专利名称：一种杂散电流监测排流控制方法
技术领域：
本发明涉及ー种杂散电流监测排流控制方法，尤其涉及一种地铁杂散电流监测排流控制方法。
背景技术：
城市地铁和轻轨系统的供电通常采用直流供电，利用列车走行钢轨作为工作电流返回线。由于工作电流在钢轨上回流的时候，钢轨会对大地形成电位差，因此非常容易产生从钢轨到大地的泄露电流，即杂散电流。杂散电流会对地铁走行钢轨和地下各种钢结构产生非常巨大的腐蚀作用。在实际工程中杂散电流难以直接測量，一般采用间接测量的办法来反映杂散电流的泄露情況。地铁系统结构钢与金属设备受杂散电流腐蚀的危险性指标，是由结构钢或埋地钢结构表面流向周围电解质的电流密度来确定的。该电流密度越大，则 钢铁受到的腐蚀速度也越大。由于金属发生电化学腐蚀时，金属表面会产生对地的电位极化，因而工程中通常通过测量该极化电压偏移来判断金属受腐蚀的情況。世界各国对地铁杂散电流的监测一般都是基于极化电压监测的方法。具体就是在地铁建设初期埋设永久性參比电极，通过杂散电流传感器测量埋地金属结构与參比电极之间的电位差来反映地铁杂散电流的泄露情况以及腐蚀情況。目前常用的杂散电流防护方法是采用排流法。具体就是在地铁建设初期安装排流系统。排流系统由在地下埋设的排流网和安装在变电所内的排流柜组成，在必要的时候根据相关标准来控制排流柜，将杂散电流通过排流系统进行排流。杂散电流的泄露与铁轨系统的建设和损毁情况、地铁列车的运行情况、大地土壌系统的分布情况以及天气等不确定因素有很大关系。目前，相关的杂散电流监测排流系统或者采取简单的开关式排流方法，这种方法根据监测系统监测到的极化电压大小来开通或切断排流拒。具体方法是当监测系统监测到的极化电压大于标准规定的O. 5V后开通排流柜进行排流。这种方法无法根据杂散电流的泄露大小进行杂散电流的排流，往往会出现过排流和欠排流现象，因此，无法有效的保护各种埋地钢结构；或者采用智能型排流柜，通过监测接入排流柜内的结构钢和整流器负母极电压来控制排流柜的投入，其投入与运行相对独立，是否运行与监测系统没有直接的关系。这种监测排流措施使得监测系统与排流系统之间没有真正意义上的关联，失去了监测系统的意义，而排流柜内监测到的极化电压仅为某一点的极化电压，不能真正有效反映全变电所区间内杂散电流泄露情况，因此也无法避免过排流和欠排流现象，从而无法有效保护各种埋地钢结构。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种杂散电流监测排流控制方法，能精确监测杂散电流泄露情況，并自动采取措施排除杂散电流，解决现有技术不能真正有效反映杂散电流泄露情况，也无法避免过排流和欠排流现象，从而无法有效保护各种埋地钢结构的问题。本发明的目的是这样实现的，ー种杂散电流监测排流控制方法，通过传感器采集结构钢与參比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，根据泄漏杂散电流大小计算出排流装置方波占空比后，发送控制方波占空比信息给排流装置进行排流。所述监测装置利用杂散电流排流算法控制排流装置进行排流，所述杂散电流排流算法为设变电所附近等距离安设3个传感器，可测得3个位置的极化电压Upl、Up2、Up3和轨构电压Ugpl、Ugp2、Ugp3，另外，由排流柜可测得变电所负母极处极化电压为UpO,变电所负母极处轨构电压为UgpO。设1、2、3号传感器对应位置的轨道电流为II、12、13。对应的排流网上泄漏的杂散电流为Isl、Is2、Is3。监测装置发送给排流柜的控制方波占空比为
权利要求
1.ー种杂散电流监测排流控制方法，其特征在于通过传感器采集结构钢与參比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，根据泄漏杂散电流大小计算出排流装置方波占空比后，发送控制方波占空比信息给排流装置进行排流。
2.如权利要求I所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述监测装置利用杂散电流排流算法控制排流装置进行排流，所述杂散电流排流算法为 设变电所附近等距离安设3个传感器，可测得3个位置的极化电压Upl、Up2、Up3和轨构电压Ugpl、Ugp2、Ugp3，另外，由排流柜可测得变电所负母极处极化电压为UpO,变电所负母极处轨构电压为UgpO。设1、2、3号传感器对应位置的轨道电流为II、12、13。对应的排流网上泄漏的杂散电流为Isl、Is2、Is3。
