基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路rtu裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于有源信號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數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數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間，實現了快速搶修，減少了故障停電時間，滿足鐵路電力供電可靠、經濟合理、使用維護方便的要求。
【專利說明】
基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及鐵路架空電力貫通線路在線故障識別領域，尤其涉及基于有源信 號的鐵路架空電力貫通線路故障檢測RTU裝置。
【背景技術】
[0002] 我國普速鐵路的電力供電系統一般采用經調壓器的架空電力貫通線路供電方式， 其系統接地方式為中性點不接地、經消弧線圈接地等小電流接地方式。該接線方式發生單 相接地故障后可繼續運行，從而大大提高了電力線路的供電可用性。但是由于發生單相接 地后其非故障相對地電壓升高至1.73倍，其線路絕緣將承受較高電壓，所以當故障超過2小 時后無法排除，仍然需要進行停電，待故障排除后再送電投運。
[0003] 目前，為了實現架空電力貫通線路單相接地故障的隔離，多通過具有用遠程遙控 功能的RTU裝置，通過人工方式分段開合線路開關，實現故障定位和隔離，并通過人工巡線 確定故障點。這種方法操作步驟繁瑣，故障排查耗時多，無法適應鐵路電力供電系統對供電 安全適用、供電可靠、經濟合理、使用維護方便的要求。當前，尚無有效的RTU裝置進行小電 流接地系統的單相接地故障定位自動監測，并將故障信號上送至調度中心后臺，以實現故 障的自動判斷，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。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供了一種基于有源信號的鐵路架空 電力貫通線路RTU裝置，實現所處箱變低壓回路故障和負荷實時監控，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間。
[0005] 為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：
[0006] 基于有源信號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數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 輸出端通過數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存儲模塊連接，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一級存儲模塊連接。
[0008] 所述電壓互感器設有6路。
[0009] 所述電流互感器設有48路。
[0010] 所述數字量輸入模塊連接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] -級存儲模塊每路有160個周波點數的存儲容量;二級存儲模塊每路有6400個周 波點數的存儲容量，保證每路波形40次的存儲容量。
[0015] 故障判斷原理:信號激勵裝置在架空電力貫通線路上加載特征信號后，該信號沿 架空電力貫通線路向負荷側傳播，并由接地點返回信號激勵裝置。當RTU裝置處于信號激勵 裝置與故障點之間時，將檢測到該特征信號，單相接地故障點在其供電方向的下游方向，上 報故障報文。如果沒有激勵信號通過，RTU裝置檢測不到特征信號，則該線路單相接地故障 點在其供電方向的上游方向，不上報故障報文。
[0016] 本實用新型的有益效果是：
[0017] 本實用新型提出通過監測自動加載特征信號判斷鐵路架空電力貫通線路單相接 地故障的RTU裝置的實現方法。通過利用特征信號在線監測、半周積分算法和AD高速采樣技 術，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，同時實現 所處箱變低壓回路故障錄波和負荷趨勢曲線的實時監控。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間，實現了快速搶修，減少了故障停電時間，滿足鐵路 電力供電可靠、經濟合理、使用維護方便的要求。
【附圖說明】
[0018] 圖1為RTU裝置結構示意圖 [0019]圖2為RTU裝置所處位置說明圖；
[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。
【具體實施方式】：
[0022]下面結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明：
[0023]如圖1所示，基于有源信號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數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數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存儲模塊連接，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一級存儲模塊連接。
[0026]所述電壓互感器設有6路。所述電流互感器設有48路。所述數字量輸入模塊連接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裝置通過從處理器所配置的采樣模塊、和存儲模塊，其第一 AD高速采樣模塊和 第二AD高速采集模塊按照54路設計，總采樣頻率IMHz，每一路采樣頻率2kHz。對于回路50Hz 的工頻信號，保證在每一周波采用頻率打到40個點。一級存儲模塊按照每路160個周波點數 的存儲容量設計，保證數據運算的容量。二級存儲模塊按照每路6400個周波點數的存儲容 量設計，保證每路波形40次的存儲容量。從而，實現所在箱變低壓回路電壓、電流波形的采 集錄波和趨勢曲線采樣。
[0029] 如圖2所示，在使用時，RTU裝置安裝于貫通架空電纜1上的各點，貫通架空電纜1 一 般40至50公里，每10公里設置一處RTU裝置。當發生單相接地故障時，信號激勵裝置向貫通 架空電纜1注入特征信號，在線路電源端配電所出線處設置特征信號加載脈沖寬度小于 50mS，幅值為正常負荷3倍的正弦特征信號波形。信號沿著線路傳播，并由單相接地故障點 流入大地，并返回到信號激勵裝置。位于信號激勵裝置和接地點之間的RTU裝置可檢測到該 波形。位于故障點下游的RTU裝置檢測不到該波形。RTU裝置通過通信通道將故障數據上傳 至調度中心監控系統，調度中心監控系統通過可以判斷出，故障點位于第一次收到反饋信 號的RTU和沒有收到信號的RTU之間。
[0030] 主處理、從處理器均配置通信模塊，可實現故障報文、錄波數據和趨勢曲線數據的 交換，并存儲至二級存儲模塊。并由主處理器將數據上送至調度中心監控系統。
[0031] 本實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 算法的原理是一個正弦量在任意半個周期內絕對值的積分為一常數。半周積分法需要的數 據窗長度為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 采用加裝信號隔離采樣CT，削弱器影響。對于運算精度要求不高的保護而言，使用該算法可 以提高保護在嚴重故障情況下的動作速度。
[0032]半周積分算法的依據是一個正弦量在任意半個周期內絕對值的積分為常數s，且 與采樣的起始角度無關。
[0034]即正弦函數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內的米樣點數；
[0039] Uk k = 0時的米樣值；
[0040] un/2--k = N/2 時的米樣值。
[0041] 求出積分值S后，應用式(1)可求得幅值。
[0042] 上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新 型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領 域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范 圍以內。
【主權項】
1. 基于有源信號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數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數字量輸出模塊連接多路繼電器光電隔離模塊。2. 如權利要求1所述的基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述主處理器與二級存儲模塊連接，第一從處理器、第二從處理器、第三從處理器和第四從處 理器分別與一個一級存儲模塊連接。3. 如權利要求1所述的基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述電壓互感器設有6路。4. 如權利要求1所述的基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述電流互感器設有48路。5. 如權利要求1所述的基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，所 述數字量輸入模塊連接96路光電隔離模塊。6. 如權利要求1所述的基于有源信號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. 如權利要求1所述的基于有源信號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. 如權利要求1所述的基于有源信號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. 如權利要求2所述的基于有源信號的鐵路架空電力貫通線路RTU裝置，其特征是，一 級存儲模塊每路有160個周波點數的存儲容量;二級存儲模塊每路有6400個周波點數的存 儲容量，保證每路波形40次的存儲容量。
【文檔編號】G01R31/02GK205427099SQ201620261374
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】聶曉峰, 李秋英, 劉海山, 奧鵬云
【申請人】北京東峰英杰科技有限公司