铁路贯通线路电缆运行状态监测装置的制作方法

本实用新型属于铁路贯通线路电缆在线监测领域，具体说是一种铁路贯通线路电缆运行状态监测装置。

背景技术：

铁路上的贯通线用来直接为铁路各车站电气集中设备及区间自闭信号点提供可靠、不间断电源的电力线路。

铁路贯通线路电缆运行状态监测技术的应用是实现状态检修的有效手段之一，在线预警是在运行电压下对电缆的运行状态进行检测，真实反应了电缆绝缘水平。外护套绝缘状态监测是利用钢铠上环流值，来判断电缆外护套绝缘状态。并且利用通讯技术实时提报检修和相关人员，即达到事故之前计划检修，避免事故扩大和不必要的经济损失。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种实现铁路贯通线路电缆运行状态监测，针对电缆的暂态接地故障和外护套故障，提出一种电缆的运行状态监测装置，对铁路贯通线路电缆损毁前的暂态接地故障，实时在线预警，便于供电部门提前或有计划检修，避免因电缆突发故障造成停电。通过实时监测电缆金属护层的工频电流及其变化量，可以及时发现电缆金属护层的绝缘故障。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：铁路贯通线路电缆运行状态监测装置，包括被测铁路贯通线路电缆、壳体和电源单元，其特征在于：壳体内设置高速信号采集单元、低速信号采集单元和处理系统，在被测铁路贯通线路电缆的金属屏蔽层接地导体分别设置高频传感器和低频传感器，高频传感器和低频传感器的输出端分别连接高速信号采集单元和低速信号采集单元，电源单元的输出端连接处理系统的电源端口。

高速信号采集单元包括信号调理器A、高速A/D转换器和高速比较器，低速信号采集单元包括信号调理器B和低速A/D转换器，所述的处理系统包括FPGA、动态存储器和处理器，高频传感器的输出端连接信号调理器A的输入端，信号调理器A的输出端分别通过高速A/D转换器和高速比较器连接FPGA的信号输入端，低频传感器的输出端连接信号调理器B的输入端，信号调理器B的输出端通过低速A/D转换器连接FPGA的信号输入端，FPGA的数据端设置连接存储器，其输出端连接处理器的数据端。低频传感器为低频电流传感器，其截止频率为50Hz。高频传感器为高频电流传感器，其截止频率不低于2MHz。所述高速信号采集单元的采样频率不低于2MHz。

其中优选方案是：

所述的处理器的通讯端通过以太网芯片连接网络。通过以太网将数据以网络通讯方式上传到上位机。使用者除了在单机上监测运行状态外，还可以通过网络汇集、单一调用，分析和处理。

所述的处理系统的输入端设置变电站电压采集单元，所述的变电站电压采集单元包括在变电站母线二次侧PT的开口三角处安装电压传感器、信号调理器C和A/D转换器，A/D转换器连接FPGA的信号输入端。电压传感器采集变电站母线二次侧PT开口三角电压信号，经信号调理电路进行增益调整送给A/D转换器。

本实用新型铁路贯通线路电缆运行状态监测装置所具有的有益效果是：通过在被测铁路贯通线路电缆的金属屏蔽层接地导体设置本装置,可以实现：

1、可以实现铁路贯通线路电缆在线故障预警，并且能明确指示故障点距离；

2、可以实现铁路贯通线路电缆外护套绝缘状态监测；

3、可以监测供电变压器零序电压变化，以减少装置误报率；

4、不改变电缆运行方式和结构，不占用现有系统资源,在电缆接地导体上安装高频电流传感器和低频电流传感器，安全可靠；

5、装置具有GPS通讯、组网通讯、数据交换与上传的功能，可作为铁路供电上位机系统平台前端监测设备使用，配置灵活。

附图说明

图1本实用新型的高速信号采集和数据处理系统的原理方框图；

图2中FPGA实施例的内部原理方框图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1、图2所示，铁路贯通线路电缆运行状态监测装置，包括被测铁路贯通线路电缆、壳体和电源单元，壳体内设置高速信号采集单元、低速信号采集单元和处理系统，在被测铁路贯通线路电缆的金属屏蔽层接地导体分别设置高频传感器和低频传感器，高频传感器和低频传感器的输出端分别连接高速信号采集单元和低速信号采集单元，电源单元的输出端连接处理系统的电源端口。

高速信号采集单元包括信号调理器A、高速A/D转换器和高速比较器，低速信号采集单元包括信号调理器B和低速A/D转换器，所述的处理系统包括FPGA、动态存储器和处理器，高频传感器的输出端连接信号调理器A的输入端，信号调理器A的输出端分别通过高速A/D转换器和高速比较器连接FPGA的信号输入端，低频传感器的输出端连接信号调理器B的输入端，信号调理器B的输出端通过低速A/D转换器连接FPGA的信号输入端，FPGA的数据端设置连接存储器，其输出端连接处理器的数据端。

处理器的通讯端通过以太网芯片连接网络。通过以太网将数据以网络通讯方式上传到上位机。使用者除了在单机上监测运行状态外，还可以通过网络汇集、单一调用，分析和处理。

铁路供电上位机系统平台的输出端设置显示器和蜂鸣器。可以直观的读取数据和提醒报警。

FPGA即可编程逻辑门阵，包括高速A/D接口、门限逻辑控制、动态随机存储器接口、命令寄存器和处理器接口，其模块结构方式为普通现有技术。使用时，高速A/D接口连接高速A/D转换器的输出端，门限逻辑控制连接高速比较器，动态存储器接口连接动态存储器DRAM，处理器接口连接处理器的输入端。

工作原理和使用过程：

在铁路贯通线路电缆线路的金属屏蔽层接地导体上，穿过高频电流传感器，接入一个高频电流传感器和一个低频(50Hz)电流传感器，该传感器的输出接到在线预警监测装置，该监测装置由超高速信号采集、低速信号采集和数据处理系统等构成。

由高频传感器采集到的截止频率大于2MHz的电磁暂态信号，经信号调理电路进行增益调整和低通滤波送给高速模数转换和高速比较器。由低频传感器采集到的截止频率为50Hz的低频工频信号，经信号调理电路进行增益调整和低通滤波送给低速模数转换。在现场可编程逻辑门阵的控制下根据高速比较器的输出决定是否启动高速模数转换和存储，中央处理器通过中断得到数据有效信息，经过算法处理，通过以太网将数据以网络通讯方式上传到上位机。

实施例2：

在实施例1的基础上，处理系统的输入端设置变电站电压采集单元，所述的变电站电压采集单元包括在变电站母线二次侧PT的开口三角处安装电压传感器、信号调理器C和A/D转换器，A/D转换器连接FPGA的信号输入端。由电压传感器采集变电站母线二次侧PT开口三角电压信号，经信号调理电路进行增益调整送给A/D转换器。

本实用新型中提及的处理器和FPGA的设置、输入、存储和使用，为普通计算机专业人员所掌握。