專利名稱：鐵路電力貫通自閉線路gprs或cdma遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及遠(yuǎn)程控制與故障處理技術(shù)，具體涉及到鐵路電力系統(tǒng)復(fù)雜的 暫態(tài)分析、繼電保護(hù)原理、及先進(jìn)的GPRS或CDMA遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是應(yīng)用 GPRS或CDMA實(shí)現(xiàn)鐵路電力貫通自閉線路遠(yuǎn)程控制及故障處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，鐵路電力貫通(自閉)線承擔(dān)著除牽引供電以外所有鐵路負(fù)荷的供電 任務(wù)，包括信號系統(tǒng)、生產(chǎn)、車站、供水系統(tǒng)以及生活等鐵路用電負(fù)荷，其供電 可靠性不僅直接影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩\(yùn)行，還關(guān)系到很多鐵路職能部門的正常工 作。鐵路供電系統(tǒng)由于使用的特殊性，在系統(tǒng)構(gòu)成和功能上都有一些有別于其它電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面(1) 、供電可靠性要求高。鐵路供電系統(tǒng)雖然電壓等級較低，但對供電可靠 性的要求卻非常高。從理論而言，其負(fù)荷(自動閉塞信號)的供電中斷時(shí)間不能 超過150ms，否則，將會導(dǎo)致所有供電區(qū)間的自動閉塞信號燈變?yōu)榧t燈，影響鐵 路的正常運(yùn)輸。(2) 系統(tǒng)接線形式特殊。鐵路供電系統(tǒng)的接線就像鐵路一樣，是一個(gè)沿鐵 路敷設(shè)的單一輻射網(wǎng)，各配(變)電所沿線基本均勻分布，并且互相連接，構(gòu)成 手拉手供電方式。重要及繁忙的鐵路干線一般有兩回供電線， 一回稱作自閉線， 另一回稱作貫通線，有時(shí)也有稱一、二回貫通線的； 一般地，鐵路干線都有一l':'] 電力貫通線，車站信號等重要負(fù)荷由當(dāng)?shù)剞r(nóng)電提供備用電源或千脆就沒有備用電 源。其接線形式如圖l所示。由于上述供電的重要性，目前，在鐵路供電系統(tǒng)中已經(jīng)采取了多種方法來保 證供電的可靠性。如配(變)電所采用單母線雙電源分段運(yùn)行方式、貫通(自閉) 線供電臂兩端配電所開關(guān)柜安裝備用電源自動投入裝置、信號等重要負(fù)荷點(diǎn)采用 貫通、自閉(或農(nóng)電)雙回橫向互投供電方式等等。但是，由于這些方法有的是
局限于配電所范圍內(nèi)，有的是在負(fù)荷用電點(diǎn)由用戶進(jìn)行雙電源投入，所以，對其 最重要的貫通線或自閉線出現(xiàn)永久性故障時(shí)卻沒有任何隔離、定位和快速恢復(fù)的 方法，這就必然導(dǎo)致一旦發(fā)生上述情況，電力貫通線或自閉線將較長時(shí)間失電退 出運(yùn)行，大大影響著系統(tǒng)的可靠性。而鐵路供電系統(tǒng)的特點(diǎn)乂決定了其貫通(自 閉)線在野外分布，線路供電點(diǎn)多且分散、供電臂長，線路周圍環(huán)境復(fù)雜，多處 山區(qū)、曠野，樹木侵害，交叉跨越多，加之絕緣等級低，抗雷水平低，易發(fā)生樹 害、雷害等各類故障。但由于遠(yuǎn)離城市及工作場所、交通道路不便、地理環(huán)境復(fù) 雜等，給故障査找?guī)砗艽罄щy。綜上所述，電力貫通(自閉)線的供電性質(zhì)決定 了其重要性，供電特點(diǎn)及分布決定了其易發(fā)生故障，同時(shí)也決定了其故障查找的 難度。目前，在大部分鐵路供電段，對于電力貫通(自閉)線査找故障的方法，釆 用的是人工二分之一試送法，依次進(jìn)行試送操作，直到找到故障點(diǎn)為止。以某供電段甲配電所——乙配電所間貫通線路為例，如圖2所示，假設(shè)當(dāng)貫通線路在甲 配電所——1號站間的K點(diǎn)出現(xiàn)永久性故障的時(shí)候，其采用的是人工二分之一試送法，則需要進(jìn)行以下步驟(1) 査找故障人員需要到2號站，斷開G^隔離開關(guān)，兩邊配電所分別試送， 此時(shí)乙配電所合閘成功，甲配電所保護(hù)動作跳閘，確定故障在甲配電所——2站 G2—2之間；(2) 査找故障人員一部分留在Gw處，另一部分則須到3號斷幵Gw隔離開 關(guān)，分別由甲配電所和G^合閘試送，此時(shí)G^合閘成功，甲配電所保護(hù)動作跳 閘，確定故障區(qū)間在甲配電所——3號站Gw之間；(3) 斷開G卜i隔離幵關(guān)，合G,,，成功，確定故障在甲配電所——3號站Gh之間。