號傳感器通過信號線拾取故障行波電流，再由高速數據采集系統的采集卡采集由行波信號傳感器拾取的故障電流，同步采集4組行波信號傳感器輸出的低電壓和小電流信號，高速數據采集系統將采集到的信號傳至處理器的分析界面，處理器繪制出故障波形，計算故障點距離，實現故障定位。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：