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1、(10)申请公布号 CN 102226829 A (43)申请公布日 2011.10.26 CN 102226829 A *CN102226829A* (21)申请号 201110074856.X (22)申请日 2011.03.28 G01R 31/08(2006.01) (71)申请人 西南交通大学 地址 610031 四川省成都市二环路北一段 111 号 (72)发明人 何正友 林圣 钱澄浩 胡海涛 吴双 (74)专利代理机构 成都博通专利事务所 51208 代理人 陈树明 (54) 发明名称 AT供电牵引网的非接触式电磁感应故障定位 装置及其故障定位方法 (57) 摘要 本发明公开了一。
2、种 AT 供电牵引网的非接 触式电磁感应故障定位装置， 其组成是 ： AT 供电 方式的牵引网杆塔上安装电磁感应故障定位器 (1)， 在牵引变电所安装带 GSM 信号接收模块的远 程终端计算机 (2) ； 所述的电磁感应故障定位器 由电磁感应线圈 (11)、 电压放大电路 (12)、 单片 机(13)和GSM信号发射模块(14)依次相连构成， 且电压放大电路 (12)、 单片机 (13) 和 GSM 信号发 射模块 (14) 共用一个电源 (15)。该装置的安装 运行成本低， 定位精确度高、 定位速度快， 能更好 地保证机车运行的安全、 可靠和高效。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共。
3、和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 CN 102226837 A1/1 页 2 1. 一种 AT 供电牵引网的非接触式电磁感应故障定位装置， 其组成是 ： AT 供电方式的牵引网杆塔上安装电磁感应故障定位器 (1)， 在牵引变电所安装带 GSM 信号接收模块的远程终端计算机 (2) ； 所述的电磁感应故障定位器 (1) 由电磁感应线圈 (11)、 电压放大电路 (12)、 单片机 (13) 和 GSM 信号发射模块 (14) 依次相连构成， 且电压放 大电路 (12)、 单片机 (13) 和 GSM 信号发射模块 (14) 共用一个电源 。
4、(15)。 2. 根据权利要求 1 所述的一种 AT 供电牵引网的非接触式电磁感应故障定位装置， 其 特征在于， 所述的电源(15)为太阳能电池板(15A)、 太阳能充电控制器(15B)、 蓄电池(15C) 构成的太阳能电源。 3.一种使用权利要求1所述的故障定位装置对AT供电牵引网进行故障定位的方法， 其 步骤是 ： 1) 电压信号采集 ： 在 AT 供电牵引网相距 0.5 1km 的杆塔上安装电磁感应故障定位 器(1)， 由定位器(1)的电磁感应线圈(11)实时感应牵引网电流产生的磁场的水平分量， 并 将其转换为电压信号， 再经电压放大电路 (12) 放大后输入单片机 (13) ； 2) 。
5、电压信号判别 ： 单片机 (13) 对输入的电压信号进行判别， 当输入的电压信号超过设 定阀值， 且其持续时间超出了设定时间， 则判定该定位器 (1) 所在位置的牵引网发生短路 故障， 发出故障预警信号 ； 3) 预警信号发送与处理 ： 单片机 (13) 发出故障预警信号后， 定位器 (1) 的 GSM 同步信 号发射模块 (14) 将故障预警信号及定位器 (1) 所在杆塔的属性信息上传至远程终端计算 机 (2)， 由远程终端计算机 (2) 分析显示出故障发生的位置。 权 利 要 求 书 CN 102226829 A CN 102226837 A1/3 页 3 AT 供电牵引网的非接触式电磁感。