這種査找故障的方式存在以下重大缺陷(1)人力、物力、時(shí)間消耗巨大。鐵路線長、點(diǎn)多，很多區(qū)段地形復(fù)雜。 一旦電力線路出現(xiàn)故障，査找故障人 員就要在整個(gè)供電臂之間來回拉合試驗(yàn)，花費(fèi)大量的人力物力，且恢復(fù)供電的時(shí) 間長，特別是山區(qū)交通不便或天氣惡劣的情況下，査找切除故障區(qū)段尤為困難， 難以適應(yīng)現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸?shù)囊蟆?2) 對系統(tǒng)和用戶沖擊大。線路出現(xiàn)故障后，為了提高供電可靠性， 一般要求主供所進(jìn)行一次三相自動 重合，或由備供所進(jìn)行備自投，此時(shí)如果故障是永久性故障，則對系統(tǒng)已經(jīng)造成 了二次沖擊。而在緊接下來的故障査找中，如上所列例子，又要犧牲系統(tǒng)穩(wěn)定性 進(jìn)行多次試送，才能査找到故障區(qū)間，對系統(tǒng)和用戶造成多次沖擊，嚴(yán)重時(shí)會造 成系統(tǒng)振蕩。(3) 對硬件設(shè)備使用壽命造成重大損傷。 傳統(tǒng)的故障査找方式還會使配電所斷路器連續(xù)多次分?jǐn)喙收想娏鳎ぷ鳁l件惡化，電使用壽命急劇縮短(真空斷路器的額定短路電流開斷次數(shù)為30次)；故障點(diǎn)設(shè)備和故障點(diǎn)所在供電臂經(jīng)受若干次的短路電流，由于短路電流的電動力及 發(fā)熱、電弧破壞，容易造成事故面的擴(kuò)大，引起供電臂其它絕緣薄弱設(shè)備(如變壓器、電纜頭等)新的損壞；線路隔離開關(guān)試送瞬間，本無分?jǐn)嘭?fù)荷能力的開關(guān) 要承受短路電流的沖擊，容易引起開關(guān)觸頭電弧燒損等。(4) 不利于瞬時(shí)性故障的預(yù)防。 瞬時(shí)性故障在配電所進(jìn)行一次三相重合或備自投時(shí)因其絕緣恢復(fù)而恢復(fù)供電。維護(hù)人員由于不能確定故障區(qū)間，所以只能對整個(gè)供電臂進(jìn)行全面巡視，屬 于盲目性的大面積巡視，無任何針對性。所以效果一般都非常差，時(shí)間及人力浪 費(fèi)嚴(yán)重。這樣，對預(yù)防類似故障或同一故障的能力就非常弱，甚至經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè) 供電臂連續(xù)幾次跳閘而找不到原因的情況，給供電系統(tǒng)留下安全隱患。除上述人工處理辦法外，目前也有少數(shù)地方采用電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型無通信自動切除故障系統(tǒng)，或利用光纖、載波通訊的遠(yuǎn),制及故障處理技術(shù)，通過實(shí)踐和理論分析，這些系統(tǒng)分別存在如下的不足1)采用載波通訊受到電力磁場的干擾、頻率范圍的限制等，在通訊方面缺 少可靠性和穩(wěn)定性。 2) 采用電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型無通信自動切除故障系統(tǒng)，對設(shè)備的損傷 大、故障切除存在誤動的隱患。3) 采用光纜通訊的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，投入成本非常高，并且需要后續(xù)的大量費(fèi)用作為光纜的維護(hù)成本。上述主要原因阻礙了其推廣應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有鐵路電力貫通(自閉)線路監(jiān)測、故障處理系 統(tǒng)存在的問題和不足，提供工作可靠和穩(wěn)定、對供電設(shè)備無損傷，投入和維護(hù)成 本較低，以及能夠自動、快速、準(zhǔn)確判斷并切除故障區(qū)間，及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)段 