一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统技术方案

本发明专利技术属于轨道交通车辆及高压电气设备在线绝缘监测技术领域，涉及一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，用于动车组25kV高压设备绝缘状态在线监测；通过对动车组高压设备分类、特征量筛选、无线传输、高压感应取电、专家数据库及模糊函数运算，解决了常规电力系统的在线绝缘监测方式在高速移动、单相供电、非单点接地、环境恶劣、要求苛刻的动车组无法应用的难题，其包含数据采集和分析诊断单元，数据采集单元提取监测对象特征量，以无线传输方式传递至数据分析诊断单元进行分析和诊断，然后输出信号；其原理可靠，精度高，准确率高，安全性高，可靠性好，对推动高铁事业的持续发展具有重要意义，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

On line monitoring system for insulation condition of high voltage equipment in EMU

The invention belongs to the field of rail transportation vehicles and high-voltage electrical equipment insulation online monitoring technical field and relates to an EMU high voltage equipment insulation on-line monitoring system for on-line monitoring of insulation state of EMU 25kV high pressure equipment; through the classification of the EMU high-voltage equipment feature quantity selection, wireless transmission, high voltage induction electric, and expert database fuzzy function operation, the conventional power system on-line insulation monitoring in high speed mobile, single-phase power supply, single point grounding, bad environment and harsh requirements of EMU cannot be applied problem, which includes data acquisition and analysis of the diagnostic unit, data acquisition unit monitoring object feature extraction, using wireless transmission to transfer the data analysis unit diagnosis analysis and diagnosis, and then the output signal; the principle of reliability, high precision, high accuracy, With high safety and good reliability, it is of great significance to promote the sustainable development of high-speed rail industry, and has good economic benefits and broad market prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统
：本专利技术属于轨道交通车辆及高压电气设备在线绝缘监测
，涉及一种高压设备绝缘状态在线监测系统，尤其是一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，用于动车组25kV高压设备绝缘状态在线监测。
技术介绍
：动车组列车处于长距离高速运行中，由于雾霾、环境温湿度变化、外部机械应力等因素，会使动车组列车高压设备出现绝缘不良，间歇性放电等现象，给列车的正常运行带来极大的影响，严重时会发生列车停车事故或部件烧损等故障。因此，为了避免类似故障的发生，需要对列车高压设备绝缘部件的绝缘状态进行实时的监测，并根据绝缘状态做出相应的诊断和报警。目前，关于电力系统中高压电气设备的在线绝缘监测技术已经比较成熟，有容性设备末屏电流检测法、对地泄漏电流检测法、超高频局放检测法、变压器油色谱分析法、温度检测法、紫外红外成像等。但对于高速动车组来说，有区别于电力系统的一些特征：1)动车组列车为高速移动的高压电气系统，与地面静止高压电力系统的运行状况不同；2)动车组列车受电为单相交流25kV，而电力系统大多为三相交流供电；3)动车组列车所采用的高压设备由于电压等级关系并没有采用高压容性设备；4)动车组列车接地关系复杂，既有电源地、还有工作地和安全地，而且高压设备绝缘子大多与车体面接触、并无单点接地点；5)由于关系到行车安全，任何设备的安装不能影响动车组的原有系统，而且车体不允许任意钻孔、走线、固定。