本發(fā)明涉及雜散電流檢測(cè)設(shè)備，特別是涉及一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器及其采樣方法。

背景技術(shù)：

1、城市軌道交通主要采用直流牽引供電，在直流牽引系統(tǒng)中采用正極接接觸網(wǎng)或者接觸軌，以走行軌作為回流通道。由于鋼軌與道床之間并非完全絕緣的，導(dǎo)致原本通過走行軌的部分電流泄露到了大地之中，再經(jīng)埋地金屬、管道、電纜等流回牽引變電所。泄露到大地中去的電流為雜散電流，若大量泄漏會(huì)嚴(yán)重腐蝕埋地金屬、管道、電纜等設(shè)備，同時(shí)引起軌電位異常升高威脅乘客和電氣設(shè)備的安全。在地鐵建成投入運(yùn)營(yíng)的初期，走行軌與道床之間的絕緣程度高，軌地過渡電阻值較大。隨著地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間的推移，受到不可避免的污染、潮濕等破壞因素的影響，導(dǎo)走行軌與道床之間的絕緣程度降低，軌地過渡電阻值降低，雜散電流的泄漏隨之增加，對(duì)地鐵周圍土壤中的通信電纜、水管、煤氣管道、結(jié)構(gòu)鋼筋以及埋地金屬等造成腐蝕。

2、為評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)雜散電流的實(shí)際影響，傳統(tǒng)雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器通常監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)鋼筋對(duì)參比電極的電壓和回流走行鋼軌對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋電壓兩組模擬量，并進(jìn)行分析。傳統(tǒng)方法的數(shù)據(jù)類型太少，難以支持對(duì)雜散電流腐蝕程度的分析評(píng)估，對(duì)乘客及電氣設(shè)備所面臨安全隱患程度的評(píng)判準(zhǔn)確度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流腐蝕程度的分次評(píng)估，準(zhǔn)確評(píng)判乘客及電氣設(shè)備所面臨安全隱患，本發(fā)明提供了一種新型的雜散電流檢測(cè)傳感。

2、具體地，第一方面，本發(fā)明提供了一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，包括：

3、前端采樣模塊、鋼軌采樣電路、第一模擬通道選擇器、第二模擬通道選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器；

4、前端采樣模塊包括第一前端采樣電路、第二前端采樣電路、第三前端采樣電路和第四前端采樣電路，且一一對(duì)應(yīng)連接到第一模擬通道選擇器的四個(gè)通道；

5、第一前端采樣電路采樣軌地電壓，第二前端采樣電路采樣結(jié)地電壓，第三前端采樣電路采樣軌結(jié)電壓，第四前端采樣電路采樣結(jié)比電壓；

6、鋼軌采樣電路采集并行鋼軌相同位置的兩路10m鋼軌電壓，并對(duì)應(yīng)輸入第二模擬通道選擇器的兩個(gè)通道；

7、第一模擬通道選擇器的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一輸入端，第二模擬通道選擇器的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第二輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到處理器；

8、第一模擬通道選擇器和第二模擬通道選擇器的控制端均連接到處理器。

9、進(jìn)一步，還包括線性光耦隔離電路；

10、線性光耦隔離電路的數(shù)量為4，每一線性光耦隔離電路的輸入端連接到一前端采樣電路的輸出端，輸出端連接到第一模擬通道選擇器的一個(gè)通道。

11、進(jìn)一步，每一條前端采樣電路還包括rc濾波電路；rc濾波電路中，設(shè)有tvs器件與電阻并聯(lián)，且輸入端設(shè)有輸入電阻，輸出端連接到第一模擬通道選擇器的一個(gè)通道。

12、進(jìn)一步，每一前端采樣電路還包括射隨器；射隨器的輸出端連接到線第一模擬通道選擇器的一個(gè)通道。

13、進(jìn)一步，每一前端采樣電路還包括一階反向有源濾波電路和減法電路；一階反向有源濾波電路的輸出端經(jīng)減法電路連接到第一模擬通道選擇器的一個(gè)通道。