的供電，壓縮故障搶修時(shí)間，為設(shè)備檢修帶來方便，提高供電線路自動化運(yùn)行水平的鐵路電力線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型的技術(shù)方案是-本實(shí)用新型鐵路電力貫通自閉線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系 統(tǒng)，由監(jiān)控中心、各個(gè)站點(diǎn)與配電所的控制單元、及現(xiàn)場設(shè)備組成，監(jiān)控中心對 各個(gè)站點(diǎn)與配電所的控制單元進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)控中心與控制單元數(shù)據(jù)的信息交換通 過GPRS或CDMA無線通訊方式聯(lián)系，控制單元通過硬接線的方式控制現(xiàn)場設(shè)備； 控制單元將采集到的電流、電壓進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，判定出故障類型，并將 故障類型標(biāo)志與加有時(shí)標(biāo)的故障數(shù)據(jù)報(bào)文，通過GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)一同送 往監(jiān)控中心；同時(shí)，監(jiān)控中心對控制單元各站上送的故障數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分析判斷， 通過GPRS或CDMA無線通訊的方式發(fā)出控制命令至控制單元，控制單元以硬 接線的方式控制現(xiàn)場設(shè)備，即各個(gè)站點(diǎn)與配電所的高壓開吳，準(zhǔn)確地切除故障區(qū) 間，迅速恢復(fù)非故障區(qū)間的正常供電。所述的監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、實(shí)時(shí)監(jiān)測服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，各服務(wù) 器由以太網(wǎng)線連接組成局域網(wǎng)。 所述的控制單元作為連接監(jiān)控中心和現(xiàn)場設(shè)備的中樞，在整個(gè)系統(tǒng)中屬核心設(shè)備；控制單元由遙測采集模塊、直流變送模塊、A/D模數(shù)變換模塊、遙信采集 模塊、遙控輸出模塊、智能控制器和GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)模塊、UPS、蓄電池、中間繼 電器、空氣開關(guān)等組成；由各類傳感器、變送器，完成對一次高壓設(shè)備的電流、 電壓的采樣，信號傳輸給遙測采集模塊，遙測采集模塊連接直流變送模塊，并轉(zhuǎn) 換成0—5V的直流信號，然后再連接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號，通過數(shù)據(jù)帶連接并傳送至智能控制器。智能控制器同時(shí)連接GPRS/CDMA無線 通訊模塊、遙信采集模塊和遙控輸出模塊。GPRS/CDMA模塊接收數(shù)據(jù)后，透明轉(zhuǎn) 發(fā)至智能控制器，智能控制器對接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)解析的結(jié)果應(yīng) 答監(jiān)控中心；或者智能控制器對現(xiàn)場采樣的進(jìn)行分析判斷后，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備異 常，則將相關(guān)數(shù)據(jù)編碼發(fā)送至GPRS/CDMA無線通訊模塊。GPRS/CDMA無線通訊模塊透明轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文至監(jiān)控制中心；智能控制器除了擔(dān)負(fù)著與監(jiān)控中心的通訊之 外，還同通過遙控輸出模塊對現(xiàn)場設(shè)備的進(jìn)行控制，市電或蓄電池供UPS不間斷 電源，由UPS不間斷電源向智能控制器供電。在市電消失的情況下，UPS不間斷電 源和蓄電池組為控制設(shè)備及斷路器提供了可靠的工作電源。確保線路停電后，能 夠進(jìn)行正常的分、合閘操作，從而恢復(fù)系統(tǒng)供電。所述的現(xiàn)場設(shè)備包括各類傳感器、變送器、10kV高壓開關(guān)；傳感器、變送器將線路的大電流、電壓信號線性轉(zhuǎn)換成小電流、電壓信號，而10kV高壓開關(guān)用來對線路一次性分?jǐn)嗪瓦B接。