一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统，在接触网支持立柱上安装湿度传感器和信号采集模块，立柱上安装有泄露电流采集装置，该装置可将绝缘子产生的泄露电流检测出来，湿度传感器负责采集绝缘子所处环境的湿度，信号采集模块将湿度和泄露电流参数进行收集、处理，将检测信息发送给机车上的信号接收模块，机载处理设备将馈电线的网压及与污秽相关的信息处理，当机车到达车站内上，通过站内通信系统将绝缘子污秽信息通过网络传送到牵引供电段。本发明采用绝缘子泄露电流来在线监测，每个检测模块都有自己地址，将对应的地址和数据传送数据接收处理部分并将绝缘子信息反馈给牵引供电部门，及时清扫绝缘子，避免发生污秽闪络事故。
【专利说明】-种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于铁道供电【技术领域】，尤其涉及一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系 统。
【背景技术】
[0002] 绝缘子是铁道供电线路的重要设备，我国现有的铁道供电系统中还没有绝缘子污 秽情况实时信息监测，当绝缘子污染严重时，会发生闪络，最终导致短路跳闸事故，致使列 车停运。因此研制监测绝缘子污秽状况的设备，实时提供绝缘子表面污染数据和预报警服 务，对铁道供电网稳定运行意义重大。现行国内外绝缘子参数检测有三类：
[0003] 1、预测方法
[0004] 通过对铁路沿线接触网绝缘子积污状况的观测，寻找影响绝缘子积污速率的主要 因素；根据不同地区的积污速率，绘制出铁路线的积污速率分布情况，预测绝缘子污染的程 度。这种方法取决于原始数据和专家个人技术，数据库数量大、计算时间长、预测机理不易 确定。
[0005] 2、绝缘子泄露电流在线检测
[0006] 通过实时在线监测绝缘子泄漏电流判断绝缘子状态，采用GPRS/GMS数据通信，运 用GPS定位系统，引入模糊算法的专家报警系统，实现对绝缘子污秽的在线检测。该方法能 够较准确的实现绝缘子污秽检测，但这种方法对检测系统的电源要求较高，在铁路供电沿 线没有低压电源，只能采用电池加光伏发电配合，但光伏发电受光照和太阳能电池板表面 的污染程度影响，会导致供电的不稳定性，使系统的检测数据可靠性下降。同时，由于铁道 供电的接触网的网压有一定的变化，可能导致测量的泄露电流反映出来的污秽程度会有很 大的偏差，最终使测量错误。
[0007] 3、绝缘子表面污秽图像检测
[0008] 通过实时在线监测绝缘子表面污秽图像来判断绝缘子污秽程度，采用GPRS/GMS 数据通信，运用GPS定位系统，引入模糊算法的专家报警系统，实现对绝缘子污秽的在线检 测。该方法进行图像采集、比较来判断污秽程度，相对以上两种方法是最准确的。由于绝缘 子的外形，这种方法也不观测到绝缘子各部分表面的图像，有可能导致漏判，同时数据传输 大和处理复杂，导致对设备的计算能力和电源都有很高的要求，不适合大面积的使用。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统，旨在解决我国现 有的铁道供电系统中还没有绝缘子污秽情况实时信息监测，当绝缘子污染严重时，会发生 闪络，最终导致短路跳闸事故，致使列车停运的问题。
[0010] 本发明是这样实现的，一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统由铁路沿线绝缘子 状态检测部分和车内机载数据接收处理部分组成；
[0011] 所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统在接触网支持立柱上安装湿度传感器 和信号采集模块，在接触网支持弯臂等绝缘子靠近立柱侧安装泄露电流采集装置，该装置 可将绝缘子产生的泄露电流检测出来，湿度传感器负责采集绝缘子所处环境的湿度，信号 采集模块将湿度和泄露电流参数进行收集、处理，将有用的信息通过HRF905无线收发模块 发送给机车上的信号接收模块；
[0012] 在机车上安装信号接收模块和机载处理设备，信号接收模块接收信号采集模块发 送的信息，该信息传送给机载处理设备，机载处理设备将馈电线的网压及与污秽相关的信 息进行记录、分析、打印处理，当机车到达车站内上，通过站内通信系统将绝缘子污秽信息 通过网络传送到牵引供电段。
[0013] 进一步，所述的绝缘子状态检测部分包括绝缘子泄露电流采集装置、信号采集模 块、湿度传感器、太阳能电池板、充电设备、蓄电池、无线收发器、以及CPU处理单元；
[0014] 信号采集模块的电源由太阳能电池板与蓄电池加锂电池双电源进行供电，采用电 源管理模块进行管理，当蓄电池电源不足或出现故障时，自动切换到锂电池供电状态；
[0015] 泄露电流采集装置安放在绝缘子的接地侧，采用电磁隔离，将泄露电流与信号采 集模块相隔离，把泄露电流变成4-20MA的标准工业信号传送给信号采集模块中的A/D转换 电路，然后该数字信息由CPU处理单元进行处理；
