一种轨电位及杂散电流实时监测系统的制作方法

1.本发明属于轨电位及杂散电流监测领域，具体地涉及一种轨电位及杂散电流实时监测系统。


背景技术：

2.杂散电流是指在设计或规定回路以外流动的电流，也被称为“迷流”。杂散电流的成因是电流绝大部分经走行轨和回流线返回牵引变电所的负极，但有一小部分从轨道与地面绝缘不良的位置泄漏到地铁道床及周围土壤介质中。杂散电流会腐蚀走行轨及其附件、破坏钢筋混凝土结构、腐蚀对埋地管线。
3.通过对钢轨回流电流的监测和数据处理可以实现对钢轨杂散电流更为直观的监测，能够发现钢轨泄漏的薄弱环节并定位杂散电流泄漏发生位置，让运营人员及时有效的处理，从而降低杂散电流的隐患和危害。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种轨电位及杂散电流实时监测系统，通过对钢轨回流电流的监测和数据处理以解决杂散电流腐蚀走行轨及其附件、破坏钢筋混凝土结构、腐蚀对埋地管线等问题。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
6.一种轨电位及杂散电流实时监测系统，包括至少两个牵引所、隧道系统，所述牵引所内设有211馈线柜、212馈线柜、钢轨电位限制装置，所述211馈线柜、212馈线柜、钢轨电位限制装置内安装有电压/电流变送器，所述电压/电流变送器通过数据传输电路与直流变送器dcs100连接，所述直流变送器dcs100通过数据传输电路与第一录波装置tdr100连接，所述第一录波装置tdr100通过数据传输电路与交换机连接，所述交换机连接无线路由器并通过无线路由器与云端建立连接；
7.所述隧道系统包括上行轨、下行轨、上接触网、下接触网，所述上行轨与下接触网分别于所述钢轨电位限制装置连接；
8.所述牵引所中的正极母线均与所述下接触网连接，所述牵引所中的负极母线均分别与上行轨和下行轨连接；
9.所述上行轨和下行轨上各设有至少3个测量点，所述上行轨的测量点与所述下行轨的测量点一一对应，各所述测量点通过线缆与电压传感器连接，所述上行轨的测量点连接的电压传感器与所述下行轨的测量点连接的电压传感器一一对应，两个对应的所述电压传感器连接一个第二录波装置tdr100，所述第二录波装置通过无线路由器与所述云端连接；
10.所述牵引所中设有卫星钟，所述第一录波装置tdr100通过rs485线与卫星钟的485对时口连接，所述第二录波装置tdr100上设有光电转换模块，所述光电转换模块通过光纤与卫星钟的光纤口连接。
11.进一步地，所述上行轨、下行轨为钢轨，所述测量点焊接固定于所述上行轨或下行轨上。
12.进一步地，所述上行轨、下行轨、上接触网、下接触网互相平行设置。
13.进一步地，所述卫星钟通过屏蔽同轴电缆与天线连接。
14.进一步地，所述卫星钟通过天线与gps/北斗卫星建立连接。
15.进一步地，所述测量点处的电压传感器、第二录波装置tdr100安装于密封的箱体内。
16.进一步地，所述云端连接后台系统。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可以同步数据采集终端及底层各类数据采集算法、杂散电流评估方法来对轨电位及杂散电流进行实时监测，实现对接触网电流实时监控及统计分析、轨电位的实时监控及统计分析、负回流电流及损耗实时计算及统计分析、杂散电流评估与分析；本发明既能测量出区间内各点的轨电位状况，也能计算出区间内各点的杂散电流情况；本发明可以对采集数据历史值的最大值、最小值和发生时间的数据查询，对录波装置采集到的数据生成相关设备报表和数据报表，并对支持对相关设备进行在线管理服务；后台系统通过对数据进行分析并对异常状况进行智能预警，还可对系统使用人员进行权限管理设置，提高地铁安全运营水平。
附图说明
18.图1为本发明实施例一的系统示意及设备布局图；
19.图2为本发明实施例二的对时装置布局示意图。
20.附图标记：a
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直流变送器dcs100，b
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第一录波装置tdr100，c
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第二录波装置tdr100，d
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无线路由器，e
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电压传感器，f
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211馈线柜、g
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212馈线柜、h
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钢轨电位限制装置。
具体实施方式
21.以下结合附图及实施例对本发明作进一步阐述。
22.实施例一：
23.如图1所示，本发明的一种轨电位及杂散电流实时监测系统，包括牵引所a站、牵引所b站、隧道系统，其中牵引所a站与牵引所b站内均设有211馈线柜f、212馈线柜g、钢轨电位限制装置h，211馈线柜f、212馈线柜g、钢轨电位限制装置h内安装有电压/电流变送器，电压/电流变送器通过数据传输电路与直流变送器dcs100 a连接，直流变送器dcs100 a通过数据传输电路与第一录波装置tdr100b连接，第一录波装置tdr100b通过数据传输电路与交换机连接，交换机连接无线路由器d并通过无线路由器d与云端建立连接，其中，交换机优先采用tp
