[发明专利]高速列车设备状态及电能质量监测系统与方法

权利要求书

1.一种高速列车设备状态及电能质量监测系统，其特征在于，包括无线采集系统、电能质量监测系统、数据中心；所述无线采集子系统与电能质量监测系统连接；所述电能质量监测系统与数据中心连接。

2.根据权利要求1所述的高速列车设备状态及电能质量监测系统，其特征在于，所述无线采集系统包括多个分布安装在高速列车设备上的无线采集子节点；所述无线采集子节点包括多参数采集模块和无线传输模块；所述无线传输模块与多参数采集模块连接。

3.根据权利要求2所述的无线采集系统，其特征在于，所述无线传输模块采用ZIGBEE无线传输协议。

4.根据权利要求3所述的无线采集系统，其特征在于，所述多参数采集模块采用非入侵式的采集方式。

5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述电能质量监测系统包括数据采集模块、ARM主控模块、频率跟踪模块和无线通信及定位模块；所述数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、预处理电路和A/D采样电路；所述预处理电路包括AGC自增益程控放大电路和巴特沃思滤波电路，A/D采样电路由ARM主控模块的片内外设提供；所述ARM主控模块使用Cortex-M3嵌入式控制器；所述频率跟踪模块包括比较器电路和基于FPGA的数字倍频电路；所述无线通信及定位模块包括GPS定位单元、GPRS无线传输单元、GSM无线传输单元和ZIGBEE无线模块；所述电压传感器输出与预处理电路连接，所述电流传感器输出与预处理电路连接；所述预处理电路的输出与A/D采样电路连接；频率跟踪模块的比较器电路与某一相电压预处理电路输出端连接；所述ARM主控模块通过中断I/O端口与频率跟踪模块的数字倍频电路输出连接；所述无线通信及定位模块中的GPS定位单元、GPRS无线传输单元、GSM无线传输单元分别与ARM主控模块的串行接口连接。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述数据中心包括客户终端；所述客户终端包括无线通信模块，所述无线通信模块包括GSM单元和ZIGBEE无线模块。

7.根据权利要求1-6任何一项所述的监测系统，其特征在于，所述无线采集系统中的无线传输模块与电能质量监测系统的无线通信及定位模块中的ZIGBEE模块无线连接。

8.根据权利要求1-6任何一项所述的监测系统，其特征在于，所述电能质量监测系统的无线通信及定位模块与数据中心的无线通信模块采用GPRS方式或GSM或ZIGBEE协议无线连接。

9.一种高速列车设备状态及电能质量的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过无线网络传感器分布式采集列车关键设备状态信号并分析，同时采用频率跟踪法同步采集供电系统的电压、电流数据并分析获得电能质量数据，所述的电能质量数据包含采用全球定位系统得到的精确的时间、空间信息；

(2)将所述的列车关键设备状态数据和电能质量数据传送给调度中心，形成数据库；

(3)从设备正常工作状态数据中提取设备工作状态特征，包括功率、电流谐波特征、设备热温度场分布特征、噪声特征，建立工作状态多参数模型；

(4)基于工作状态多参数模型，结合专家知识、神经网络相综合的方法分析设备状态和电能质量的实时监测数据，进行设备故障预测和供电安全预警。

10.根据权利要求9所述的高速列车设备状态及电能质量的监测方法，其特征在于，所述的列车关键设备包括供配电系统设备、信号控制与防护系统设备、电或空气制动系统设备；所述的设备状态信号包括设备供电电压、设备电流、温度、噪声和加速度信号；采用非入侵方式采集设备状态信号，其中温度采集采用非接触式热红外手段，并且采用热红外阵列传感器形成有限元热温度场数据。