6、应故障定位装置及其故 障定位方法 技术领域 0001 本发明涉及牵引供电系统牵引网故障定位的方法， 具体为一种非接触式电磁感应 量测的牵引网故障定位方法。 背景技术 0002 随着我国铁路的高速化、 重载化的快速发展， AT 供电方式由于供电距离长、 牵引网 电压损耗小和抗干扰能力强等优点， 广泛受到国内外高速铁路的青睐。在复线 AT 供电方式 的基础上， 将上下行牵引网在牵引变电所出线处共用一台断路器， 且将上下行牵引网的接 触线、 钢轨和正馈线在所有 AT 所都通过横联线对象并联起来， 即为全并联 AT 供电方式。相 比 AT 供电方式， 全并联 AT 供电的线路的载流能力更强， 电磁污染。
7、更小， 目前在我国几乎所 有的客运专线及城际铁路均按全并联 AT 供电方式设计， 以适应牵引供电系统供电功率大、 供电区段长、 可靠性要求高的需要。但全并联 AT 供电方式接线上比较复杂， 且接触线是裸 露架设在铁轨的正上方， 绝缘子长期暴露在大气环境中， 受到空气的污染而使绝缘性能降 低， 导致牵引网线路易发生短路故障。针对全并联 AT 供电方式的特点， 现有的 “吸上电流 比” 、“横连线电流比” 等接触式故障测距方法， 需要在 AT 所、 分区所安装接触式检测装置以 采集相应的电流量、 电压量， 但这样跨度较大 ( 约 50km)， 故障距离的测量精度往往达不到 要求。 近年来， 行波测。
8、距技术开始应用于牵引供电系统故障定位， 但是行波信号的不确定性 以及参数的频变效应常导致行波信号的提取和处理十分困难 ； 另外， 由于不同监测点时间 不能精确同步、 现有的通信网络不能批量传输故障数据等原因使行波测距定位方法原理上 可行， 但在实际应用中却很难实现的。 发明内容 0003 本发明的目的就是提供一种 AT 供电牵引网的非接触式电磁感应故障定位装置， 该装置的安装运行成本低， 定位精确度高、 定位速度快， 能更好地保证机车运行的安全、 可 靠和高效。 0004 本发明为实现其发明目的所采用的技术方案是， 一种 AT 供电牵引网的非接触式 电磁感应故障定位装置， 其组成是 ： 000。
9、5 AT 供电方式的牵引网杆塔上安装电磁感应故障定位器， 在牵引变电所安装带 GSM 信号接收模块的远程终端计算机 ； 所述的电磁感应故障定位器由电磁感应线圈、 电压放大 电路、 单片机和 GSM 信号发射模块依次相连构成， 且电压放大电路、 单片机和 GSM 信号发射 模块共用一个电源。 0006 本发明的第二个目的就是提供使用上述的故障定位装置对 AT 供电牵引网进行故 障定位的方法。 0007 本发明为实现其第二个发明目的所采用的技术方案是， 一种使用上述的故障定位 装置对 AT 供电牵引网进行故障定位的方法， 其步骤是 ： 说 明 书 CN 102226829 A CN 1022268。
10、37 A2/3 页 4 0008 1) 电压信号采集 ： 在 AT 供电牵引网相距 0.5 1km 的杆塔上安装电磁感应故障 定位器， 由定位器的电磁感应线圈实时感应牵引网电流产生的磁场的水平分量， 并将其转 换为电压信号， 再经电压放大电路放大后输入单片机 ； 0009 2) 电压信号判别 ： 单片机对输入的电压信号进行判别， 当输入的电压信号超过设 定阀值， 且其持续时间超出了设定时间， 则判定该定位器所在位置的牵引网发生短路故障， 发出故障预警信号 ； 0010 3) 预警信号发送与处理 ： 单片机发出故障预警信号后， 定位器的 GSM 同步信号发 射模块将故障预警信号及定位器所在杆塔的。
11、属性信息上传至远程终端计算机， 由远程终端 计算机分析显示出故障发生的位置。 0011 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 0012 一、 定位精度高。由于定位器采用电磁感应线圈对牵引网进行非接触式电流信号 故障检测， 因此定位器可以安装在牵引网的杆塔上， 从而使定位器的安装间隔由现有的变 电所的50km间距缩小为0.51km， 使检测间距大大的缩小， 明显提高了牵引网的短路故障 定位精度。 0013 二、 定位信息准确。 定位器将超过阀值且持续时间超过设定时间的输入信号， 才判 定为检测点发生了短路故障， 从而将瞬时的各种干扰信号予以排除。 发出的故障信号准确、 可靠。 0014 三、。