本實(shí)用新型鐵路電力線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)與現(xiàn)有的遠(yuǎn) 程控制及故障處理的方面技術(shù)和方法相比，首先解決了由于無通訊造成的系統(tǒng)誤 閉鎖現(xiàn)象。其次，利用GPRS或CDMA的無線通訊方式極大地降低了一次性的投入成 本，同時(shí)，也使維護(hù)費(fèi)用大大的降低。第三，在可靠性方面，我們采用了雙網(wǎng)冗 余的技術(shù)，始終保持有一個(gè)通道處于熱備用狀態(tài)，可以完成通道間的無縫切換， 提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四，在電力系統(tǒng)暫態(tài)信號分析中應(yīng)用了小波分析，極大 地提高了故障分析的準(zhǔn)確性和可靠性。具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著 步 是
(1) 大大縮短了故障區(qū)段切除時(shí)間。以圖2所示的某貫通線路為例，仍將故障區(qū)間假設(shè)在配電所A——站1之間， 如果采用傳統(tǒng)的人工處理方式，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，在交通理想的情況下，最終切 除出故障區(qū)間，恢復(fù)非故障區(qū)間送電，時(shí)間也在一個(gè)小時(shí)左右，而從我們研發(fā)的處理系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果來看，故障處理系統(tǒng)僅用20秒即完成，時(shí)間之比是3600: 20，這對于繁忙的鐵路運(yùn)輸來說，爭取到了極為寶貴的時(shí)間。鐵路沿線還有一-大部分地區(qū)是汽車交通不便地區(qū)，加上天氣影響，傳統(tǒng)的人工切除故障時(shí)間更長， 遠(yuǎn)程控制及故障處理系統(tǒng)使用后所取得的效果會更好。(2) 杜絕了對系統(tǒng)和用戶的沖擊。供電系統(tǒng)發(fā)生永久性故障，重合或備自投失敗后，故障處理系統(tǒng)則自動判斷 故障區(qū)間，并切除，然后恢復(fù)非故障區(qū)間的供電。在整個(gè)故障處理過程中，不需 要再犧牲電源的可靠性進(jìn)行帶故障試送電，杜絕了在故障查找過程中對系統(tǒng)和用 戶的沖擊。(3) 杜絕了對電力設(shè)備造成新的損害。如上所述，故障處理系統(tǒng)不需要帶電向故障線路試送電，所以在此過程中， 杜絕了對電力設(shè)備造成新的損害，尤其是提高了斷路器的電使用壽命。(4) 提高瞬時(shí)性故障的定性準(zhǔn)確率。瞬時(shí)性故障時(shí)，雖然重合或備自投成功，但系統(tǒng)仍會采集到故障時(shí)各監(jiān)控點(diǎn) 的瞬時(shí)參數(shù)，瞬時(shí)性故障的巡視縮小了很大范圍，巡視變得有針對性，對預(yù)防類 似故障或同一故障的能力增強(qiáng)，可以最大程度地排除供電系統(tǒng)安全隱患。(5) 提高自動化運(yùn)行水平，為檢修維護(hù)提供方便。(6) 經(jīng)濟(jì)效益A、 大幅度降低對行車的干擾。信號供電中斷時(shí)，對行車的干擾損失，減少行車千擾而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是非 ?？捎^的。B、 降低故障切除的直接成本。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)， 一個(gè)供電臂出現(xiàn)故障往往需要兩到三個(gè)班組的配合共同査 找，動用人員一般都在二十人以上。動用汽車等交通工具- -般都在2—3輛。按半天時(shí)間估計(jì)，人工及交通工具成本約在2000元左右。故障處理系統(tǒng)切除故障 成本幾乎為零。C、 降低設(shè)備額外的檢修成本。一臺斷路器(不含柜體)的成本約為3—5萬元錢，按30次的電使用壽命， 每次電使用壽命約為1600元，按一次故障處理試驗(yàn)合閘三次計(jì)算，約需成本4800 元。再加上隔離開關(guān)、線路其它設(shè)備的檢修成本，約在7000元左右。故障處理 系統(tǒng)可以使這種額外成本降到幾乎為零。D、 初期投資及維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用低。