基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路rtu裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，包括主處理器，所述主處理器通過(guò)通信模塊與第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器及第四從處理器通信；所述第一從處理器的輸入端連接有多路電壓互感器；第二從處理器的輸入端連接多路電流互感器；第三從處理器的輸入端通過(guò)數(shù)字量輸入模塊連接多路光電隔離模塊；所述第四從處理器的輸出端通過(guò)數(shù)字量輸出模塊連接多路繼電器光電隔離模塊。為鐵路電力線路的故障排查提供了有效手段，大大縮短了故障查找時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速搶修，減少了故障停電時(shí)間，滿足鐵路電力供電可靠、經(jīng)濟(jì)合理、使用維護(hù)方便的要求。
【專利說(shuō)明】
基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及鐵路架空電力貫通線路在線故障識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及基于有源信 號(hào)的鐵路架空電力貫通線路故障檢測(cè)RTU裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)普速鐵路的電力供電系統(tǒng)一般采用經(jīng)調(diào)壓器的架空電力貫通線路供電方式， 其系統(tǒng)接地方式為中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地等小電流接地方式。該接線方式發(fā)生單 相接地故障后可繼續(xù)運(yùn)行，從而大大提高了電力線路的供電可用性。但是由于發(fā)生單相接 地后其非故障相對(duì)地電壓升高至1.73倍，其線路絕緣將承受較高電壓，所以當(dāng)故障超過(guò)2小 時(shí)后無(wú)法排除，仍然需要進(jìn)行停電，待故障排除后再送電投運(yùn)。
[0003] 目前，為了實(shí)現(xiàn)架空電力貫通線路單相接地故障的隔離，多通過(guò)具有用遠(yuǎn)程遙控 功能的RTU裝置，通過(guò)人工方式分段開合線路開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障定位和隔離，并通過(guò)人工巡線 確定故障點(diǎn)。這種方法操作步驟繁瑣，故障排查耗時(shí)多，無(wú)法適應(yīng)鐵路電力供電系統(tǒng)對(duì)供電 安全適用、供電可靠、經(jīng)濟(jì)合理、使用維護(hù)方便的要求。當(dāng)前，尚無(wú)有效的RTU裝置進(jìn)行小電 流接地系統(tǒng)的單相接地故障定位自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并將故障信號(hào)上送至調(diào)度中心后臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)故 障的自動(dòng)判斷，鐵路架空電力貫通線路故障的在線單相接地故障定位尚屬空白。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供了一種基于有源信號(hào)的鐵路架空 電力貫通線路RTU裝置，實(shí)現(xiàn)所處箱變低壓回路故障和負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)控，為鐵路電力線路的故 障排查提高了有效手段，大大縮短了故障查找時(shí)間。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0006] 基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，包括主處理器，所述主處理器通 過(guò)通信模塊與第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器及第四從處理器通信;所述第一 從處理器的輸入端連接有多路電壓互感器;第二從處理器的輸入端連接多路電流互感器； 第三從處理器的輸入端通過(guò)數(shù)字量輸入模塊連接多路光電隔離模塊;所述第四從處理器的 輸出端通過(guò)數(shù)字量輸出模塊連接多路繼電器光電隔離模塊。
[0007] 所述主處理器與二級(jí)存儲(chǔ)模塊連接，第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器 和第四從處理器分別與一個(gè)一級(jí)存儲(chǔ)模塊連接。
[0008] 所述電壓互感器設(shè)有6路。
[0009] 所述電流互感器設(shè)有48路。
[0010] 所述數(shù)字量輸入模塊連接96路光電隔離模塊。
[0011] 所述繼電器光電隔離模塊連接有48路。
[0012] 所述電壓互感器通過(guò)第一帶通濾波模塊和第一 AD高速采集模塊與所述第一從處 理器的輸入端連接。
[0013] 所述電流互感器通過(guò)第二帶通濾波模塊和第二AD高速采集模塊與所述第二從處 理器的輸入端連接。