[0016] 湿度传感器安放在绝缘子的附近，用于检测环境湿度参数，湿度传感器将湿度信 号转换成4-20MA的标准工业信号传送给信号采集模块中的A/D转换电路，然后该数字信息 由CPU处理单元进行处理；
[0017] nRF905无线收发模块负责将采集的信息向机车车载信号接收模块发送，当机车通 过该设备时，机车车载信号接收模块发送一个唤醒信号，让nRF905无线收发模块开始发送 数据。
[0018] 进一步，所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统中的泄露电流采集装置有2 个，第一泄露电流采集装置检测水平绝缘子上的泄露电流，第二泄露电流采集装置检测倾 斜放置的绝缘子的泄露电流。
[0019] 进一步，所述的车内机载数据接收处理部分包括电源、信号接收模块、机载处理设 备、人机操作面板；
[0020] 电源由机车的DC110V供电，将110V通过开关电源变换成24V的电源给各个部件 供电；
[0021] 信号接收模块由nRF905无线收发模块构成，该部分负责向检测部分发送唤醒信 号，同时将检测部分发送的信息进行收集；
[0022] 机载处理设备负责发送唤醒命令，以及接收信息，并通过车载GPS定位系统、接触 网压检测系统将机车的位置及对应的网压信息传送给CPU处理单元，处理单元对采集的各 种信息进行分析、处理、存储；
[0023] 人机操作面板可以进行污秽程度的设定，如果达到了污秽程度，处理单元发生命 令，可在人机操作面板上进行报警提示，相关人员进行必要的处理。
[0024] 本发明采用绝缘子泄露电流来在线监测，每个检测模块都有自己地址，将对应的 地址和数据传送到运行在该线路的机车数据接收模块上，该机车上的数据接收处理部分将 绝缘子信息反馈给牵引供电部门，及时的清扫绝缘子，避免发生污秽闪络事故，减少了数据 采集部分对电源的要求，同时不需要增加 GPS定位设备，可采用机车上的GPS定位设备，使 设备的价格下降，减少了对电源的要求，同时检测绝缘子所处电压的参数来判别污秽程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施例提供的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统的结构示意图；
[0026] 图2是本发明实施例提供的绝缘子状态检测部分工作原理示意图；
[0027] 图3是本发明实施例提供的车内机载数据接收处理部分工作原理示意图；
[0028] 图中：1、信号采集模块；2、湿度传感器；3、泄露电流采集装置；4、信号接收模块； 5、机载处理设备；6、太阳能电池板；7、立柱。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0030] 本发明是这样实现的，一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统由铁路沿线绝缘子 状态检测部分和车内机载数据接收处理部分组成；
[0031] 所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统在接触网支持立柱7上安装湿度传感 器1和信号采集模块2,在接触网支持弯臂等绝缘子靠近立柱7侧安装泄露电流采集装置 3,该装置可将绝缘子产生的泄露电流检测出来，湿度传感器2负责采集绝缘子所处环境的 湿度，信号采集模块1将湿度和泄露电流参数进行收集、处理，将有用的信息通过HRF905无 线收发模块发送给机车上的信号接收模块4 ;
[0032] 在机车上安装信号接收模块4和机载处理设备5，信号接收模块4接收信号采集模 块1发送的信息，该信息传送给机载处理设备5,机载处理设备5将馈电线的网压及与污秽 相关的信息进行记录、分析、打印处理，当机车到达车站内上，通过站内通信系统将绝缘子 污秽信息通过网络传送到牵引供电段，段内工作人员根据反映的信息对污秽的绝缘子进行 巡查并清扫等工作，以保证可靠的供电。
[0033] 进一步，所述的绝缘子状态检测部分包括绝缘子泄露电流采集装置3、信号采集模 块1、湿度传感器2、太阳能电池板6、充电设备、蓄电池、无线收发器、以及CPU处理单元；
[0034] 信号采集模块1的电源由太阳能电池板6与蓄电池加锂电池双电源进行供电，采 用电源管理模块进行管理，当蓄电池电源不足或出现故障时，自动切换到锂电池供电状态， 保证电源能可靠的供电，使电源运行在最低功耗模式；
[0035] 泄露电流采集装置3安放在绝缘子的接地侧，采用电磁隔离，将泄露电流与信号 采集模块相隔离，把泄露电流变成4-20MA的标准工业信号传送给信号采集模块中的A/D转 换电路，然后该数字信息由CPU处理单元进行处理；
[0036] 湿度传感器2安放在绝缘子的附近，用于检测环境湿度参数，湿度传感器将湿度 信号转换成4-20MA的标准工业信号传送给信号采集模块中的A/D转换电路，然后该数字信 息由CPU处理单元进行处理；
[0037] nRF905无线收发模块负责将采集的信息向机车车载信号接收模块4发送，当机车 通过该设备时，机车车载信号接收模块4发送一个唤醒信号，让nRF905无线收发模块开始 发送数据，这样就可以不需要一直发送信号，减少了模块电源的损耗。