本故障切除系統(tǒng)由于采用了熱備份的先進(jìn)GPRS或CDMA傳輸通道，在保證通 道可靠穩(wěn)定的前題下，做到了投資最少，維護(hù)使用費(fèi)用最低。 一般情況下， 一個(gè) 監(jiān)控點(diǎn)的光纖、載波通訊都在30萬元，年維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用都在萬元左右，而GPRS 的初期投資成本僅200元，年維護(hù)運(yùn)^1費(fèi)用約需250元左右。初期投資成本約為 光纖、載波通訊方式的0.6%，維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用約為2. 5%。從上述分析來看，無論是實(shí)用價(jià)值還是經(jīng)濟(jì)效益，該遠(yuǎn)程控制及故障處理系 統(tǒng)是非常值得推廣的。


圖l是鐵路供電系統(tǒng)示意圖；圖2是鐵路供電系統(tǒng)故障示意圖；圖3是鐵路電力線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)示意圖； 圖4是系統(tǒng)控制單元的電路原理圖；圖5是貫通線路或自閉線路供電線路故障分析示意圖；圖6是GPRS與Internet連接原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
圖3所示，本實(shí)用新型鐵路電力線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)
示意圖。監(jiān)測與控制對象由若干個(gè)站點(diǎn)和配電所構(gòu)成的電力貫通線或自閉線，以
及各站點(diǎn)和配電所內(nèi)的高壓開關(guān)，供電變壓器，CT， PT等。系統(tǒng)包括監(jiān)控中心、 各個(gè)站點(diǎn)與配電所的控制單元、及現(xiàn)場設(shè)備。監(jiān)控中心對各個(gè)站點(diǎn)與配電所的控 制單元進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)控中心與控制單元數(shù)據(jù)的信息交換通過GPRS或CDMA無線通 訊方式聯(lián)系，控制單元通過硬接線的方式控制現(xiàn)場設(shè)備?？刂茊卧獙⒉杉降碾?流、電壓進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，判定出故障類型，并將故障類型標(biāo)志與加有時(shí) 標(biāo)的故障數(shù)據(jù)報(bào)文，通過GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)一同送往監(jiān)控中心；同時(shí)，監(jiān) 控中心對控制單元各站上送的故障數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分析判斷，通過GPRS或CDMA 無線通訊的方式發(fā)出控制命令至控制單元，控制單元以硬接線的方式控制現(xiàn)場設(shè) 備，即各個(gè)站點(diǎn)與配電所的高壓開關(guān)，準(zhǔn)確地切除故障區(qū)間，迅速恢復(fù)非故障區(qū) 間的正常供電。
所述的監(jiān)控中心由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、實(shí)時(shí)監(jiān)測服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成。其 作用和功能如下
a) 、出于安全性考慮，監(jiān)控中心主站設(shè)在局域網(wǎng)中，不直接連在頂TERNET 網(wǎng)上，而是通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)；
b) 、實(shí)時(shí)監(jiān)測服務(wù)器用于對貫通線路或自閉線路的電流、電壓等模擬量進(jìn)行 遙測，開關(guān)狀態(tài)、儲能狀態(tài)開關(guān)量的遙控，以及高壓開關(guān)的遙控；
c) 、實(shí)時(shí)監(jiān)測服務(wù)器對控制單元中各站上送的故障數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分析判斷， 準(zhǔn)確的切除故障區(qū)間，確保非故障區(qū)間的正常供電；