14、進(jìn)一步，每一條前端采樣電路還包括依次串聯(lián)的rc濾波電路、射隨器、一階反向有源濾波電路和減法電路；rc濾波電路中，設(shè)有tvs器件與電阻并聯(lián)，且輸入端設(shè)有輸入電阻；減法電路的輸出端連接到第一模擬通道選擇器的一個(gè)通道。

15、進(jìn)一步，還包括線性光耦隔離電路；減法電路的輸出端經(jīng)線性光耦隔離電路連接到第一模擬通道選擇器的一個(gè)通道。

16、第二方面，本發(fā)明還提供了一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器的采樣方法，包括以下步驟：

17、步驟s1：通過處理器選擇通道，即選擇一路電壓輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

18、步驟s2：設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣參數(shù)，包括量程、通道和速率；

19、步驟s3：連續(xù)采樣預(yù)設(shè)次數(shù)，取平均值記為實(shí)際采樣值；

20、步驟s4：切換通道，選擇下一路電壓輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

21、步驟s5：循環(huán)執(zhí)行六次步驟s1至步驟s4，以預(yù)設(shè)順序完成對(duì)六路電壓的一輪采樣；

22、步驟s6：在采樣期間循環(huán)執(zhí)行步驟s5。

23、優(yōu)選地，預(yù)設(shè)次數(shù)為10，每一輪采樣的時(shí)長(zhǎng)為1s，每一輪中每一路電壓的采樣總時(shí)長(zhǎng)為20毫秒。

24、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案可通過前端采樣模塊和鋼軌采樣電路實(shí)現(xiàn)對(duì)六路電壓信號(hào)的采集，可實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流腐蝕程度分析評(píng)估的支持，提升對(duì)乘客及電氣設(shè)備所面臨安全隱患程度的評(píng)判準(zhǔn)確度，降低城市軌道交通的安全隱患風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，包括前端采樣模塊、鋼軌采樣電路、第一模擬通道選擇器、第二模擬通道選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器；

2.如權(quán)利要求1所述的一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，還包括線性光耦隔離電路；

3.如權(quán)利要求1所述的一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，每一前端采樣電路包括rc濾波電路；

4.如權(quán)利要求1所述的一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，每一前端采樣電路包括射隨器；

5.如權(quán)利要求1所述的一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，每一前端采樣電路包括一階反向有源濾波電路和減法電路；

6.如權(quán)利要求1所述的一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，每一前端采樣電路包括依次串聯(lián)的rc濾波電路、射隨器、一階反向有源濾波電路和減法電路；

7.如權(quán)利要求6所述的一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于，還包括線性光耦隔離電路；

8.一種如權(quán)利要求1所述的多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器的采樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的采樣方法，其特征在于，預(yù)設(shè)次數(shù)為10，每一輪采樣的時(shí)長(zhǎng)為1s，每一輪中每一路電壓的采樣總時(shí)長(zhǎng)為20毫秒。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多通道雜散電流監(jiān)測(cè)傳感器及其采樣方法，涉及雜散電流監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該傳感器中，第一、第二、第三、第四前端采樣電路分別采樣軌地電壓、結(jié)地電壓、軌結(jié)電壓和結(jié)比電壓，且一一對(duì)應(yīng)輸入第一模擬通道選擇器的四個(gè)通道；鋼軌采樣電路采集并行鋼軌的兩路10m鋼軌電壓，并對(duì)應(yīng)輸入第二模擬通道選擇器的兩個(gè)通道；第一、第二模擬通道選擇器的輸出端對(duì)應(yīng)連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一、第二輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到處理器；第一、第二模擬通道選擇器的控制端均連接到處理器。該傳感器可通過采集六路電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流腐蝕程度分析評(píng)估的支持，提升安全隱患程度評(píng)判準(zhǔn)確度，降低安全隱患風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃珂,馬水生,黎興源,張開元,陳愛宇,王恕恒,肖強(qiáng),高燕敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海南自電氣系統(tǒng)工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26