[0038] 进一步，即使在同一个环境下，由于绝缘子放置方位不同，污秽的程度也会不同， 所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统中的泄露电流采集装置有2个，第一泄露电流采 集装置检测水平绝缘子上的泄露电流，第二泄露电流采集装置检测倾斜放置的绝缘子的泄 露电流。
[0039] 进一步，所述的车内机载数据接收处理部分包括电源、信号接收模块4、机载处理 设5备、人机操作面板；
[0040] 电源由机车的DC110V供电，避免机车在分相时断电影响设备的运行，将110V通过 开关电源变换成24V的电源给各个部件供电；
[0041] 信号接收模块4由nRF905无线收发模块构成，该部分负责向检测部分发送唤醒信 号，同时将检测部分发送的信息进行收集。
[0042] 机载处理设备5负责发送唤醒命令，以及接收信息，并通过车载GPS定位系统、接 触网压检测系统将机车的位置及对应的网压信息传送给CPU处理单元，处理单元对采集的 各种信息进行分析、处理、存储。
[0043] 人机操作面板可以进行污秽程度的设定，如果达到了污秽程度，处理单元发生命 令，可在人机操作面板上进行报警提示，相关人员进行必要的处理。
[0044] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种铁道供电绝缘子污秽在线检测系统，其特征在于，所述的铁道供电绝缘子污秽 在线检测系统由铁路沿线绝缘子状态检测部分和车内机载数据接收处理部分组成； 所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统在接触网支持立柱上安装湿度传感器和信 号采集模块，在接触网支持弯臂等绝缘子靠近立柱侧安装泄露电流采集装置，该装置可将 绝缘子产生的泄露电流检测出来，湿度传感器负责采集绝缘子所处环境的湿度，信号采集 模块将湿度和泄露电流参数进行收集、处理，将有用的信息通过HRF905无线收发模块发送 给机车上的信号接收模块； 在机车上安装信号接收模块和机载处理设备，信号接收模块接收信号采集模块发送的 信息，该信息传送给机载处理设备，机载处理设备将馈电线的网压及与污秽相关的信息进 行记录、分析、打印处理，当机车到达车站内上，通过站内通信系统将绝缘子污秽信息通过 网络传送到牵引供电段。
2. 如权利要求1所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统，其特征在于，所述的绝缘 子状态检测部分包括绝缘子泄露电流采集装置、信号采集模块、湿度传感器、太阳能电池 板、充电设备、蓄电池、无线收发器、以及CPU处理单元； 信号采集模块的电源由太阳能电池板与蓄电池加锂电池双电源进行供电，采用电源管 理模块进行管理，当蓄电池电源不足或出现故障时，自动切换到锂电池供电状态； 泄露电流采集装置安放在绝缘子的接地侧，采用电磁隔离，将泄露电流与信号采集模 块相隔离，把泄露电流变成4-20MA的标准工业信号传送给信号采集模块中的A/D转换电 路，然后该数字信息由CPU处理单元进行处理； 湿度传感器安放在绝缘子的附近，用于检测环境湿度参数，湿度传感器将湿度信号转 换成4-20MA的标准工业信号传送给信号采集模块中的A/D转换电路，然后该数字信息由 CPU处理单元进行处理； nRF905无线收发模块负责将采集的信息向机车车载信号接收模块发送，当机车通过 该设备时，机车车载信号接收模块发送一个唤醒信号，让nRF905无线收发模块开始发送数 据。
3. 如权利要求2所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统，其特征在于，所述的铁道 供电绝缘子污秽在线检测系统中的泄露电流采集装置有2个，第一泄露电流采集装置检测 水平绝缘子上的泄露电流，第二泄露电流采集装置检测倾斜放置的绝缘子的泄露电流。
4. 如权利要求1所述的铁道供电绝缘子污秽在线检测系统，其特征在于，所述的车内 机载数据接收处理部分包括电源、信号接收模块、机载处理设备、人机操作面板； 电源由机车的DC110V供电，将110V通过开关电源变换成24V的电源给各个部件供电； 信号接收模块由nRF905无线收发模块构成，该部分负责向检测部分发送唤醒信号，同 时将检测部分发送的信息进行收集； 机载处理设备负责发送唤醒命令，以及接收信息，并通过车载GPS定位系统、接触网压 检测系统将机车的位置及对应的网压信息传送给CPU处理单元，处理单元对采集的各种信 息进行分析、处理、存储； 人机操作面板可以进行污秽程度的设定，如果达到了污秽程度，处理单元发生命令，可 在人机操作面板上进行报警提示，相关人员进行必要的处理。
【文档编号】G01D21/02GK104061963SQ201410272381
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】谢永超, 严俊, 张莹, 石金艳, 钟燕科 申请人:湖南铁道职业技术学院