d) 、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器利用強(qiáng)大SQL-SERVER的后臺數(shù)據(jù)庫對實(shí)時(shí)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn) 行存儲、分析；為系統(tǒng)提供了歷史追溯功能，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)査詢，H，月報(bào)表打 印等功能。
所述的控制單元由遙測采集模塊、直流變送模塊、A/D模數(shù)變換模塊、 遙信采集模塊、遙控輸出模塊、智能控制器和GPRS模塊組成，其作用和功能如
下
a) 、通過遙測采集模塊對采集到的電流、電壓測量值，由智能控制器進(jìn)行分 析、計(jì)算、比較，判定出故障類型，并將故障類型標(biāo)志與加有時(shí)標(biāo)的故障數(shù)據(jù)報(bào) 文通過無線的方式一同送往監(jiān)控中心；
b) 、接收來自監(jiān)控中心遙合、遙分、故障遙分指令，并控制現(xiàn)場設(shè)備層的高 壓開關(guān)的分合操作；
c) 、接收來啟監(jiān)控中心的招測指令，上送各站的狀態(tài)參數(shù)；(電流、電H(、 開關(guān)狀態(tài)位等)
d) 、每三分鐘(可根據(jù)需要從l一5分鐘任意設(shè)置)主動上送所在站的狀態(tài) 參數(shù)(電流、電壓、開關(guān)狀態(tài)位等)。
所述的現(xiàn)場設(shè)備由各類傳感器、變送器、10kV線路斷路器、配電所開關(guān)柜
斷路器、分布式終端控制單元、線路CT、 PT (可利用供電變壓器)等組成。傳感 器、變送器將線路的大電流、電壓信號線性轉(zhuǎn)換成小電流、電壓信號，而10kV 高壓開關(guān)用來對線路一次性分?jǐn)嗪瓦B接。
圖4所示，是系統(tǒng)的控制單元的電路原理圖；控制單元作為連接監(jiān)控中心和 現(xiàn)場設(shè)備的中樞，在整個(gè)系統(tǒng)中屬核心設(shè)備；控制單元由遙測采集模塊、直流變 送模塊、A/D模數(shù)變換模塊、遙信采集模塊、遙控輸出模塊、智能控制器和GPRS 無線通訊模塊UPS、蓄電池、中間繼電器、空氣開關(guān)等組成；由各類傳感器、變 送器，完成對一次高壓設(shè)備的電流、電壓的采樣，信號傳輸給遙測采集模塊，遙 測采集模塊連接直流變送模塊，并轉(zhuǎn)換成0—5V的直流信號，然后再連接A/D模數(shù) 變換模塊，將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)帶連接并傳送至智能控制器， 智能控制器同時(shí)連接GPRS無線通訊模塊、遙信采集模塊和遙控輸出模塊， GPRS/CDMA模塊接收數(shù)據(jù)后，透明轉(zhuǎn)發(fā)至智能控制器，智能控制器對接收到的數(shù) 據(jù)報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)解析的結(jié)果應(yīng)答監(jiān)控中心；或者智能控制器對現(xiàn)場采樣的 進(jìn)行分析判斷后，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備異常，則將相關(guān)數(shù)據(jù)編碼發(fā)送至GPRS/CDMA無 線通訊模塊。GPRS/CDMA無線通訊模塊透明轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文至監(jiān)控制中心；智能控 制器除了擔(dān)負(fù)著與監(jiān)控中心的通訊之外，還同通過遙控輸出模塊對現(xiàn)場設(shè)備的進(jìn)
行控制，市電或蓄電池供UPS不間斷電源，由UPS不間斷電源向智能控制器供電。 在市電消失的情況下，UPS和蓄電池組為控制設(shè)備及斷路器提供了可靠的工作電 源。確保線路停電后，能夠進(jìn)行正常的分、合閘操作，從而恢復(fù)系統(tǒng)供電。 貫通線路或自閉線路供電線路故障理論分析
圖5所示，貫通線路或自閉線路供電線路故障分析示意圖；貫通線路或自閉 線路供電線路故障類型一般可分為三大類即單相接地故障、相間短路故障及斷 線。所述的貫通線路或自閉線路供電線路故障分相間短路，包括兩相相間短路、 兩相接地短路、三相相間短路、三相接地短路，設(shè)故障發(fā)生在第J與第J+l個(gè)站 之間，則其故障特征歸納為