鉴于动车组列车以上特点，导致常规电力系统在线绝缘监测方法在动车组列车上难以实现，对绝缘故障定位及绝缘故障类型的判定造成了极大的困扰。现有技术中，中国专利CN103323716B公开了一种DC48V绝缘监测装置，包括PLC(可编程控制器)系统、电压传感器、报警电路、采样电路、电源模块和触摸屏，电压传感器输入端与直流母线相连，输出端与PLC系统相连，PLC系统将接收到的电压信号进行处理，并通过触摸屏显示；报警电路和采样电路分别与PLC系统相连；其采用中性点电路避免了由于电桥电路中直流母线对地绝缘的不平衡缺点，确保监测装置正确反映列车系统的绝缘情况；触摸屏对发生的列车故障事件进行监控，便于分析漏电时列车的运行状态，保证人身安全，但其监测对象为DC48V低压母线，监测特征量为DC48V母线电压；中国专利CN203101970U公开了一种机车车载安全监测设备平台，包括：中央处理平台；和多个安全监测子系统，其中所述多个安全监测子系统包括：空气制动监测子系统、防火监测子系统、高压绝缘检测子系统、列车供电监测子系统、走行部故障监测子系统和视频监测子系统；其中，所述各个安全监测子系统遵照统一的通信协议及其所定义的帧格式和数据编码与中央处理平台通信。该技术的机车车载安全监测设备平台适用于机车、动车组、地铁和城际列车的应用，高压绝缘检测子系统仅为其监测系统之一并未作详细阐述，未能体现出高压绝缘检测子系统的具体原理和实施方式；中国专利CN103576057B公开了一种绝缘在线监测系统和方法，该系统包括：远程监测平台、上位机、CAN转以太网适配器和至少一个现场绝缘监测单元；所述现场绝缘监测单元用于监测安装在牵引变电所的电气设备的绝缘状态；各个所述现场绝缘监测单元通过CAN总线与所述CAN转以太网适配器的一端连接，所述CAN转以太网适配器的另一端与所述上位机的一端连接，所述上位机的另一端通过数据库与所述远程监测平台连接。具有高的可靠性和监测精度，从而实现对电气设备绝缘状态的长期有效的监测；并且，还能够同时对多台电气设备的多个绝缘参数同时进行监测，从而降低了监测成本，减轻了监测人员的工作强度，但其所用通信网络为有线传输方式，而且监测对象为地面静止的三相高压设备，属于电力系统绝缘在线监测系统范畴，再者并未对绝缘状态的判断方法作详细的描述。
技术实现思路
：为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，解决了常规电力系统的在线绝缘监测方式在高速移动、单相供电、非单点接地、环境恶劣、要求苛刻的动车组上无法应用的难题，能够对动车组25kV高压系统进行绝缘状态的在线监测，并根据绝缘状态诊断结果进行定位、提示、报警、保护等功能措施，使动车组高压设备的故障防范于未然。为了实现上述目的，本专利技术涉及的动车组高压设备绝缘状态在线监测系统主体结构包含数据采集单元和数据分析诊断单元，数据采集单元实现对绝缘监测对象的特征量提取，并将提取的特征数据以无线传输方式传递至数据分析诊断单元，为了更好的传输无线信号，在装有数据分析诊断单元附近的车窗玻璃上印制了印刷天线；数据分析诊断单元根据数据采集单元发送的数据进行分析和诊断，输出维持、报警或跳闸信号，系统采用集散控制方式，各数据采集单元间相互独立，可根据系统需求随时增减不同类型数据采集单元；安装于车厢外部的数据采集单元包含数据采集模块、第一无线收发模块、第二电源模块、测量传感器，数据采集模块能够提取每个测量传感器监测到的监测对象的特征量，第一无线收发模块能够将数据采集模块采集的特征量发射至车内数据分析诊断单元；第二电源模块为了不影响动车组上的低压用电设备，采用了与动车组供电系统电气隔离的独立电源—高压电缆感应取电装置，由高压感应取电装置从动车组高压电缆上的工作电流感应电动势，经整流滤波后给电源模块的锂离子电池充电，实现对数据采集单元的不间断供电；数据分析诊断单元安装于司机室或车厢内部的电气柜内，数据分析诊断单元包含第二无线收发模块、第一电源模块、主控器模块、专家数据库和人机界面，第二无线收发模块能够接收第一无线收发模块发射的数据采集模块采集的特征量并传输给主控器模块，主控器模块能够实现动车组在线绝缘监测系统的绝缘状态运算和绝缘状态判定，专家数据库能够存储与动车组高压设备绝缘相关的各类型运行数据和故障数据，而且运行过程中的各类型运行数据和故障数据亦可融入至专家数据库，专家数据库是一个自我成长和发展的系统；主控器模块依据绝缘状态判定结果输出信息至人机界面；第一电源模块在车内取电实现对第二无线收发模块、主控器模块的不间断供电。监测对象的绝缘状态变化非瞬时，为最大程度降低数据采集模块的耗电量，本专利技术涉及的动车组高压设备绝缘状态在线监测系统采用唤醒、监测、睡眠的轮循方式，数据采集模块常处于休眠状态，仅被唤醒时工作一个数据采集周期，能够设置动车组高压设备绝缘状态在线监测系统的轮循时间间隔和数据采集周期。本专利技术涉及的动车组高压设备绝缘状态在线监测系统的监测对象为25V高压回路设备，包含绝缘子类、高压电缆及附件类、变压器类设备；安装于车顶和车下；主要包含受电弓、隔离开关、接地保护开关、电压互感器、电流互感器、主断路器、避雷器、牵引变压器一次侧及关联电缆、绝缘子、电缆附件和套管。所述监测对象的特征量包含泄露电流、脉冲电流、施加电压、环境温湿度等。