监测装置发送给排流柜的控制方波占空比为
3.如权利要求I或2所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于通过监测排流控制系统完成，所述监测排流控制系统包括监测装置和传感器且通过数据转接器连接，所述监测装置与排流装置连接；所述传感器负责采集參比电极的电位、结构钢极化电压及所述结构钢与钢轨之间的轨钢电压，并将采集到的数据上传给所述数据转接器；所述监测装置接收所述数据转接器传来的数据后利用杂散电流排流算法计算泄漏杂散电流，并控制排流装置实现排流；所述监测装置与排流装置的通信接ロ为485通信处理电路A，所述监测装置与传感器的通信接ロ为CAN通信处理电路A。
4.如权利要求3所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述监测装置包括主控芯片I，所述主控芯片I为单片机，内嵌UART接ロ电路和CAN接ロ电路；所述监测装置通过所述UART接ロ电路与485通信处理电路A连接，通过所述CAN接ロ电路与CAN通信处理电路A连接。
5.如权利要求4所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述监测装置还包括键盘电路、FLASH存储器处理电路和时钟芯片处理电路，所述单片机还内嵌I2C接ロ电路、SPI接ロ电路；所述单片机与所述键盘电路通过I2C接ロ电路连接、与所述FLASH存储器处理电路通过所述SPI接ロ电路连接且通过外部数据接ロ电路与所述时钟芯片处理电路连接。
6.如权利要求5所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述监测装置还包括液晶显示处理电路和串ロ转以太网通信处理电路，所述单片机通过所述UART接ロ电路与所述串ロ转以太网通信处理电路连接，通过外部数据及控制接ロ电路与所述液晶显示处理电路连接。
7.如权利要求3所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述传感器包括主控芯片II、数据采集电路和CAN通信处理电路B ;所述主控芯片II为单片机，所述数据采集电路包括信号隔离电路、信号调理电路及自校正电路且与单片机的模数转换器连接，所述CAN通信处理电路B与单片机的CAN通信电路接ロ连接。
8.如权利要求3所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述数据转换器包括CAN通信处理电路C和主控芯片III，所述主控芯片III为单片机，所述CAN通信处理电路C与所述主控芯片III的CAN通信电路接ロ连接。
9.如权利要求3所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述排流装置包括排流柜，所述排流柜包括主控芯片IV、485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路，所述主控芯片IV为单片机，所述485通信处理电路D、电压采集处理电路及排流柜杂散电流排流控制电路与所述主控芯片IV连接；所述电压采集处理电路通过模数转化器与所述主控芯片IV连接；所述485通信处理电路D通过UART电路接ロ与所述主控芯片IV连接。
10.如权利要求4-9任一项所述的杂散电流监测排流控制方法，其特征在于所述单片机的型号为C8051F040。
全文摘要
一种杂散电流监测排流控制方法，通过传感器采集结构钢与参比电极之间的极化电压Up、结构钢与轨道之间的轨构电压Ugp，并将采集到的数据通过数据转接器上传给监测装置，所述监测装置根据接收到的数据采用二次函数分布曲线方法计算泄漏杂散电流，根据泄漏杂散电流大小计算出排流装置方波占空比后，发送控制方波占空比信息给排流装置进行排流。本发明的控制方法可以准确计算出轨道系统泄露的杂散电流，采用拓扑式结构的监测排流控制系统实时监测轨道沿线的杂散电流泄露情况并自动完成排流，克服了现有开关式排流和智能型排流柜独立排流所带来的欠排流和过排流问题，能很好的监测排除轨道交通运行中所产生的杂散电流，对埋地钢结构提供有效的保护。
文档编号G05B19/042GK102692885SQ201210150268
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者乔世杰, 杨媛, 谌冬, 高勇 申请人:西安理工大学