基于有源信号的铁路架空电力贯通线路rtu装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，包括主处理器，所述主处理器通过通信模块与第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器及第四从处理器通信；所述第一从处理器的输入端连接有多路电压互感器；第二从处理器的输入端连接多路电流互感器；第三从处理器的输入端通过数字量输入模块连接多路光电隔离模块；所述第四从处理器的输出端通过数字量输出模块连接多路继电器光电隔离模块。为铁路电力线路的故障排查提供了有效手段，大大缩短了故障查找时间，实现了快速抢修，减少了故障停电时间，满足铁路电力供电可靠、经济合理、使用维护方便的要求。
【专利说明】
基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及铁路架空电力贯通线路在线故障识别领域，尤其涉及基于有源信 号的铁路架空电力贯通线路故障检测RTU装置。
【背景技术】
[0002] 我国普速铁路的电力供电系统一般采用经调压器的架空电力贯通线路供电方式， 其系统接地方式为中性点不接地、经消弧线圈接地等小电流接地方式。该接线方式发生单 相接地故障后可继续运行，从而大大提高了电力线路的供电可用性。但是由于发生单相接 地后其非故障相对地电压升高至1.73倍，其线路绝缘将承受较高电压，所以当故障超过2小 时后无法排除，仍然需要进行停电，待故障排除后再送电投运。
[0003] 目前，为了实现架空电力贯通线路单相接地故障的隔离，多通过具有用远程遥控 功能的RTU装置，通过人工方式分段开合线路开关，实现故障定位和隔离，并通过人工巡线 确定故障点。这种方法操作步骤繁琐，故障排查耗时多，无法适应铁路电力供电系统对供电 安全适用、供电可靠、经济合理、使用维护方便的要求。当前，尚无有效的RTU装置进行小电 流接地系统的单相接地故障定位自动监测，并将故障信号上送至调度中心后台，以实现故 障的自动判断，铁路架空电力贯通线路故障的在线单相接地故障定位尚属空白。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种基于有源信号的铁路架空 电力贯通线路RTU装置，实现所处箱变低压回路故障和负荷实时监控，为铁路电力线路的故 障排查提高了有效手段，大大缩短了故障查找时间。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] 基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，包括主处理器，所述主处理器通 过通信模块与第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器及第四从处理器通信;所述第一 从处理器的输入端连接有多路电压互感器;第二从处理器的输入端连接多路电流互感器； 第三从处理器的输入端通过数字量输入模块连接多路光电隔离模块;所述第四从处理器的 输出端通过数字量输出模块连接多路继电器光电隔离模块。
[0007] 所述主处理器与二级存储模块连接，第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器 和第四从处理器分别与一个一级存储模块连接。
[0008] 所述电压互感器设有6路。
[0009] 所述电流互感器设有48路。
[0010] 所述数字量输入模块连接96路光电隔离模块。
[0011] 所述继电器光电隔离模块连接有48路。
[0012] 所述电压互感器通过第一带通滤波模块和第一 AD高速采集模块与所述第一从处 理器的输入端连接。
[0013] 所述电流互感器通过第二带通滤波模块和第二AD高速采集模块与所述第二从处 理器的输入端连接。
[0014] -级存储模块每路有160个周波点数的存储容量;二级存储模块每路有6400个周 波点数的存储容量，保证每路波形40次的存储容量。
[0015] 故障判断原理:信号激励装置在架空电力贯通线路上加载特征信号后，该信号沿 架空电力贯通线路向负荷侧传播，并由接地点返回信号激励装置。当RTU装置处于信号激励 装置与故障点之间时，将检测到该特征信号，单相接地故障点在其供电方向的下游方向，上 报故障报文。如果没有激励信号通过，RTU装置检测不到特征信号，则该线路单相接地故障 点在其供电方向的上游方向，不上报故障报文。
[0016] 本实用新型的有益效果是：
[0017] 本实用新型提出通过监测自动加载特征信号判断铁路架空电力贯通线路单相接 地故障的RTU装置的实现方法。通过利用特征信号在线监测、半周积分算法和AD高速采样技 术，能够解决铁路架空电力贯通线路单相接地故障的判断、相间短路故障的判断，同时实现 所处箱变低压回路故障录波和负荷趋势曲线的实时监控。为铁路电力线路的故障排查提高 了有效手段，大大缩短了故障查找时间，实现了快速抢修，减少了故障停电时间，满足铁路 电力供电可靠、经济合理、使用维护方便的要求。
【附图说明】
[0018] 图1为RTU装置结构示意图 [0019]图2为RTU装置所处位置说明图；
[0020]图3为半周积分算法原理示意图。
[0021] 其中1.贯通架空电缆。
【具体实施方式】：
[0022]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
[0023]如图1所示，基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，包括主处理器，所述 主处理器通过通信模块与第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器及第四从处理器通 信;所述第一从处理器的输入端连接有多路电压互感器;第二从处理器的输入端连接多路 电流互感器;第三从处理器的输入端通过数字量输入模块连接多路光电隔离模块;所述第 四从处理器的输出端通过数字量输出模块连接多路继电器光电隔离模块。