(1) 、兩相相間短路
故障相電壓降低，第J站，包括J站，及J站之前的所有站的故障相有故障電 流，之后的站無故障電流，系統(tǒng)無零序電流和零序電壓；
(2) 、兩相接地短路故障相電壓降低，第J站，包括J站，及J站之前的所 有站的故障相有故障電流，之后的站無故障電流，系統(tǒng)有零序電流和零序電壓；
(3) 、三相短路故障相電壓降低，第J站，包括J站，及J站之前的所有站 的故障相有故障電流，之后的站無故障電流，系統(tǒng)無零序電流和零序電壓。
本實(shí)用新型采用GPRS移動無線通訊(或采用CDMA聯(lián)通無線通訊)。GPRS是 通用無線分組業(yè)務(wù)(General Packet Radio System)的縮寫，它是在原有的基 于電路交換(CSD)方式的全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)上弓1入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)。 GGSN支持與外部分組交換 網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于IP的GPRS骨干網(wǎng)和SGSN連通。圖6所示，GPRS與Internet 連接原理圖。GPRS終端通過接口從客戶系統(tǒng)取得數(shù)據(jù)，處理后的GPRS分組數(shù)據(jù) 發(fā)送到GSM基站。分組數(shù)據(jù)經(jīng)SGSN封裝后，SGSN通過GPRS骨干網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)支持 接點(diǎn)GGSN進(jìn)行通信。GGSN對分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如 Internet或X. 25網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)用新型在采用GPRS通訊時(shí)，在軟硬件方面采用了冗余技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了通 信通道的熱備份，實(shí)現(xiàn)雙通道之間的無縫切換。進(jìn)一步提高了系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1、一種鐵路電力貫通自閉線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)，由監(jiān)控中心、各個(gè)站點(diǎn)與配電所的控制單元、及現(xiàn)場設(shè)備組成，監(jiān)控中心對各個(gè)站點(diǎn)與配電所的控制單元進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)控中心與控制單元數(shù)據(jù)的信息交換通過GPRS或CDMA無線通訊方式聯(lián)系，控制單元通過硬接線的方式控制現(xiàn)場設(shè)備；控制單元將采集到的電流、電壓進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，判定出故障類型，并將故障類型標(biāo)志與加有時(shí)標(biāo)的故障數(shù)據(jù)報(bào)文，通過GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)一同送往監(jiān)控中心；同時(shí)，監(jiān)控中心對控制單元各站上送的故障數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分析判斷，通過GPRS或CDMA無線通訊的方式發(fā)出控制命令至控制單元，控制單元以硬接線的方式控制現(xiàn)場設(shè)備，即各個(gè)站點(diǎn)與配電所的高壓開關(guān)，準(zhǔn)確地切除故障區(qū)間，迅速恢復(fù)非故障區(qū)間的正常供電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路電力線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障 處理系統(tǒng)，其特征是所述的監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、實(shí)時(shí)監(jiān)測服務(wù)器、 