[发明专利]高铁地磁感应电流监测方法及装置

摘要

本发明公开了属于高铁电气系统的监测技术领域的一种高铁地磁感应电流监测方法及装置。高铁地磁暴侵害监测记录装置包括在牵引变电所内接入三相电源的牵引主变压器、设置了牵引回流收集的接地箱；接地箱为独立箱式结构，内部汇集了连接两轨条的扼流变压器中点引线、PW保护线和贯通地线的牵引回流导线，并与牵引变压器接地极相连。GIC取样信号存在干扰，采用小波分析法对时域和频域窗窗口大小可变的局部化分析，则有效的去除信号中局部高频噪声干扰。本发明的装置包括信号采集传感器、同步信号采集卡和工控计算机三部分。设计的装置有阈值报警功能，并能在监测量越过限值时发出报警信号，以便及时了解地磁暴对铁路系统的影响。通过一段时间的监测，记录的牵引变压器直流偏磁电流，为高铁牵引供电系统安全运行分析提供数据。

主权项

一种高铁地磁感应电流监测方法，其特征在于，采用高铁地磁暴侵害监测记录装置，记录导致牵引网和轨道电路受到影响的各监测点的监测量；监测的变量包括牵引主变压器、AT所自耦变压器的直流电流，在监测量越过限值时发出报警信号，以便及时了解地磁暴对铁路系统的影响；具体实现方案如下：1)GIC监测点选择，所述高铁地磁暴侵害监测记录装置包括在牵引变电所内接入三相电源的牵引主变压器、设置了牵引回流收集的接地箱；接地箱为独立箱式结构，内部汇集了连接两轨条的扼流变压器中点引线、PW保护线和贯通地线的牵引回流导线，并与牵引变压器接地极相连，用于经正馈线回流的少数牵引电流的回流；在牵引变电所内不允许安装铁路系统外设备，于是在接地箱内与牵引主变压器接地极、钢轨连接的电缆或铜排上安装霍尔传感器,霍尔传感器选择在牵引供电系统二次侧安装，以及钢轨的引接线上，用于监测牵引网和轨道电路钢轨中的GIC大小，不会对列车的运行造成影响；2)高铁GIC信号的提取，与牵引电流及各次谐波相比较，取样信号中GIC幅值很小，以及各种干扰噪声的存在，使得取样信号具有较低信噪比；若只通过传统的低通滤波器滤除噪声，信号中的有用成分也会模糊掉，采用小波分析法对时域和频域窗窗口大小可变的局部化分析，则有效的去除信号中局部高频噪声干扰，小波去噪的步骤为小波分解、阈值处理小波系数和重构信号，用于边界的处理与滤波、时频分析、信噪分离与提取弱信号，快速傅立叶变换分解出GIC信号；3)数据采集与处理，数据采集和处理模块是以高铁GIC阈值和磁暴特征作为启动及分析处理判据，实现对高铁GIC波形录制和数据记录，具体信号采集和处理如下：(1)在牵引变电所内，四台牵引变压器接地相中的每个接地相为2路直流信号，共有2*4＝8路直流信号，由于普通磁电式传感器无法测量0.1‑0.001Hz的准直流信号，而霍尔传感器能采集到的信号频率范围很宽，则用霍尔传感器进行直流信号采集；(2)钢轨回流中共2路直流信号，测量的信号为钢轨回路中流经扼流变压器的直流信号，用于分析该直流对扼流变压器的影响；(3)上述采集到的直流信号为模拟信号，需先经过信号调理板将接入的模拟信号转变成数据采集卡的适宜的处理形式，即将输入的模拟信号接入采集卡进行A/D转换成数字信号和滤除干扰信号；后对输入的模拟量进行采样、量化和编码后得到数字信号，再传输到嵌入式工控机，并采用数字信号处理方法进行分析处理，显示结果数据；4)数据存储和管理，采集的数字信号经处理后会被传输到存储服务器，方便用户的分析和查询，便于管理，存储服务器属于后端部分，而在前端部分，工控机的大容量存储单元负责临时采集和存储数据，并定时清空存储单元里面的数据。