[发明专利]基于全线钢轨电位特征提取的在线钢轨绝缘缺陷诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于全线钢轨电位特征提取的在线钢轨绝缘缺陷诊断方法，属于城市轨道交通故障检测应用领域，具体为：首先对历史数据进行管理，组成不同参考组别；然后对实时数据进行特征量提取，通过条件特征匹配到参考组别进行绝缘诊断；最后针对一个判别周期内的诊断结果进行概率统计，最终通过给定限值实现缺陷定位。本发明不仅能迅速诊断缺陷情况，并能准确定位缺陷位置，为杂散电流防护提供参考。

技术领域

本发明属于城市轨道交通故障检测应用领域。具体涉及一种基于全线钢轨电位特征提取的在线钢轨绝缘缺陷诊断方法。

背景技术

2019年内地城市轨道交通城市升至40多座，运营总里程超过6700公里。城市轨道交通一般为1500V或750V直流供电。绝大部分城市城轨系统把钢轨作为回流轨。列车通过受电弓从接触网取流，供机车消耗能量，电流由钢轨回到牵引供电所负极。由于钢轨对地过渡电阻的存在，电流在钢轨中流通时会泄漏至大地，此部分电流被称之为杂散电流。杂散电流流入地中，不可避免的在地中金属结构中流动，最后通过过渡电阻等途径流回牵引所负极。

电流在地下管道中由阴极区流至阳极区，阳极区发生氧化反应后金属溶解，管道壁变薄甚至穿孔。通常管道存在自发进行的自然腐蚀，腐蚀速度慢。由于杂散电流的干扰，产生电化学腐蚀，电流数值较大时，腐蚀速度快，穿孔时间短。电流在变电所附近土壤中流动，通过中性点接地的变压器留入变压器内部，致使变压器发生直流偏磁。发生直流偏磁后变压器励磁电流中产生的谐波会导致变压器异常，出现温度升高、振动、噪声等问题。较大的杂散电流干扰造成额外的经济损失。

杂散电流防护设计采取“以堵为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。堵：从源头上减小流入地中电流。减小牵引所间距；减小钢轨纵向电阻；增加钢轨对地过渡电阻；提高电压等级。排：通过排流措施减小流入地中电流。设置排流系统，建立杂散电流流回牵引所负极的回路。测：监测线路情况，为杂散电流的运营维护提供依据。

影响地铁杂散电流分布的重要参数是钢轨纵向电阻和钢轨对地过渡电阻。地铁建成进入运营阶段后，随着时间积累，线路污染累积等导致钢轨对地过渡电阻降低，从而加剧杂散电流。《CJJ49-1992地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》规定：兼用做回流的地铁走行轨与隧洞主体结构(或大地)之间的过渡电阻值(按闭塞区间分段进行测量并换算为1km长度的电阻值)，对于新建线路不小于15Ω·km，对于运行线路不小于3Ω·km。钢轨对地过渡电阻的监控尤为重要。过渡电阻不符合要求视为绝缘出现缺陷，此时钢轨对地电流泄漏加剧，导致管道腐蚀、直流偏磁加剧。

现有线路过渡电阻检测方法采用GB28026.2-2018附录B.2中的方法，在检测中受上下行均流线以及同行间均流线影响，检测长度一般不超过400m。单次检测效率低，线路较长时检测次数增多，耗费大量人力、物力。对运营线路的过渡电阻检测仅能在凌晨实施。鉴于以上情况，一种在线的绝缘缺陷诊断技术的研究十分有必要。当某一区段上钢轨对地绝缘变化时，全线钢轨对地电位的分布将发生显著变化。绝缘情况最直接的表征因素应该是全线钢轨电位的分布。

发明内容

本发明的目的是对城轨供电系统中钢轨电位等进行监测，可在线及时对数据进行记录分析，从而实现对线路绝缘情况的诊断，为杂散电流防护提供参考。

为此，本发明提供了一种基于全线钢轨电位特征提取的在线钢轨绝缘缺陷诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：数据的获取和存储。通过各测量点的钢轨电位测量装置获取各测量点实时钢轨电位数据信息，通过信息交互获取包括发车间隔、负荷电流和相关设备状态等信息。将采集的数据存储至实时数据库；通过服务器本身的规约转换为监控系统可识别的数据；系统对数据进行处理，提供历史数据管理、数据查询(包括各种特征量)、统计计算、绝缘诊断，并向所述系统发出报警等控制指令。

步骤2：对历史数据进行管理，选取线路运营初始，线路情况良好的阶段，对该阶段历史数据进行处理，组成不同参考组别。