[0014] -級(jí)存儲(chǔ)模塊每路有160個(gè)周波點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)容量;二級(jí)存儲(chǔ)模塊每路有6400個(gè)周 波點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)容量，保證每路波形40次的存儲(chǔ)容量。
[0015] 故障判斷原理:信號(hào)激勵(lì)裝置在架空電力貫通線路上加載特征信號(hào)后，該信號(hào)沿 架空電力貫通線路向負(fù)荷側(cè)傳播，并由接地點(diǎn)返回信號(hào)激勵(lì)裝置。當(dāng)RTU裝置處于信號(hào)激勵(lì) 裝置與故障點(diǎn)之間時(shí)，將檢測(cè)到該特征信號(hào)，單相接地故障點(diǎn)在其供電方向的下游方向，上 報(bào)故障報(bào)文。如果沒(méi)有激勵(lì)信號(hào)通過(guò)，RTU裝置檢測(cè)不到特征信號(hào)，則該線路單相接地故障 點(diǎn)在其供電方向的上游方向，不上報(bào)故障報(bào)文。
[0016] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0017] 本實(shí)用新型提出通過(guò)監(jiān)測(cè)自動(dòng)加載特征信號(hào)判斷鐵路架空電力貫通線路單相接 地故障的RTU裝置的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)利用特征信號(hào)在線監(jiān)測(cè)、半周積分算法和AD高速采樣技 術(shù)，能夠解決鐵路架空電力貫通線路單相接地故障的判斷、相間短路故障的判斷，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 所處箱變低壓回路故障錄波和負(fù)荷趨勢(shì)曲線的實(shí)時(shí)監(jiān)控。為鐵路電力線路的故障排查提高 了有效手段，大大縮短了故障查找時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速搶修，減少了故障停電時(shí)間，滿足鐵路 電力供電可靠、經(jīng)濟(jì)合理、使用維護(hù)方便的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為RTU裝置結(jié)構(gòu)示意圖 [0019]圖2為RTU裝置所處位置說(shuō)明圖；
[0020]圖3為半周積分算法原理示意圖。
[0021] 其中1.貫通架空電纜。
【具體實(shí)施方式】：
[0022]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明：
[0023]如圖1所示，基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，包括主處理器，所述 主處理器通過(guò)通信模塊與第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器及第四從處理器通 信;所述第一從處理器的輸入端連接有多路電壓互感器;第二從處理器的輸入端連接多路 電流互感器;第三從處理器的輸入端通過(guò)數(shù)字量輸入模塊連接多路光電隔離模塊;所述第 四從處理器的輸出端通過(guò)數(shù)字量輸出模塊連接多路繼電器光電隔離模塊。
[0024]主處理器和所有的從處理器由電源供電模塊為其供電。
[0025] 所述主處理器與二級(jí)存儲(chǔ)模塊連接，第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器 和第四從處理器分別與一個(gè)一級(jí)存儲(chǔ)模塊連接。
[0026]所述電壓互感器設(shè)有6路。所述電流互感器設(shè)有48路。所述數(shù)字量輸入模塊連接96 路光電隔離模塊。所述繼電器光電隔離模塊連接有48路。
[0027]所述電壓互感器通過(guò)第一帶通濾波模塊和第一 AD高速采集模塊與所述第一從處 理器的輸入端連接。所述電流互感器通過(guò)第二帶通濾波模塊和第二AD高速采集模塊與所述 第二從處理器的輸入端連接。
[0028] RTU裝置通過(guò)從處理器所配置的采樣模塊、和存儲(chǔ)模塊，其第一 AD高速采樣模塊和 第二AD高速采集模塊按照54路設(shè)計(jì)，總采樣頻率IMHz，每一路采樣頻率2kHz。對(duì)于回路50Hz 的工頻信號(hào)，保證在每一周波采用頻率打到40個(gè)點(diǎn)。一級(jí)存儲(chǔ)模塊按照每路160個(gè)周波點(diǎn)數(shù) 的存儲(chǔ)容量設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)運(yùn)算的容量。二級(jí)存儲(chǔ)模塊按照每路6400個(gè)周波點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)容 量設(shè)計(jì)，保證每路波形40次的存儲(chǔ)容量。從而，實(shí)現(xiàn)所在箱變低壓回路電壓、電流波形的采 集錄波和趨勢(shì)曲線采樣。