所述主控器模块为工业控制器，内部安装有数据分析诊断软件，该软件通过人机界面能够实现数据显示、图形报表、专家数据库、事故预警、故障诊断、智能判断、趋势分析、系统设置、数据运算等功能，完成动车组在线绝缘监测系统的绝缘状态运算、绝缘状态判定、专家数据库的更新、人机界面交互。所述人机界面为触摸屏，能够实现在线绝缘监测系统与人员的交互，人机界面能够提供系统设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，其特征在于：主体结构包含数据采集单元和数据分析诊断单元，该系统的监测对象为25kV高压回路设备，数据采集单元实现对监测对象的特征量提取，并将提取的特征数据以无线传输方式传递至数据分析诊断单元，为了更好的传输无线信号，在装有数据分析诊断单元附近的车窗玻璃上印制了印刷天线；数据分析诊断单元根据数据采集单元发送的数据进行分析和诊断，并输出信号,系统采用集散控制方式，各数据采集单元间相互独立，可根据系统需求随时增减不同类型数据采集单元；安装于车厢外部的数据采集单元包含数据采集模块、第一无线收发模块、第二电源模块、测量传感器，数据采集模块能够提取每个测量传感器监测到的监测对象的特征量，第一无线收发模块能够将数据采集模块采集的特征量发射至车内数据分析诊断单元；第二电源模块为了不影响动车组上的低压用电设备，采用了与动车组供电系统电气隔离的独立电源—高压电缆感应取电装置，由高压感应取电装置从动车组高压电缆上的工作电流感应电动势，经整流滤波后给电源模块的锂离子电池充电，实现对数据采集单元的不间断供电；数据分析诊断单元安装于司机室或车厢内部的电气柜内，数据分析诊断单元包含第二无线收发模块、第一电源模块、主控器模块、专家数据库和人机界面，第二无线收发模块能够接收第一无线收发模块发射的数据采集模块采集的特征量并传输给主控器模块，主控器模块能够实现动车组在线绝缘监测系统的绝缘状态运算和绝缘状态判定，专家数据库能够存储与动车组高压设备绝缘相关的各类型运行数据和故障数据，而且运行过程中的各类型运行数据和故障数据亦可融入至专家数据库，专家数据库是一个自我成长和发展的系统；主控器模块依据绝缘状态判定结果输出信息至人机界面；第一电源模块在车内取电实现对第二无线收发模块、主控器模块的不间断供电。...

【技术特征摘要】
1.一种动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，其特征在于：主体结构包含数据采集单元和数据分析诊断单元，该系统的监测对象为25kV高压回路设备，数据采集单元实现对监测对象的特征量提取，并将提取的特征数据以无线传输方式传递至数据分析诊断单元，为了更好的传输无线信号，在装有数据分析诊断单元附近的车窗玻璃上印制了印刷天线；数据分析诊断单元根据数据采集单元发送的数据进行分析和诊断，并输出信号,系统采用集散控制方式，各数据采集单元间相互独立，可根据系统需求随时增减不同类型数据采集单元；安装于车厢外部的数据采集单元包含数据采集模块、第一无线收发模块、第二电源模块、测量传感器，数据采集模块能够提取每个测量传感器监测到的监测对象的特征量，第一无线收发模块能够将数据采集模块采集的特征量发射至车内数据分析诊断单元；第二电源模块为了不影响动车组上的低压用电设备，采用了与动车组供电系统电气隔离的独立电源—高压电缆感应取电装置，由高压感应取电装置从动车组高压电缆上的工作电流感应电动势，经整流滤波后给电源模块的锂离子电池充电，实现对数据采集单元的不间断供电；数据分析诊断单元安装于司机室或车厢内部的电气柜内，数据分析诊断单元包含第二无线收发模块、第一电源模块、主控器模块、专家数据库和人机界面，第二无线收发模块能够接收第一无线收发模块发射的数据采集模块采集的特征量并传输给主控器模块，主控器模块能够实现动车组在线绝缘监测系统的绝缘状态运算和绝缘状态判定，专家数据库能够存储与动车组高压设备绝缘相关的各类型运行数据和故障数据，而且运行过程中的各类型运行数据和故障数据亦可融入至专家数据库，专家数据库是一个自我成长和发展的系统；主控器模块依据绝缘状态判定结果输出信息至人机界面；第一电源模块在车内取电实现对第二无线收发模块、主控器模块的不间断供电。2.如权利要求1所述的动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，其特征在于：该系统采用唤醒、监测、睡眠的轮循方式，能够节省电力消耗，数据采集模块常处于休眠状态，仅被唤醒时工作一个数据采集周期，能够设置动车组高压设备绝缘状态在线监测系统的轮循时间间隔和数据采集周期。3.如权利要求1-2中任意一项所述的动车组高压设备绝缘状态在线监测系统，其特征在于：该系统的监测对象为25kV高压回路设备，包含绝缘子类、高压电缆及附件类、变压器类设备，分布于车顶和车下；主要包含受电弓、隔离开关、接地保护开关、电压互感器、电流互感器、主断路器、避雷器、牵引变压器一次侧及关联电缆、绝缘子、电缆附件和套管；所述监测对象的特征量包含泄露电流、脉冲电流、施加电压、环境温湿度。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：武华军，安刚虎，蓝信章，
申请(专利权)人：青岛海能电气有限公司，青岛海能阿尔派轨道电力设备工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37