[发明专利]电气化铁路接触网线夹过热故障智能诊断方法及在线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障诊断及预警方法，特别涉及一种电气化铁路接触网线夹过热故障智能诊断方法及在线监测系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展和铁路大面积提速，电力机车技术水平及运行速度得以不断提高，对铁路牵引供电安全提出了越来越高的要求；尤其是近年来运行时速达到350km/h以上的高铁，对牵引供电安全的要求更加苛刻，一旦出现供电故障，其后果将不堪设想。保障牵引供电设备安全稳定运行，为电力机车提供可靠、稳定的电力供给，对铁路平稳、安全运行具有十分重要的意义。

广泛分布于铁路接触网的各类供电导线线夹，数量众多，在长期运行过程中，因老化或接触电阻过大而发热。由于这些发热部位的温度没有得到及时有效的监测而无法及时维护，往往导致设备损坏和停电等事故的发生，严重影响铁路运输的正常运行。特别是近年来铁路运输任务的不断加重以及动车组开行密度加大等因素，接触网设备因过热导致的电气烧伤现象已愈发突出，由于这类烧伤问题不易于发现，危害性很大，防治接触网设备发生电气烧伤故障已成为确保接触网供电安全和铁路行车安全的一个重要内容。因此，如何实现这些关键节点的温度监测，尽早发现存在的故障隐患，防止出现过热损坏故障，成为铁路供电部门的工作重点和一大难题。

对于接触网，由于其沿铁路分布，其长度达数千公里，需要进行温度监测的电连接点十分分散，用于测温的常用手段如手持红外测温计、红外成像仪以及光纤测温方式等都难以实际应用。目前，对于如此大范围的温度监测，普遍采用示温蜡片的方式进行，即在电接触表面涂一层随温度变化颜色的发光材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围，这种方法准确度低、可靠性差，不能进行定量分析，参考应用价值小。另外，示温蜡片在使用中很容易脱落，每年都需要更换，维护巡视工作量大，维护时需停运相关设备，这对于铁路的运行造成较大影响。采用示温蜡片的方式，需要人工定期巡检(每隔数天甚至一个月)检查电连接点的发热情况，由于接触网并非一直有电流通过，其发热情况与机车通行有关，因此人工巡检示温蜡片的方法无法实现故障的预警和排查。

近年来基于无线传感器的测温技术开始在电力设备温度监控中得到应用，但其多是在变电站等小范围监控场合使用，且仅仅实现对温度进行监控，并未真正意义上实现对过热故障的诊断，而对于接触网这种广域分布且监测点十分分散的场合，就更缺少可以实用的过热故障在线监控手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电气化铁路接触网线夹过热故障智能诊断方法及在线监测系统，采用对线夹温度、环境温湿度、接触网电流等多种信息，通过建立的递阶模糊推理器，进行综合判定，显著提高了诊断的可靠性和可信度。所提出的在线监控系统很好的解决了接触网电流断续、广域分布难以在线监控等问题，很好的满足了接触网运行状态在线监测的需要。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

电气化铁路接触网线夹过热故障在线监测系统，其特征在于：主要由远程数据服务器、远程监控计算机、列车监控计算机、GPRS数据集中器以及分布于接触网上的无线终端模块构成，其中无线终端模块实现对线夹温度、环境温度、环境湿度、接触网电流的检测；GPRS数据集中器将无线终端模块采集的数据传输给远程数据服务器，远程数据服务器根据采集的实时及历史数据利用递阶模糊推理的方式完成线夹过热故障的智能诊断与处理，并将实时采样数据及诊断结果信息发布到监控计算机上。

所述无线终端模块在接触网的每个电连接线夹上设置一个，所述GPRS数据集中器随无线终端模块布置，每一个小区域安装一只GPRS数据集中器；

所述GPRS数据集中器采用太阳能及蓄电池方式供电；

所述无线终端模块以基于ZIGBEE技术的CC2430芯片为核心，外围电路主要由电源转换电路、传感器、时钟及射频天线组成，其中，传感器包括线夹温度传感器、环境温湿度传感器和电流传感器；

所述电源转换电路主要包括与电流传感器的输出端相连的倍压整流电路、与倍压整流电路的输出端相连的法拉电容，以及与法拉电容的输出端相连的DC-DC转换芯片。

一种电气化铁路接触网线夹过热故障在线监测系统的智能诊断方法，包括以下步骤：