轨道电阻动态模拟系统技术方案

本发明专利技术涉及一种轨道电阻动态模拟系统。包括系统首端单元H、系统中间单元M、系统末端单元E；系统首端单元H的第二接线端子与第一直流牵引变电所连接，系统首端单元H的第三接线端子与系统中间单元M的第二接线端子连接，系统中间单元M的第三接线端子与系统末端单元E的第二接线端子连接，系统末端单元E的第三接线端子与第二直流牵引变电所连接；各单元中均设有可变电阻模拟电路。本发明专利技术利用静止电力电子装置模拟直流牵引供电系统的动态特性，模拟监测直流牵引供电系统中的轨道电位与轨道对地泄露电流，为直流牵引供电系统中杂散电流的控制与治理措施提供验证平台，成本低，安全性好，具有良好的实际工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
轨道电阻动态模拟系统
本专利技术涉及电气化轨道交通领域，具体说是一种轨道电阻动态模拟系统，用于实现电气化轨道交通中轨道电阻的动态模拟。
技术介绍
近年来，地铁作为城市轨道交通系统的重要组成部分得到了迅速发展。与此同时，城市地下建有保障城市运行的供水、热力、电力等管线设备。在城市中由于地下管网建设路径受限，不可避免的存在管线设备与地铁并行交叉的情况。然而在直流牵引供电系统中普遍通过走行轨进行回流，电流通过走行轨回流到牵引变电所负极时，由于走行轨对地不能完全绝缘，因此一部分电流会从轨道与地面绝缘不良的位置泄露，并从某些地方重新流回走行轨和牵引变电所，形成杂散电流。杂散电流会对地铁周围的埋地金属管道、通讯电缆外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋产生严重的电化学腐蚀，降低其使用寿命，由杂散电流带来的较高的轨道电位还会对地铁的安全运营带来不利影响，危及乘客安全，造成人身触电等。由此可见，直流牵引供电系统中杂散电流对埋地金属设备的腐蚀危害大，因此在直流牵引供电系统中对杂散电流与轨道电位的监测和控制具有十分重要的意义。然而，对于解决直流牵引供电系统中杂散电流的新措施在实际系统中进行验证实验，不仅成本高，难度大，而且对实验人员存在安全威胁。因此，设计直流牵引供电模拟系统对实际直流牵引供电系统进行等效模拟，模拟监测直流牵引供电系统中轨道电位与杂散电流，对直流牵引供电系统中杂散电流的防护工作具有指导意义，与此同时提供模拟平台对新的监测控制措施进行验证。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种轨道电阻动态模拟系统，利用静止的电力电子装置模拟直流牵引供电系统的动态特性以及系统杂散电流分布规律，为直流牵引供电系统中杂散电流的治理措施提供验证平台。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：轨道电阻动态模拟系统，包括系统首端单元H、系统中间单元M和系统末端单元E；系统首端单元H的第一接线端子101、系统中间单元M的第一接线端子201与系统末端单元E的第一接线端子301相连，构成机车6牵引电流的输出端O；系统首端单元H的第三接线端子103与系统中间单元M的第二接线端子202相连，系统中间单元M的第三接线端子203与系统末端单元E的第二接线端子302相连；系统首端单元H的第四接线端子104与系统中间单元M的第四接线端子204相连，系统中间单元M的第六接线端子206与系统末端单元E的第四接线端子304相连；系统中间单元M的第五接线端子205与系统末端单元E的第五接线端子305分别接地；系统首端单元H的第二接线端子102连接到第一直流牵引变电所4的负极端402，第一直流牵引变电所4的负极端402连接到接地模块G1；系统末端单元E的第三接线端子303连接到第二直流牵引变电所5的负极端502，第二直流牵引变电所5的负极端502连接到接地模块G2；第一直流牵引变电所的正极端401连接到正电压馈电线7，第二直流牵引变电所的正极端501连接到正电压馈电线7。