[实用新型]一种直流牵引供电系统的新型传感系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感系统，尤其是一种直流牵引供电系统的新型传感系统。

背景技术

直流牵引供电系统中，目前常用的电流测量方法是接触式测量方式，如图1所示，在供电主回路中串联毫欧级的电阻，这个电阻通常称为分流器，分流器充当取样电阻的功能，将分流器两端的信号接入隔离放大器，经过隔离和信号调理后提供给保护测控装置。

接触式测量方式虽然方法直接、原理简单，如图2所示，隔离放大器由三个端口组成，分别是电源输入端口、信号输入端口和信号输出端口（其中信号输出端口可以是多组），这3个端口要求相互隔离，即既要求信号输入与输出之间隔离，也要求信号输入输出与电源输入之间也要隔离，且隔离电压要达到15kV AC，以保证对设备和人身的高安全性。在工业控制领域所用到的信号隔离器，其隔离电压一般只有2kV AC，不适合应用在直流牵引供电系统中。

要想达到15kV AC的高隔离电压等级，需要采取特殊的方法，电光电模式就是常用的方法之一。如图3所示，其隔离原理是先将输入的模拟信号经过AD采样转换成数字信号，然后经过电光转换，通过光纤传送到输出侧，在输出侧经过光电转换，将光信号转换成电信号，再经过DA转换和信号处理，输出所需要的模拟量。另外，电源的隔离采用固定频率且无反馈的高频开关电源，其中的高频变压器的隔离电压也设计成15kV AC，不过体积较大。目前德国的西门子（Siemens）、英国的霍克西利（Hawker Siddeley）和意大利的MS，都采用的是电光电模式。另一种方法是以Knick为代表的电磁电模式，类似于电光电模式，只是通过电磁耦合来传递数字信号而已。

在接触式测量方式中，测试设备和被测系统的信号相互干扰，导致测量精度低，可靠性差。上述两种隔离模式，虽然达到了隔离的目的，但实现起来成本高，技术难度大，精度低，目前也只有少数几家公司掌握了核心技术，特别是Knick的产品中，大量地使用了新工艺和新材料，如硬件堆栈工艺和平板变压器等，一般公司难以实现，不利于推广与普遍应用。另外，在数字传输过程中，传输方向是单向的，没有握手信号和信号重发机制，在遇到干扰时，只能是被动地丢帧，造成了可靠性差。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种直流牵引供电系统的新型传感系统，包括霍尔电流感应模块、电源模块和信号通信模块；所述霍尔电流感应模块的输入端与电源模块的输出端连接，所述霍尔电流感应模块的输出端与信号通信模块的输入端连接。

进一步，所述霍尔电流感应模块中采用补偿式霍尔电流传感器。

进一步，所述电源模块包括有开关电源和电源滤波器，所述开关电源的输入端连接至电源滤波器的输出端。

进一步，所述信号通信模块的信号输出模式包括有电压型和电流环型。

进一步，所述新型传感系统还包括有计量控制模块，所述计量控制模块包括有直流计量表、记录仪、远方控制器、第一隔离变压器和第二隔离变压器，所述第一隔离变压器的输入端和第二隔离变压器的输入端均连接至信号通信模块的输出端，所述直流计量表的输入端和记录仪的输入端均连接至第一隔离变压器的输出端，所述远方控制器的输入端连接至第二隔离变压器的输出端。

进一步，所述计量控制模块中还包括有直流继电保护装置。

进一步，所述霍尔电流感应模块还连接有用于测试霍尔电流感应模块信号输出性能的检测模块。

进一步，所述霍尔电流感应模块外装有保护外壳。

进一步，所述霍尔电流感应模块、电源模块、信号通信模块、计量控制模块和检测模块之间的相互连接均使用KMPW-2.0mm2的带屏蔽层的双绞线，且屏蔽层接地。

本实用新型的有益效果是：在直流牵引供电系统中采用一种新型传感系统，采用了霍尔电流传感器，使用非接触的测量方式，降低了对隔离电压的要求，技术难度小，从而降低了成本。同时，在接触式测量方式中，测试设备和被测系统的信号相互干扰，而本实用新型使用非接触的测量方式，具有可靠性。直流牵引供电系统中电流变化时，通过霍尔电流传感器对失衡磁场进行补偿的过程所需的时间理论上不到1μs，拥有高精度和高灵敏度。

附图说明

图1是直流牵引供电系统中接触式测量方式的传感系统框架图；

图2是隔离放大器结构图；

图3是电光电模式隔离放大器的原理图；

图4是一种直流牵引供电系统的新型传感系统的系统框架图；

图5是图4的具体模块结构图；

图6是图5的电路原理图。