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link公司的型号为tl
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sg2008工业级交换机或具有同等性能的其它品牌的交换机，优先采用移动公司的流量为32g的4g/5g流量卡或具有同等性能的其它运营商的流量卡进行数据传输，无线路由器d优先选用采用赛诺联克公司的型号为slk
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e900
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lte的无线路由器或具有同等性能的其它品牌的无线路由器；
24.隧道系统包括上行轨、下行轨、上接触网、下接触网，其中上行轨、下行轨、上接触网、下接触网互相平行设置，上行轨与下接触网分别于钢轨电位限制装置h连接；
25.将牵引所a站与牵引所b站中的正极母线均各与下接触网连接，将牵引所a站与牵
引所b站中的负极母线均分别与上行轨和下行轨连接；
26.在上行轨和下行轨上各设有三个测量点，测量点的数量越多，测量结果来说就越精确，上行轨的测量点与下行轨的测量点一一对应，测量点焊接固定于上行轨或下行轨上，测量点各通过线缆与电压传感器连接，上行轨的测量点连接的电压传感器e与下行轨的测量点连接的电压传感器e一一对应，两个对应的电压传感器连接一个第二录波装置tdr100 c，第二录波装置c通过无线路由器d与云端连接；
27.牵引所a站与牵引所b站中各设有卫星钟，第一录波装置tdr100 c通过rs485线与卫星钟的485对时口连接进行b码对时，第二录波装置tdr100 c上设有光电转换模块，光电转换模块通过光纤与b站中的卫星钟的光纤口连接，光电转换模块的作用是把光信号转换成电信号给第二录波装置tdr100 c进行b码对时。
28.卫星钟连接gps/北斗卫星。
29.测量点处的装置安装于密封的箱体内，目的是对电压传感器e、第二录波装置tdr100 c等装置进行防水、防尘的处理。
30.测量设备布局：
31.牵引所a站内的211馈线柜f、212馈线柜g、钢轨电位限制装置h内的电压/电流变送器通过直流变送器dcs100 a把数据传输到第一录波装置tdr100 b，第一录波装置tdr100 b把数据传输到交换机，交换机通过无线路由器d把数据上传到云端，后台通过读取云端数据并对数据进行分析；在牵引所b站内的211馈线柜f、212馈线柜g、钢轨电位限制装置h内安装电压/电流变送器，通过直流变送器dcs100 a把数据传输到第一录波装置tdr100 b，第一录波装置tdr100b把数据传输到交换机，交换机通过无线路由器d把数据上传到云端，后台通过读取云端数据并对数据进行分析。
32.在牵引所a站与牵引所b站之间的隧道内上行、下行轨道上各选择3个点作为测量点，一共6个测量点。在轨道上的6个测量点处通过在钢轨焊接并引出一根线缆，线缆连接到电压传感器e上，其中电压传感器采用维博公司的型号为wbv023yb0的传感器，电压传感器把数据传输到第二录波装置tdr100 c，第二录波装置tdr100直接通过无线路由器d把数据上传到云端，后台通过读取云端数据并对数据进行分析。
33.对时装置布局：
34.在牵引所a站和牵引所b站各自布置一台卫星钟，从卫星钟的485对时口引出rs485线给牵引所a站和牵引所b站内的第一录波装置tdr100 b进行b码对时，另外，再从卫星钟的光纤口引出光纤到隧道里的第二录波装置tdr100 c中。由于录波装置tdr100无光口，无法直接接受光纤进行对时，故在隧道里的第二录波装置tdr100 c上加装一个光电转换模块，把光信号转换成电信号给第二录波装置tdr100 c对时。
35.后台系统：
36.对于现场采集到的电气量数据上传到云端服务器来说，有两个途径：
37.1.站内：第一录波装置tdr100 b的网口连接到交换机的网口，交换机通过4g无线路由器把数据上传到云端；
38.2.隧道内：第二录波装置tdr100 c直接通过4g/5g无线路由器把数据上传到云端。
39.对于后台系统来说，站内数据及轨道内数据都集中在一个平台上，进行集中管理和统一展示。在云端部署的轨电位与杂散电流分析系统通过以太网获取设备中的实时数
据，实时数据在云端数据库存储，生成历史数据，云端系统通过专门的轨电位与杂散电流算法对其获取到的数据进行计算与分析，从而得出轨电位与杂散电流的分布情况，为地铁运营提供参考与辅助决策。
40.实施例二：
41.测量点的数量越多精确度越高，在实施例二中，我们选择了5个测量点作为测量，对杂散电流的测量精度得到进一步的提升。
42.如图2所示，在上行轨和下行轨上各设有5个测量点，上行轨的测量点与下行轨的测量点一一对应，测量点焊接固定于上行轨或下行轨上，各测量点通过线缆与电压传感器连接，上行轨的测量点所连接的电压传感器e和下行轨的测量点所连接的电压传感器e一一对应，两个对应的电压传感器e连接一个第二录波装置tdr100，第二录波装置tdr100 c通过无线路由器d与云端连接；
43.牵引所a站与牵引所b站中各设有卫星钟，第一录波装置tdr100 b通过rs485线与卫星钟的485对时口连接进行b码对时，第二录波装置tdr100 c上设有光电转换模块，光电转换模块通过光纤与a站中的卫星钟的光纤口连接，光电转换模块的作用是把光信号转换成电信号给第二录波装置tdr100 c进行b码对时。
44.卫星钟通过屏蔽同轴电缆与天线连接，卫星钟通过天线与gps/北斗卫星建立连接。