在上述方案的基础上，所述系统首端单元H包括可变电阻模拟电路Ⅰ8和第一开关桥臂，所述第一开关桥臂由开关S11和开关S12串联组成；所述开关S11的第一端子构成系统首端单元H的第一接线端子101，可变电阻模拟电路Ⅰ8的第一接线端子801构成系统首端单元H的第二接线端子102，可变电阻模拟电路Ⅰ8的第二接线端子802与开关S11的第二端子和开关S12的第一端子相连构成系统首端单元H的第三接线端子103，开关S12的第二端子构成系统首端单元H的第四接线端子104。在上述方案的基础上，所述系统中间单元M包括可变电阻模拟电路Ⅱ9、第二开关桥臂、开关S23和阻值固定电阻R21，所述第二开关桥臂由开关S21和开关S22串联组成；所述开关S21的第一端子构成系统中间单元M的第一接线端子201，可变电阻模拟电路Ⅱ9的第一接线端子构成系统中间单元M的第二接线端子202，可变电阻模拟电路Ⅱ9的第二接线端子、开关S23的第一端子与开关S21的第二端子和开关S22的第一端子相连，构成系统中间单元M的第三接线端子203，开关S23的第二端子与阻值固定电阻R21的第一端子相连，构成系统中间单元M的第四接线端子204，阻值固定电阻R21的第二端子构成系统中间单元M的第五接线端子205，开关S22的第二端子构成系统中间单元M的第六接线端子206。在上述方案的基础上，所述系统末端单元E包括第一可变电阻模拟电路81、第二可变电阻模拟电路82、第三开关桥臂和阻值固定电阻R31，所述第三开关桥臂由开关S31和开关S32串联组成；所述开关S31的第一端子构成系统末端单元E的第一接线端子301，第一可变电阻模拟电路81的第一接线端子构成系统末端单元E的第二接线端子302，第一可变电阻模拟电路81的第二接线端子与开关S31的第二端子和开关S32的第一端子、第二可变电阻模拟电路82的第一接线端子相连，第二可变电阻模拟电路82的第二接线端子构成系统末端单元E的第三接线端子303，开关S32的第二端子与阻值固定电阻R31的第一端子相连，构成系统末端单元E的第四接线端子304，阻值固定电阻R31的第二端子构成系统末端单元E的第五接线端子305。在上述方案的基础上，所述开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31和开关S32均为双向可控开关。在上述方案的基础上，所述可变电阻模拟电路Ⅰ8包括电容C、电感L、电阻R、开关T、第一二极管桥臂和第二二极管桥臂，所述第一二极管桥臂由第一二极管D1和第二二极管D2串联组成，第二二极管桥臂由第三二极管D3和第四二极管D4串联组成；所述第一二极管D1的阴极端连接第三二极管D3的阴极端，第二二极管D2的阳极端连接第四二极管D4的阳极端；所述电容C的第一端子与第二二极管桥臂的中点连接，电容C的第二端子与第一二极管桥臂的中点连接，电容C的第一端子构成可变电阻模拟电路Ⅰ8的第一接线端子801，电容C的第二端子构成可变电阻模拟电路Ⅰ8的第二接线端子802，所述开关T与电阻R并联，开关T的反并联二极管的阴极端构成开关T的第一端子T1，开关T的反并联二极管的阳极端构成开关T的第二端子T2，电感L连接在第三二极管D3的阴极端与开关T的第一端子T1之间，第四二极管D4的阳极端连接开关T的第二端子T2。在上述方案的基础上，所述开关T采用单向可控开关。在上述方案的基础上，所述可变电阻模拟电路Ⅱ9、第一可变电阻模拟电路81和第二可变电阻模拟电路82与可变电阻模拟电路Ⅰ8的电路结构相同。在上述方案的基础上，所述轨道电阻动态模拟系统中系统中间单元M的数量为n，所述n为整数，能够改变轨道电阻模拟系统中固定监测点的个数，其中，0≤n<50。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术提供了一种轨道电阻动态模拟系统，采用静止电力电子装置模拟直流牵引供电系统的动态特性，结构模块化，控制方式简单，易于实现。2.本专利技术能够模拟监测直流牵引供电系统中的轨道电位与轨道对地泄露电流，操作可靠性高，测试过程安全，对直流牵引供电系统中杂散电流的防护工作具有指导意义。3.本专利技术为直流牵引供电系统中杂散电流的控制与治理措施提供验证平台，成本低，安全性好，具有良好的实际工程应用价值。附图说明本专利技术有如下附图：图1本本文档来自技高网...

