[发明专利]牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引回流技术领域，具体为一种牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统。

背景技术

电气化铁路以其高效、节能、环保等优点，已经成为交通运输与出行的重要方式。同时铁路也是国家的重要经济命脉，其安全可靠的运营，对国家的政治、经济、国防都有着重大影响。电气化铁路牵引回流系统通过钢轨、大地、保护线以及综合贯通地线等作为主要回流路径，牵引变电所作为电气化铁路的核心基础设施，上述回流支路将在牵引变电所内集中接地箱处与接地网相连。一方面，上述牵引回流支路异常或者故障将造成回流不畅或者分配不合理，不但容易造成局部回流线缆过载甚至烧断，还可导致钢轨电位抬升影响通信信号设备正常工作。此外，若大地回流过大，还对沿线埋地金属管线造成交流腐蚀。特别是近年来我国大量高速铁路客运专线的建成，其牵引变电所承载的供电负荷与短路容量是常规电气化铁路的数倍，需要保证牵引回流在各支路内通畅且合理分配。另一方面，为了保护所内包括牵引变压器在内的众多电气设备安全运行，同时防止雷击和保护运行人员的人身安全，牵引变电所内电气设备会通过接地引线与接地网相连进行有效接地。我国牵引变电所接地网大都采用镀锌扁钢作为接地导体，其抗腐蚀能力较差，牵引变电所接地网流过大量的牵引回流容易产生严重的交流腐蚀，接地电阻增大，接地性能降低。可见，牵引变电所的接地系统性能良好与否是确保电气化铁路安全运行的一个重要因素。因此，开展电气化铁路牵引变电所牵引回流与接地性能在线监测具有重要现实意义和工程应用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统，可用于牵引变电所的牵引回流系统及接地网运行状态监测、评估分析与故障诊断，为电气化铁路牵引变电所接地回流系统状态维修与安全运行提供了重要技术支撑。技术方案如下：

一种牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统，包括牵引回流系统采集装置5、接地引下线数据采集装置6、地表电位分布采集装置7、土壤数据采集装置8和在线状态辨识装置12；

牵引变电所内的牵引回流各路径电流互感器1连接到牵引回流系统采集装置5，在直接供电方式下实时记录接地网回流I_G、钢轨及回流线回流I_R的回流分布，在自耦变压器供电方式下还实时记录综合贯通地线回流I_ZG和保护线回流I_PW的回流分布；牵引变电所牵引回流各支路实时电流及回流系数储存于牵引回流分布数据库9中，为牵引回流系统故障诊断提供依据；

牵引变电所内的电气设备接地引下线电压互感器2连接到接地引下线数据采集装置6，实时测量牵引变压器接地引下线电位U_T、断路器接地引下线电位U_S和隔离开关接地引下线电位U_G的电位分布，或实时测量牵引变压器接地引下线与断路器接地引下线电位差U_T-S、牵引变压器接地引下线与隔离开关接地引下线电位差U_T-G，及断路器接地引下线与隔离开关接地引下线电位差U_S-G的电位分布；牵引变电所内电气设备接地引下线实时电位及分布系数储存于电气设备接地引下线电位分布数据库10中，为接地网故障诊断提供依据；

接地网上方地表电位参比电极3连接到地表电位分布采集装置7，实时测量接地网上方地表电位分布；牵引变电所接地网上方地表实时电位储存于接地网上方地表电位分布数据库11中，为接地网故障定位提供数据支持；

土壤数据采集装置8测量接地网络埋设区域土壤电阻率ρ；

在线状态辨识装置12根据牵引回流系统采集装置5、接地引下线数据采集装置6、地表电位分布采集装置7、土壤数据采集装置8、牵引回流分布数据库9、电气设备接地引下线电位分布数据库10和接地网上方地表电位分布数据库11中的数据得到牵引回流与接地性能评估结果，并输出至牵引变电所接地网三维可视化信息系统13。

一种牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断方法，基于同步测试数据和牵引变电所历史运行数据库，诊断步骤如下：

步骤1：读入某一时刻牵引变电所牵引回流系统各支路电流，包括接地网回流I_G、钢轨及回流线回流I_R，若在自耦变压器供电方式下还读入综合贯通地线回流I_ZG和保护线回流I_PW；