范磊+++王澤旭+++李月麗

摘 要：針對既有外電網(wǎng)監(jiān)測存在的弊端給設(shè)備維護帶來的不便，重新設(shè)計和開發(fā)了高頻外電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。文章主要介紹了新型外電監(jiān)測系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計和實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：外電網(wǎng)；高頻；監(jiān)測

各種電子設(shè)備目前已成為鐵路電務(wù)系統(tǒng)中最重要、最基礎(chǔ)的保障行車設(shè)備，而外部供電的質(zhì)量則直接影響到這些電務(wù)設(shè)備的穩(wěn)定運行。因此對外部供電的監(jiān)測成為了電務(wù)監(jiān)測的一項重要工作。目前針對外電主要是對I路、II路輸入相電壓、線電壓、電流、頻率、相位角、功率的監(jiān)測，只能監(jiān)測到供電系統(tǒng)大于140ms以上的電壓/電流波動。并且只能提供電壓/電流有效值的波形。這種監(jiān)測方式在現(xiàn)場應(yīng)用中無法滿足電務(wù)用戶的實際需求。因此在原來外電監(jiān)測的基礎(chǔ)上，設(shè)計和開發(fā)了新型的高頻外電監(jiān)測系統(tǒng)。該模塊具有如下特點：

（1）可以監(jiān)測到供電系統(tǒng)大于2ms的任何異常波動和瞬變。

（2）提供1路、II路供電電壓、電流的高分辨率實采電壓/電流實時波形，單路電壓/電流每秒提供800個實際采樣點信息。其功能相當于3個4通道示波器同時進行24小時的實時供電監(jiān)測。

（3）支持波形突變、瞬間電氣特性超限、瞬間斷電/斷相等多種報警功能，報警的同時，可提供高于實時波形4倍分辨率的故障點圖片信息，使得用戶對于供電質(zhì)量的把握更加真實。

（4）外電網(wǎng)分為I路、II路，每路分為A、B、C三相，監(jiān)測每路相電壓、線電壓、電流、基波電壓電流、諧波電壓電流、頻率、相位角、功率、功率因數(shù)，每秒定時采集。在外電網(wǎng)瞬間斷電、斷電時，記錄故障波形。

新型外電監(jiān)測系統(tǒng)包含硬件采集部分和軟件處理部分。下位機硬件負責高頻率的外電監(jiān)測采樣，然后通過現(xiàn)場CAN總線將采集數(shù)據(jù)上送。上位機軟件負責將接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)按照協(xié)議進行解析，處理和展示。

1 硬件原理

外電網(wǎng)監(jiān)測模塊采集外電網(wǎng)I路、II路電壓、電流，采樣點在配電箱閘刀外側(cè)。外電網(wǎng)電壓、電流采樣均采用信號隔離，防止監(jiān)測模塊影響外電網(wǎng)的運行。同時由于采樣速率的提高，需要將CAN通道的速率提高到500K以保障數(shù)據(jù)能夠正常上送給上位機。

2 軟件設(shè)計

每相高分辨率實采波形分為電壓和電流兩類，每類又提供實時曲線和日曲線兩種展現(xiàn)方式，每路分辨率達到1.25ms。即對于50hz的外電網(wǎng)波形，每電壓周期（20ms）上送16個采樣點，每秒上送800個采樣點。每個站提供12路這類實采波形（分別是I路A相電壓、I路A相電流、I路B相電壓、I路B相電流、I路C相電壓、I路C相電流、II路A相電壓、II路A相電流、II路B相電壓、II路B相電流、II路C相電壓、II路C相電流）。

實采實時波形以動態(tài)波形方式對每秒實采高精曲線進行顯示，如圖2所示。

實采日曲線方便用戶在日常瀏覽或者故障排查時掌握實采波形的整體趨勢，用戶可自由的進行放大縮小操作。（每屏60ms～5s連續(xù)可調(diào)），如圖3所示。

同時上位機軟件能夠在外電出現(xiàn)問題時提供以下幾種報警以方便用戶進行監(jiān)控和問題排查：

（1）電氣特性超限報警

（2）斷電/斷相報警

（3）瞬間斷電/斷相報警

（4）瞬間電氣特性超限

（5）瞬間波形突變報警

3 結(jié)束語

經(jīng)過實際的運行試驗，新型高頻外電監(jiān)測系統(tǒng)取得了滿意的使用效果。隨著今后不斷的推廣使用，相信能夠極大的提高用戶排查和預(yù)防外電故障的效率。同時也會繼續(xù)對此系統(tǒng)進行功能優(yōu)化和升級，使其更加易用。

參考文獻

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