【技术保护点】
轨道电阻动态模拟系统，其特征在于：包括系统首端单元H、系统中间单元M和系统末端单元E；系统首端单元H的第一接线端子(101)、系统中间单元M的第一接线端子(201)与系统末端单元E的第一接线端子(301)相连，构成机车(6)牵引电流的输出端O；系统首端单元H的第三接线端子(103)与系统中间单元M的第二接线端子(202)相连，系统中间单元M的第三接线端子(203)与系统末端单元E的第二接线端子(302)相连；系统首端单元H的第四接线端子(104)与系统中间单元M的第四接线端子(204)相连，系统中间单元M的第六接线端子(206)与系统末端单元E的第四接线端子(304)相连；系统中间单元M的第五接线端子(205)与系统末端单元E的第五接线端子(305)分别接地；系统首端单元H的第二接线端子(102)连接到第一直流牵引变电所(4)的负极端(402)，第一直流牵引变电所(4)的负极端(402)连接到接地模块G1；系统末端单元E的第三接线端子(303)连接到第二直流牵引变电所(5)的负极端(502)，第二直流牵引变电所(5)的负极端(502)连接到接地模块G2；第一直流牵引变电所的正极端(401)连接到正电压馈电线(7)，第二直流牵引变电所的正极端(501)连接到正电压馈电线(7)。...

【技术特征摘要】
1.轨道电阻动态模拟系统，其特征在于：包括系统首端单元H、系统中间单元M和系统末端单元E；系统首端单元H的第一接线端子(101)、系统中间单元M的第一接线端子(201)与系统末端单元E的第一接线端子(301)相连，构成机车(6)牵引电流的输出端O；系统首端单元H的第三接线端子(103)与系统中间单元M的第二接线端子(202)相连，系统中间单元M的第三接线端子(203)与系统末端单元E的第二接线端子(302)相连；系统首端单元H的第四接线端子(104)与系统中间单元M的第四接线端子(204)相连，系统中间单元M的第六接线端子(206)与系统末端单元E的第四接线端子(304)相连；系统中间单元M的第五接线端子(205)与系统末端单元E的第五接线端子(305)分别接地；系统首端单元H的第二接线端子(102)连接到第一直流牵引变电所(4)的负极端(402)，第一直流牵引变电所(4)的负极端(402)连接到接地模块G1；系统末端单元E的第三接线端子(303)连接到第二直流牵引变电所(5)的负极端(502)，第二直流牵引变电所(5)的负极端(502)连接到接地模块G2；第一直流牵引变电所的正极端(401)连接到正电压馈电线(7)，第二直流牵引变电所的正极端(501)连接到正电压馈电线(7)。2.根据权利要求1所述的轨道电阻动态模拟系统，其特征在于：所述系统首端单元H包括可变电阻模拟电路Ⅰ(8)和第一开关桥臂，所述第一开关桥臂由开关S11和开关S12串联组成；所述开关S11的第一端子构成系统首端单元H的第一接线端子(101)，可变电阻模拟电路Ⅰ(8)的第一接线端子(801)构成系统首端单元H的第二接线端子(102)，可变电阻模拟电路Ⅰ(8)的第二接线端子(802)与开关S11的第二端子和开关S12的第一端子相连构成系统首端单元H的第三接线端子(103)，开关S12的第二端子构成系统首端单元H的第四接线端子(104)。3.根据权利要求2所述的轨道电阻动态模拟系统，其特征在于：所述系统中间单元M包括可变电阻模拟电路Ⅱ(9)、第二开关桥臂、开关S23和阻值固定电阻R21，所述第二开关桥臂由开关S21和开关S22串联组成；所述开关S21的第一端子构成系统中间单元M的第一接线端子(201)，可变电阻模拟电路Ⅱ(9)的第一接线端子构成系统中间单元M的第二接线端子(202)，可变电阻模拟电路Ⅱ(9)的第二接线端子、开关S23的第一端子、开关S21的第二端子和开关S22的第一端子相连，构成系统中间单元M的第三接线端子(203)，开关S23的第二端子与阻值固定电阻R21的第一端子相连，构成系统中间单元M的第四接线端子(204)，阻值固定电阻R21的第二端子构成系统中间单元M的第五接线端子(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓峰，郑琼林，游小杰，王璐璐，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11