专利名称：和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及和谐型电力机车高压电压互感器领域，具体涉及一种和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪。
背景技术：
近年来，新型和谐型电力机车由于具有输出功率大、自动化程度高、故障率低等优点，在我国铁路运输部门运输逐步取代传统的内燃机车和韶山型电力机车地位，成为铁路主干线运输的主力机车。和谐型机车经过近几年的大规模运用，也逐步暴露出一些设计、工艺和制造上的一些质量问题。这些问题会造成高压互感器自身绝缘降低、内部绕组短路等故障，产生高压互感器爬电、炸裂等现象，引起供电所跳闸，断网事故频繁发生，不仅严重破坏正常的行车秩序，而且会危及行车安全。例如，2011年南昌铁路局和谐型机车发生多起高压电压互感器故障，造成机车及弓网事故，严重影响行车安全。机车上高压电压互感器主要用于对机车供电电网电压进行监测。监测常用的结构有两种，一种是油浸式高压电压互感器；另一种是干式高压电压互感器。和谐型机车所用的监测装置结构是后者。从高压电压互感器损坏现象看，和谐机车监测装置出现的故障主要有两种情况，一种是 硅橡胶绝缘子爬电闪烙击穿；另一种是高压电压互感器原边线圈短路烧损。硅橡胶绝缘子爬电闪烙击穿的主要原因如下:(1)由于电网电压波动，瞬间峰值过大；
(2)硅橡胶绝缘子表面污损；(3)设计制造缺陷。高压电压互感器原边线圈短路烧损的主要原因如下:⑴电网电压波动，瞬间峰值过大；⑵同一区间内，多种机车运行，电网供电品质劣化，高频谐波分量大；⑶设计制造缺陷。对于第一种故障，厂家通过改进设计制造水平，提高爬电距离和性能，用户经常清洗绝缘子表面油污、灰尘等，收到了一定的效果。对于第二种故障，由于各型机车高压互感器因厂家、采用的工艺及绝缘介质等的不同，其绝缘、耐压性能都不尽相同，因此如何判断高压互感器工作状态是否正常成为确保安全、预防事故的重要课题。铁路部门因此开展过专项的技术讨论及故障预防措施，防止事故的产生。而目前国内外还没有对高压互感器故障产生机理及预警系统进行全面研究。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是:提供一种和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，对和谐型电力机车高压互感器中的故障隐患进行监测。本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为:和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，其特征在于:它包括信号采集模块、中央处理模块、状态显示模块和报警输出模块；其中信号采集模块的输出端与中央处理模块的输入端连接，状态显示模块和报警输出模块分别与中央处理模块的输出端连接；所述的信号采集模块包括:用于检测互感器原边电流的跟踪型电流传感器、用于检测副边电压的跟踪型电压传感器、用于检测温度信号的温度传感器、以及用于将传感器检测到的模拟信号转换为中央处理模块能够识别的数字信号的模数转换模块。按上述方案，所述的跟踪型电流传感器选用穿心式电流传感器，且直接套在机车电压互感器原边接地端铜线上。按上述方案，所述的跟踪型电压传感器并联在电压互感器副边。按上述方案，它还包括串联在降弓回路中的执行部件，执行部件的控制端与中央处理模块的输出端连接。按上述方案，所述的执行部件为继电器，继电器的常闭触点串联在降弓回路中，继电器的控制线圈与中央处理模块的输出端连接。高压电压互感器故障的过程是原边线圈工作状态逐渐恶化的过程，直到损坏高压电压互感器及输电线路。如果我们能在高压电压互感器工作状态逐渐恶化的期间，设计出一套能检测到这种恶化趋势的监视系统，并发出报警信号，就可以避免机车因此而导致的事故发生。本实用新型正是基于此故障产生的机理，对故障产生的过程进行实时监控，并根据网压变化及互感器运行状态，运用合理的故障判定算法，判定高压互感器的工作状态。当检测到互感器运行状态异常时，监控装置的中央处理模块就将异常信号输送至机车控制电路。机车控制电路控制监控装置完成跳主断及降弓等一系列保护动作，从而避免了因高压互感器自身绝缘降低、内部绕组短路等而造成高压互感器爬电、炸裂情况的发生。本实用新型的有益效果为:1、通过采用本实用新型结构，提高了检测和谐型电力机车高压互感器的原边电流信号、副边电压信号的精度，增强了是否存在故障隐患的判断能力，能有效的做出故障报警，为准备处理故障争取宝贵时间，大大提高了铁路运输的安全性。2、采用计算机自动化控制技术处理检测数据，并实时监测给出高压互感器的运行状态，在合理分析故 障隐患的同时，还可实现人性化的语音提示报警保护。3、当故障严重时，还可通过增加的执行部件自动控制降弓风缸放风，实现快速降弓，提高系统安全性。