[0029] 如圖2所示，在使用時(shí)，RTU裝置安裝于貫通架空電纜1上的各點(diǎn)，貫通架空電纜1 一 般40至50公里，每10公里設(shè)置一處RTU裝置。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，信號(hào)激勵(lì)裝置向貫通 架空電纜1注入特征信號(hào)，在線路電源端配電所出線處設(shè)置特征信號(hào)加載脈沖寬度小于 50mS，幅值為正常負(fù)荷3倍的正弦特征信號(hào)波形。信號(hào)沿著線路傳播，并由單相接地故障點(diǎn) 流入大地，并返回到信號(hào)激勵(lì)裝置。位于信號(hào)激勵(lì)裝置和接地點(diǎn)之間的RTU裝置可檢測(cè)到該 波形。位于故障點(diǎn)下游的RTU裝置檢測(cè)不到該波形。RTU裝置通過(guò)通信通道將故障數(shù)據(jù)上傳 至調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)可以判斷出，故障點(diǎn)位于第一次收到反饋信 號(hào)的RTU和沒(méi)有收到信號(hào)的RTU之間。
[0030] 主處理、從處理器均配置通信模塊，可實(shí)現(xiàn)故障報(bào)文、錄波數(shù)據(jù)和趨勢(shì)曲線數(shù)據(jù)的 交換，并存儲(chǔ)至二級(jí)存儲(chǔ)模塊。并由主處理器將數(shù)據(jù)上送至調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)。
[0031] 本實(shí)用新型可以采用半周積分算法判定線路相間短路故障。如圖3所示，半周積分 算法的原理是一個(gè)正弦量在任意半個(gè)周期內(nèi)絕對(duì)值的積分為一常數(shù)。半周積分法需要的數(shù) 據(jù)窗長(zhǎng)度為l〇ms，算法本身有一定的濾波能力。偶次高頻分量的正負(fù)半周在工頻半周積分 中完全相互抵消，奇次諧波未能完全抵消，但其影響也小多了，但它不能抑制直流分量，故 采用加裝信號(hào)隔離采樣CT，削弱器影響。對(duì)于運(yùn)算精度要求不高的保護(hù)而言，使用該算法可 以提高保護(hù)在嚴(yán)重故障情況下的動(dòng)作速度。
[0032]半周積分算法的依據(jù)是一個(gè)正弦量在任意半個(gè)周期內(nèi)絕對(duì)值的積分為常數(shù)s，且 與采樣的起始角度無(wú)關(guān)。
[0034]即正弦函數(shù)半周積分與其幅值成正比。[0035] 式（1)的積分可以用梯形法則近似求出：
[0033] (1)
[0036] (,2)
[0037] 式中Uk--第K次米樣值；
[0038] N 一周期T內(nèi)的米樣點(diǎn)數(shù)；
[0039] Uk k = 0時(shí)的米樣值；
[0040] un/2--k = N/2 時(shí)的米樣值。
[0041] 求出積分值S后，應(yīng)用式(1)可求得幅值。
[0042] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，包括主處理器，所述主 處理器通過(guò)通信模塊與第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器及第四從處理器通信； 所述第一從處理器的輸入端連接有多路電壓互感器;第二從處理器的輸入端連接多路電流 互感器;第三從處理器的輸入端通過(guò)數(shù)字量輸入模塊連接多路光電隔離模塊;所述第四從 處理器的輸出端通過(guò)數(shù)字量輸出模塊連接多路繼電器光電隔離模塊。2. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述主處理器與二級(jí)存儲(chǔ)模塊連接，第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器和第四從處 理器分別與一個(gè)一級(jí)存儲(chǔ)模塊連接。3. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述電壓互感器設(shè)有6路。4. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述電流互感器設(shè)有48路。5. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述數(shù)字量輸入模塊連接96路光電隔離模塊。6. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述繼電器光電隔離模塊連接有48路。7. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述電壓互感器通過(guò)第一帶通濾波模塊和第一 AD高速采集模塊與所述第一從處理器的輸入 端連接。8. 如權(quán)利要求1所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述電流互感器通過(guò)第二帶通濾波模塊和第二AD高速采集模塊與所述第二從處理器的輸入 端連接。9. 如權(quán)利要求2所述的基于有源信號(hào)的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，一 級(jí)存儲(chǔ)模塊每路有160個(gè)周波點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)容量;二級(jí)存儲(chǔ)模塊每路有6400個(gè)周波點(diǎn)數(shù)的存 儲(chǔ)容量，保證每路波形40次的存儲(chǔ)容量。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK205427099SQ201620261374
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】聶曉峰, 李秋英, 劉海山, 奧鵬云
【申請(qǐng)人】北京東峰英杰科技有限公司