[0024]主处理器和所有的从处理器由电源供电模块为其供电。
[0025] 所述主处理器与二级存储模块连接，第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器 和第四从处理器分别与一个一级存储模块连接。
[0026]所述电压互感器设有6路。所述电流互感器设有48路。所述数字量输入模块连接96 路光电隔离模块。所述继电器光电隔离模块连接有48路。
[0027]所述电压互感器通过第一带通滤波模块和第一 AD高速采集模块与所述第一从处 理器的输入端连接。所述电流互感器通过第二带通滤波模块和第二AD高速采集模块与所述 第二从处理器的输入端连接。
[0028] RTU装置通过从处理器所配置的采样模块、和存储模块，其第一 AD高速采样模块和 第二AD高速采集模块按照54路设计，总采样频率IMHz，每一路采样频率2kHz。对于回路50Hz 的工频信号，保证在每一周波采用频率打到40个点。一级存储模块按照每路160个周波点数 的存储容量设计，保证数据运算的容量。二级存储模块按照每路6400个周波点数的存储容 量设计，保证每路波形40次的存储容量。从而，实现所在箱变低压回路电压、电流波形的采 集录波和趋势曲线采样。
[0029] 如图2所示，在使用时，RTU装置安装于贯通架空电缆1上的各点，贯通架空电缆1 一 般40至50公里，每10公里设置一处RTU装置。当发生单相接地故障时，信号激励装置向贯通 架空电缆1注入特征信号，在线路电源端配电所出线处设置特征信号加载脉冲宽度小于 50mS，幅值为正常负荷3倍的正弦特征信号波形。信号沿着线路传播，并由单相接地故障点 流入大地，并返回到信号激励装置。位于信号激励装置和接地点之间的RTU装置可检测到该 波形。位于故障点下游的RTU装置检测不到该波形。RTU装置通过通信通道将故障数据上传 至调度中心监控系统，调度中心监控系统通过可以判断出，故障点位于第一次收到反馈信 号的RTU和没有收到信号的RTU之间。
[0030] 主处理、从处理器均配置通信模块，可实现故障报文、录波数据和趋势曲线数据的 交换，并存储至二级存储模块。并由主处理器将数据上送至调度中心监控系统。
[0031] 本实用新型可以采用半周积分算法判定线路相间短路故障。如图3所示，半周积分 算法的原理是一个正弦量在任意半个周期内绝对值的积分为一常数。半周积分法需要的数 据窗长度为l〇ms，算法本身有一定的滤波能力。偶次高频分量的正负半周在工频半周积分 中完全相互抵消，奇次谐波未能完全抵消，但其影响也小多了，但它不能抑制直流分量，故 采用加装信号隔离采样CT，削弱器影响。对于运算精度要求不高的保护而言，使用该算法可 以提高保护在严重故障情况下的动作速度。
[0032]半周积分算法的依据是一个正弦量在任意半个周期内绝对值的积分为常数s，且 与采样的起始角度无关。
[0034]即正弦函数半周积分与其幅值成正比。[0035] 式（1)的积分可以用梯形法则近似求出：
[0033] (1)
[0036] (,2)
[0037] 式中Uk--第K次米样值；
[0038] N 一周期T内的米样点数；
[0039] Uk k = 0时的米样值；
[0040] un/2--k = N/2 时的米样值。
[0041] 求出积分值S后，应用式(1)可求得幅值。
[0042] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1. 基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，包括主处理器，所述主 处理器通过通信模块与第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器及第四从处理器通信； 所述第一从处理器的输入端连接有多路电压互感器;第二从处理器的输入端连接多路电流 互感器;第三从处理器的输入端通过数字量输入模块连接多路光电隔离模块;所述第四从 处理器的输出端通过数字量输出模块连接多路继电器光电隔离模块。2. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述主处理器与二级存储模块连接，第一从处理器、第二从处理器、第三从处理器和第四从处 理器分别与一个一级存储模块连接。3. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述电压互感器设有6路。4. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述电流互感器设有48路。5. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述数字量输入模块连接96路光电隔离模块。6. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述继电器光电隔离模块连接有48路。7. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述电压互感器通过第一带通滤波模块和第一 AD高速采集模块与所述第一从处理器的输入 端连接。8. 如权利要求1所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，所 述电流互感器通过第二带通滤波模块和第二AD高速采集模块与所述第二从处理器的输入 端连接。9. 如权利要求2所述的基于有源信号的铁路架空电力贯通线路RTU装置，其特征是，一 级存储模块每路有160个周波点数的存储容量;二级存储模块每路有6400个周波点数的存 储容量，保证每路波形40次的存储容量。
【文档编号】G01R31/02GK205427099SQ201620261374
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】聂晓峰, 李秋英, 刘海山, 奥鹏云
【申请人】北京东峰英杰科技有限公司