[发明专利]牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统

权利要求书

1.一种牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统，其特征在于，包括牵引回流系统采集装置(5)、接地引下线数据采集装置(6)、地表电位分布采集装置(7)、土壤数据采集装置(8)和在线状态辨识装置(12)；

牵引变电所内的牵引回流各路径电流互感器(1)连接到牵引回流系统采集装置(5)，在直接供电方式下实时记录接地网回流I_G、钢轨及回流线回流I_R的回流分布，在自耦变压器供电方式下还实时记录综合贯通地线回流I_ZG和保护线回流I_PW的回流分布；牵引变电所牵引回流各支路实时电流及回流系数储存于牵引回流分布数据库(9)中，为牵引回流系统故障诊断提供依据；

牵引变电所内的电气设备接地引下线电压互感器(2)连接到接地引下线数据采集装置(6)，实时测量牵引变压器接地引下线电位U_T、断路器接地引下线电位U_S和隔离开关接地引下线电位U_G的电位分布，或实时测量牵引变压器接地引下线与断路器接地引下线电位差U_T-S、牵引变压器接地引下线与隔离开关接地引下线电位差U_T-G，及断路器接地引下线与隔离开关接地引下线电位差U_S-G的电位分布；牵引变电所内电气设备接地引下线实时电位及分布系数储存于电气设备接地引下线电位分布数据库(10)中，为接地网故障诊断提供依据；

接地网上方地表电位参比电极(3)连接到地表电位分布采集装置(7)，实时测量接地网上方地表电位分布；牵引变电所接地网上方地表实时电位储存于接地网上方地表电位分布数据库(11)中，为接地网故障定位提供数据支持；

土壤数据采集装置(8)测量接地网络埋设区域土壤电阻率ρ；

在线状态辨识装置(12)根据牵引回流系统采集装置(5)、接地引下线数据采集装置(6)、地表电位分布采集装置(7)、土壤数据采集装置(8)、牵引回流分布数据库(9)、电气设备接地引下线电位分布数据库(10)和接地网上方地表电位分布数据库(11)中的数据得到牵引回流与接地性能评估结果，并输出至牵引变电所接地网三维可视化信息系统(13)。

2.一种采用权利要求1所述的牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断系统进行的在线监测及故障诊断的方法，其特征在于，基于同步测试数据和牵引变电所历史运行数据库，诊断步骤如下：

步骤1：读入某一时刻牵引变电所牵引回流系统各支路电流，包括接地网回流I_G、钢轨及回流线回流I_R，若在自耦变压器供电方式下还读入综合贯通地线回流I_ZG和保护线回流I_PW；

步骤2：实时计算各支路的回流系数，若满足给定的上限和下限阈值范围时，则判定牵引变电所回流状态正常，否则判定对应支路异常或者故障；

步骤3：以牵引变电所接地网回流I_G作为动态激励电流源，实时计算接地引下线电位分布系数，定量评估其与电气设备接地引下线电位分布数据库(10)中正常样本之间的关联程度，当小于整定值时，则判定牵引变电所接地网回流异常或者接地网故障；

步骤4：以牵引变电所接地网回流I_G作为动态激励电流源，实时计算接地网上方地表电位分布系数，定量评估其与接地网上方地表电位分布数据库(11)中正常样本值之间的关联程度，当小于整定值时，则进一步判断接地网回流异常或者故障，并实现故障位置的定位；

步骤5：统计整个计算过程，更新测试数据，对应不同时刻，重复步骤2至步骤4，得到牵引变电所牵引回流与接地状态在线监测及故障诊断结果。