防雷器损坏的开关量及接地电阻实时在线监测系统及方法

摘要

本发明揭示了一种防雷器损坏的开关量及接地电阻实时在线监测系统及方法，所述测量系统包括服务器、一个或多个远程监控终端、一个或多个数据采集系统，服务器分别连接各远程监控终端及各数据采集系统；数据采集系统包括损坏开关量数据采集模块、接地电阻采集模块。损坏开关量数据采集模块包括m个行连接线、n个列连接线；接地电阻采集模块包括微处理器模块、恒流源注入模块、采样电压读取模块、接地电阻测量软件模块；微处理器模块分别连接恒流源注入模块、采样电压读取模块、接地电阻测量软件模块。本发明可保证各个防雷器损坏的开关量的有效判断，同时可以实时精确地测得接地电阻。本发明尤其适用铁路信号防雷。

主权项

一种防雷器损坏的开关量及接地电阻实时在线监测系统，其特征在于，所述系统包括：服务器、一个或多个远程监控终端、一个或多个数据采集系统，所述服务器分别连接各远程监控终端及各数据采集系统；所述数据采集系统包括损坏开关量数据采集模块、接地电阻采集模块、数据处理模块、显示模块，数据处理模块分别连接损坏开关量数据采集模块、接地电阻采集模块、显示模块；防雷器包括m行n列呈矩阵式排列的开关量；开关量D_ab定义为第a行第b列开关量；其中，a、b为整数，a∈[1，m]，b∈[1，n]；所述损坏开关量数据采集模块包括m个行连接线、n个列连接线，第i个行连接线K_i连接第i行的n个开关量的第一端口，第j个列连接线I_j连接第j列的m个开关量的第二端口；同时，第i个行连接线K_i或第j个列连接线I_j通过对应的第一二极管连接开关量D_ij的对应端口；其中，i、j为整数，i∈[1，m]，j∈[1，n]；所述损坏开关量数据采集模块还包括m*n个呈矩阵式排列的线路自检电路，即每个开关量配有一线路自检电路，每个线路自检电路包括一个第二二极管；线路自检电路S_ab定义为第a行第b列线路自检电路；其中，a、b为整数，a∈[1，m]，b∈[1，n]；线路自检电路S_ij的一端连接第i个行连接线K_i，另一端连接第j个列连接线I_j；第二二极管与其对应的第一二极管设置的方向相反；所述损坏开关量数据采集模块包括线路故障自检模块、防雷器故障扫描模块；所述线路故障自检模块用以对线路自身故障进行检测；线路故障自检模块将m个行连接线及n个列连接线的电位均设置为低电位；然后依次使n个列连接线中的一个列连接线I_j的电位设置为高电位；如果线路无故障，m个行连接线的电位应均为高；此时若m个行连接线中有低电位出现，则电位为低的第i个行连接线K_i与当前的第j个列连接线I_j之间的交叉区域出现线路故障；或者，所述线路故障自检模块将m个行连接线及n个列连接线的电位均设置为低电位；然后依次使m个行连接线中的一个行连接线K_i的电位设置为高电位；如果线路无故障，n个列连接线的电位应均为高；此时若n个列连接线中有低电位出现，则电位为低的第j个列连接线I_j与当前的第i个行连接线K_i之间的交叉区域出现线路故障；所述防雷器故障扫描模块用以对防雷器故障进行检测；将m个行连接线及n个列连接线的电位均设置为高电位；然后依次使n个列连接线中的一个列连接线I_j的电位设置为低电位；如果线路无故障，m个行连接线的电位应均为高；此时若m个行连接线有低电位出现，则电位为低的第i个行连接线K_i与当前的第j个列连接线I_j之间的交叉区域出现防雷器故障；或者，所述防雷器故障扫描模块将m个行连接线及n个列连接线的电位均设置为高电位；然后依次使m个行连接线中的一个行连接线K_i的电位设置为低电位；如果线路无故障，n个列连接线的电位应均为高；此时若n个列连接线有低电位出现，则电位为低的第j个列连接线I_j与当前的第i个行连接线K_i之间的交叉区域出现防雷器故障；所述接地电阻采集模块包括：微处理器模块、恒流源注入模块、采样电压读取模块、接地电阻测量软件模块；所述微处理器模块分别连接恒流源注入模块、采样电压读取模块、接地电阻测量软件模块；所述恒流源注入模块在微处理器模块的控制下提供恒流源或关闭恒流源；所述采样电压读取模块接受微处理器模块的控制，测量采样电压；所述接地电阻测量软件模块接受微处理器模块的控制，根据所述采样电压读取模块测量得到的采样电压计算接地电阻；所述显示单元用以显示经过数据处理模块处理后防雷器各开关量是否正常的信息，还用以显示所述接地电阻采集模块采集的地线地阻的信息；所述微处理器模块具体包括：恒流源控制单元，用以控制恒流源注入模块注入恒流源电流I或将恒流源电流I关闭；干扰源采集控制单元，用以控制干扰源采集模块测量干扰源电压；第一判断单元，用以判断干扰源采集模块测量得到的干扰源电压是否大于设定值V10；采样电压测量控制单元，用以控制所述采样电压读取模块测量采样电压；干扰源处理控制单元，用以移动基准电源，使得采样电压的低谷介于0和ε之间，其中ε为设定极小值；接地电阻测量控制单元，用以控制所述接地电阻测量软件模块计算接地电阻；所述接地电阻测量软件模块首先获取在不注入恒流源的情况下，所述采样电压读取模块测量得到的干扰源电压V_g1以及所述采样电压读取模块测量的采样电压V_q1；而后获取在注入恒流源的情况下，所述采样电压读取模块测量得到的干扰源电压V_g2和采样电压V_q2；接着计算有效采样电压V_q，V_q＝V_q1‑V_q2；而后计算接地电阻R_d，R_d＝V_q÷I；辅助电流极电阻测量控制单元，用以控制一辅助电流极电阻测量模块计算辅助电流极电阻；辅助电流极电阻测量模块计算干扰源电压V_g，V_g＝V_g1‑V_g2；而后计算辅助电流极电阻R_z，R_z＝V_g÷I‑R_d。