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，各服務(wù)器由以太網(wǎng)線連接組成局域網(wǎng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鐵路電力線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理 系統(tǒng)，其特征是所述的控制單元作為連接監(jiān)控中心和現(xiàn)場設(shè)備的中樞，在整 個(gè)系統(tǒng)中屬核心設(shè)備；控制單元由遙測采集模塊、直流變送模塊、A/D模數(shù)變換 模塊、遙信采集模塊、遙控輸出模塊、智能控制器和GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)模塊、UPS、 蓄電池、中間繼電器、空氣開關(guān)等組成；由各類傳感器、變送器，完成對一次 高壓設(shè)備的電流、電壓的采樣，信號傳輸給遙測采集模塊，遙測采集模塊連接 直流變送模塊，并轉(zhuǎn)換成0—5V的直流信號，然后再連接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)帶連接并傳送至智能控制器。智能控制器 同時(shí)連接GPRS/CDMA無線通訊模塊、遙信采集模塊和遙控輸出模塊；GPRS/CDMA模塊接收數(shù)據(jù)后，透明轉(zhuǎn)發(fā)至智能控制器，智能控制器對接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)解析的結(jié)果應(yīng)答監(jiān)控中心；或者智能控制器對現(xiàn)場采樣的進(jìn)行分 析判斷后，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備異常，則將相關(guān)數(shù)據(jù)編碼發(fā)送至GPRS/CDMA無線通訊 模塊。GPRS/C頭A無線通訊模塊透明轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文至監(jiān)控制屮心；智能控制器除 了擔(dān)負(fù)著與監(jiān)控中心的通訊之外，還同通過遙控輸出模塊對現(xiàn)場設(shè)備的進(jìn)行控 制，市電或蓄電池供UPS不間斷電源，由UPS不間斷電源向智能控制器供電。
專利摘要本實(shí)用新型提供了鐵路電力貫通自閉線路GPRS或CDMA遠(yuǎn)程控制與故障處理系統(tǒng)，主要由監(jiān)控中心、控制單元、現(xiàn)場設(shè)備三部分構(gòu)成；并使用GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控層與控制單元聯(lián)接。控制單元將采集到的電流、電壓進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，判定出故障類型，并將故障類型標(biāo)志與加有時(shí)標(biāo)的故障數(shù)據(jù)報(bào)文，通過GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)一同送往監(jiān)控中心；同時(shí)，監(jiān)控中心對控制單元中各站上送的故障數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分析判斷，通過GPRS/CDMA無線通信的方式發(fā)出控制命令，控制單元以硬接線的方式控制現(xiàn)場設(shè)備層即各個(gè)站點(diǎn)與配電所的高壓開關(guān)。本實(shí)用新型工作可靠和穩(wěn)定、對供電設(shè)備無損傷，投入和維護(hù)成本較低，自動、快速、準(zhǔn)確判斷并切除故障區(qū)間，及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)段的供電，壓縮故障搶修時(shí)間，為設(shè)備檢修帶來方便，提高了供電線路自動化控制運(yùn)行水平。
文檔編號B60M3/00GK201026806SQ200720100468
公開日2008年2月27日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者暢 劉, 姚峰林, 鵬 安, 梁樹杰, 王建功, 慶 閻 申請人:山西六合華鼎科貿(mào)有限公司