12、 定位速度快。定位器检测出故障信号后， 通过 GSM 无线传输方式及时地将故障 信息上传至远程计算机实现牵引网故障信息的实时、 准确的定位， 从而能够及时、 准确的采 取措施， 保证列车运行的安全和可靠。通过终端计算机显示的故障信息， 检修人员也能快 速找到故障地点并进行排除， 大量地节省寻找故障点的人力物力， 减轻铁路供电维护部门 的劳动强度， 可以尽早地排除故障恢复供电， 提高列车运行的效率， 减少由于停电造成的损 失。 0015 四、 定位器由电磁感应线圈、 电压放大电路、 单片机、 GSM 信号发射模块构成， 其结 构简单， 运行可靠， 整个装置安装运行的成本低 ； 定位器安装在接触网。
13、的杆塔上， 不与接触 线直接接触， 不会对机车的正常运行造成任何影响。 0016 上述的电源为太阳能电池板、 太阳能充电控制器、 蓄电池构成的太阳能电源。 0017 采用太阳能电源供电， 不从接触线上引电， 无需高压 (27.5kv) 降压装置， 既大大 降低了成本， 又保证了定位器的安全， 同时也避免了采用其他电池供电需要随时更换电池 的麻烦。 0018 下面结合附图和具体实施方式， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明 0019 图 1 是本发明实施例的整体结构示意图 ； 0020 图 2 是本发明实施例的定位器的电路结构框图 ； 0021 图 3 是是本发明实施例的定位器的电源的电路结。
14、构框图 ； 具体实施方式 0022 实施例 说 明 书 CN 102226829 A CN 102226837 A3/3 页 5 0023 图 1、 图 2 示出， 本发明的一种具体实施方式是， 一种 AT 供电牵引网的非接触式电 磁感应故障定位装置， 其组成是 ： 0024 AT 供电方式的牵引网杆塔上安装电磁感应故障定位器 1， 在牵引变电所安装带 GSM 信号接收模块的远程终端计算机 2 ； 所述的电磁感应故障定位器由电磁感应线圈 11、 电 压放大电路 12、 单片机 13 和 GSM 信号发射模块 14 依次相连构成， 且电压放大电路 12、 单片 机 13 和 GSM 信号发射模块。
15、 14 共用一个电源 15。 0025 图3示出， 本例的电源15为太阳能电池板15A、 太阳能充电控制器15B、 蓄电池15C 构成的太阳能电源。 0026 采用本例的故障定位装置对 AT 供电牵引网进行故障定位的方法， 其步骤是 ： 0027 1) 电压信号采集 ： 在 AT 供电牵引网相距 0.5 1km 的杆塔上安装电磁感应故障 定位器1， 由定位器1的电磁感应线圈11实时感应牵引网电流产生的磁场的水平分量， 并将 其转换为电压信号， 再经电压放大电路 12 放大后输入单片机 13 ； 0028 2) 电压信号判别 ： 单片机 13 对输入的电压信号进行判别， 当输入的电压信号超过 设。
16、定阀值， 且其持续时间超出了设定时间， 则判定该定位器 1 所在位置的牵引网发生短路 故障， 发出故障预警信号 ； 0029 单片机13的设定阀值通常为该定位器正常状况下的平均值的3倍， 设定时间一般 为 20ms。 0030 3) 预警信号发送与处理 ： 单片机 13 发出故障预警信号后， 定位器 1 的 GSM 同步信 号发射模块 14 将故障预警信号及定位器 1 所在杆塔的属性信息上传至远程终端计算机 2， 由远程终端计算机 2 分析显示出故障发生的位置。 说 明 书 CN 102226829 A CN 102226837 A1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102226829 A 。