图1为本实用新型实施例的结构框图。图2为信号采集模块框图。图3为传感器在机车中的安装位置示意图。 图中:I一跟踪型电流传感器，2—数字温度传感器，3—跟踪型电压传感器，4一高压电压互感器原边，5—第一接线端子，6—高压电压互感器，7—第二接线端子，8—高压电压互感器副边。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪包括信号采集模块、中央处理模块(本实施例中为微处理器)、状态显示模块(本实施例中为一个显示屏尺寸为4寸的液晶显示屏，主要显示高压互感器的运行时的状态和温度值)和报警输出模块；其中信号采集模块的输出端与中央处理模块的输入端连接，状态显示模块和报警输出模块分别与中央处理模块的输出端连接；所述的信号采集模块包括:用于检测原边电流的跟踪型电流传感器、用于检测副边电压的跟踪型电压传感器、用于检测温度信号的温度传感器、以及用于将传感器检测到的模拟信号转换为中央处理模块能够识别的数字信号的模数转换模块。在本实施例中，跟踪型电流传感器选用穿心式电流传感器，且直接套在机车电压互感器原边接地端铜线上；跟踪型电压传感器并联在电压互感器副边。可选的，为了提高安全性能，本监测仪还包括串联在降弓回路中的执行部件，执行部件的控制端与中央处理模块的输出端连接。本实施例中执行部件为继电器，继电器的常闭触点串联在降弓回路中，继电器的控制线圈与中央处理模块的输出端连接。本实施例中，供电电源取自机车直流110伏特蓄电池电源，经电源模块后降压成检测系统各部分所需电压；模数转换器转换后的数字信号传送至中央微处理器，微处理器根据输入信号变化，运用编写好的故障判定算法，判断输入信号是否存在异常。若时异常信号，则输出控制信号到报警输出模块。报警输出模块完成报警，当信号严重异常时，微处理器通过控制串接在降弓回路中的继电器常闭接点，自动控制降弓风缸放风，实现快速降弓；若不是异常信号，就输出控制信号到显示模块。如图2所示，高压电压互感器的原边电流经过跟踪型电流传感器测量，并以0 — 20毫安的电信号送至模数转换模块；副边电流经过跟踪型电压传感器测量，也以0 — 20毫安的电信号送至模数转换模块；高压电压互感器的温度经过数字温度传感器测量，以数字代码形式送至微处理器(CPU)。如图3所示，将跟踪型电压传感器3直接套在机车电压互感器副边8接地端铜软线上，检测高压电压互感器6的副边电压。副边电压取自副边150伏特电压输出端子，通过电缆和第二接线端子7与模数转换模块连接；跟踪型电流传感器I串联在电压互感器原边4，检测高压电压互感器6的原边电流，其输出信号通过电缆和第一接线端子5送至模数转换模块，转换成数字信号后送入 微处理器；数字温度传感器2采集到的高压电压互感器6的温度信号直接是数字信号，无需转换直接输入到微处理器。
权利要求1.和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，其特征在于:它包括信号采集模块、中央处理模块、状态显示模块和报警输出模块；其中信号采集模块的输出端与中央处理模块的输入端连接，状态显示模块和报警输出模块分别与中央处理模块的输出端连接； 所述的信号采集模块包括:用于检测互感器原边电流的跟踪型电流传感器、用于检测副边电压的跟踪型电压传感器、用于检测温度信号的温度传感器、以及用于将传感器检测到的模拟信号转换为中央处理模块能够识别的数字信号的模数转换模块。
2.根据权利要求1所述的和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，其特征在于:所述的跟踪型电流传感器选用穿心式电压传感器，且直接套在机车电压互感器原边接地端铜线上。
3.根据权利要求1所述的和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，其特征在于:所述的跟踪型电压传感器并联在电压互感器副边。
4.根据权利要求1或2或3所述的和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，其特征在于:它还包括串联在降弓回路中的执行部件，执行部件的控制端与中央处理模块的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，其特征在于:所述的执行部件为继电器，继电器的常闭触点串联在降弓回路中，继电器的控制线圈与中央处理模块的输出端连接 。
专利摘要本实用新型提供和谐型电力机车高压互感器隐患监测仪，包括信号采集模块、中央处理模块、状态显示模块和报警输出模块；信号采集模块的输出端与中央处理模块的输入端连接，状态显示模块和报警输出模块分别与中央处理模块的输出端连接；信号采集模块包括用于检测原边电流的跟踪型电流传感器、用于检测副边电压的跟踪型电压传感器、用于检测温度信号的温度传感器、以及用于将传感器检测到的模拟信号转换为中央处理模块能够识别的数字信号的模数转换模块。通过采用本实用新型结构，提高了检测和谐型电力机车高压互感器的原边电流、副边电压信号的精度，能有效做出故障报警，为准备处理故障争取宝贵时间，大大提高了铁路运输的安全性。
文档编号G01R35/02GK203133265SQ20132010525
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者余先涛, 詹煜, 张晶, 刘恒超 申请人:武汉理工大学