專利名稱：鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統和方法
技術領域：
本申請涉及鐵路電力系統，更特別地是涉及一種鐵路電力線路永久性故障自動診 斷系統和方法。
背景技術：
隨著電力技術的飛速發展，工業、農業、交通運輸等各個方面均離不開電，電力線 路的正常運營對于人類的正常生產生活具有極其重要的意義。隨著重載、高車流密度鐵路 的運輸能力的不斷提升，對為其行車信號供電的鐵路電力線路(如IOkV鐵路電力線路)供 電可靠性，提出了更高的要求。目前，在鐵路電力線路發生故障時，需要依據線路維護人員來根據經驗人為判斷 是否發生了永久性故障，而不能自動、快速地判斷是否發生了永久性故障。并且常常需要依 靠線路維護人員到現場拉合開關進行試判斷，沿著線路巡視查找發生永久性故障的位置， 在時間、人力、物力等方面消耗非常大。尤其對于鐵路電力線路，其大部分在山區或交通不 便的地方設置，而永久性故障大多發生在天氣惡劣的情況下，此時依靠線路維護人員到現 場拉合隔離開關進行試送電判斷隔離故障區段尤為困難，而且存在安全上的隱患，難以適 應現代鐵路運輸的要求。
發明內容
本發明針對上述問題，提出了一種鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統和方 法，能夠實現永久性故障的自動診斷，加快了故障判斷時間，并且節省了人力、物力。本發明提供了一種鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，該系統包括多個間隔 層設備以及與每一個間隔層設備通信的站控層設備，所述間隔層設備包括在主配電所處和 備配電所處設置的配電所間隔層設備以及沿著主配電所和備配電所之間的電力線路設置 的多個線路間隔層設備；所述間隔層設備用于采集其所在的位置處的電力線路特性信號，并且當采集到的 電力線路特性信號發生異常時，將該電力線路特性信號添加故障標識后傳送到所述站控層 設備；并且，所述配電所間隔層設備還用于采集主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號， 并且將該斷路器狀態信號發送到所述站控層設備；以及所述站控層設備用于響應于接收到帶有故障標識的電力線路特性信號，而根據接 收到的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號來判斷所述電力線路是否發生永久性故障。根據本發明的優選實施方式，所述電力線路永久性故障自動診斷系統中的站控層 設備在判斷所述電力線路發生永久性故障之后，以供電方向為基準，依次比較由兩個相鄰 間隔層設備傳送到該站控層設備的電力線路特性信號，如果出現來自兩個相鄰間隔層設備 的電力線路特性信號相異的情況，則判斷永久性故障發生在該兩個相鄰間隔層設備之間。本發明還提供了一種用于鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統的鐵路電力線路永久性故障自動診斷方法，所述鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統包括多個間隔層 設備以及與每一個間隔層設備通信的站控層設備，所述間隔層設備包括在主配電所處和備 配電所處設置的配電所間隔層設備以及沿著主配電所和備配電所之間的電力線路設置的 多個線路間隔層設備；所述鐵路電力線路永久性故障診斷方法包括所述間隔層設備采集其所在的位置處的電力線路特性信號，并且當采集到的電力 線路特性信號發生異常時，將該電力線路特性信號添加故障標識后傳送到所述站控層設 備；并且，所述配電所間隔層設備還采集主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號，并且將 該斷路器狀態信號發送到所述站控層設備；以及所述站控層設備響應于接收到帶有故障標識的電力線路特性信號，而根據接收到 的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號來判斷所述電力線路是否發生永久性故障。本發明提供的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統和方法，由于采用主配電所 間隔層設備和備配電所間隔層設備檢測主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號，并且由 站控層設備遠程接收這些斷路器狀態信號，且根據斷路器狀態信號自動判斷故障性質，因 此無需人工判斷就能夠達到自動且快速確定故障性質的目的，節省了人力、物力。而且，本 發明的優選實施方式由于各個間隔層設備將采集到的電力線路特性信號傳送到站控層設 備，并且在站控層設備處以供電方向為基準，依次比較兩個相鄰間隔層設備采集到的電力 線路特性信號，如果出現不匹配的情況，則判斷永久性故障發生在該兩個相鄰間隔層設備 之間，從而實現自動、快速確定故障區段的目的，從而為快速隔離線路故障以及最終實現快 速恢復供電提供了可能。
圖1是根據本發明一種實施方式的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統的示 意圖；圖2顯示的是根據本發明一種實施方式的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系 統和方法中的信號流示意圖；圖3顯示的是根據本發明一種實施方式的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系 統和方法的信號流示意圖；以及圖4顯示的是根據本發明一種實施方式的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系 統和方法中判斷故障區段的流程示意圖；圖5顯示的是本發明提供的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統中的站控層 設備和間隔層設備采用3G通信時的示意圖。
具體實施例方式如圖1以及圖2所示，本發明提供了一種鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統 以及用于電力線路永久性故障自動診斷系統的電力線路永久性故障自動診斷方法，所述電 力線路永久性故障自動診斷系統包括多個間隔層設備以及與每一個間隔層設備通信的站 控層設備，所述間隔層設備包括在主配電所處和備配電所處設置的配電所間隔層設備以及 沿著主配電所和備配電所之間的電力線路設置的多個線路間隔層設備。其中，所述間隔層設備采集其所在的位置處的電力線路特性信號，并且當采集到的電力線路特性信號發生異常時，將該電力線路特性信號添加故障標識后傳送到所述站控 層設備；并且，所述配電所間隔層設備還采集主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號，并 且將該斷路器狀態信號發送到所述站控層設備。所述站控層設備響應于接收到帶有故障標識的電力線路特性信號，而根據接收到 的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號來判斷所述電力線路是否發生永久性故障。圖1中示出了根據本發明一種實施方式的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系 統。在圖1中兩個配電所(圖1中所示的主配電所和備配電所)之間形成的一條供電臂。 通常在鐵路電力線路上大約每隔40km 60km可以設置一個配電所，配電所的電源進線取 自地方電力系統，兩個相鄰配電所的出線構成一條供電臂，這樣在整個鐵路電力線路上可 以分為多個供電臂，需要注意的是，雖然圖1中示出的配電所指定了一個所為主配電所，另 一個所為備配電所，但兩個相鄰配電所是可以互為主備供。簡單而言，在供電臂正常供電 時，一個配電所為主配電所，另一個配電所為備配電所；當電力線路發生故障后，主配電所 跳閘，在備自投模式(備配電所具有備用電源自投裝置)下，備配電所可以自行投入使用； 永久性故障時，備配電所投入后也跳閘。在找到永久性故障點并將該永久性故障點隔離后， 分別由主配電所和備配電所向隔離了故障點的兩段線路同時供電。一個供電臂上的兩個配電所的運行模式有主兼備模式、備自投模式等多種，主兼 備模式即為主配電所本身兼做備配電所的運行模式，備自投模式即為當主配電所發生故障 時，另一備配電所自動投入使用的運行模式。當處于主兼備模式下時，備配電所斷路器狀態 始終為分位，如果主配電所在跳間后經一次重合失敗，即主配電所的斷路器狀態由合位到 分位再到合位再到分位，則線路上發生了永久性故障；而如果主配電所在跳閘后一次重合 成功，即主配電所的斷路器狀態由合位到分位再到合位，則線路上只是發生了瞬時性故障。 當處于備自投模式時，如果主配電所斷路器狀態由合位到分位，而備配電所由分位到合位 再到分位，則線路上發生了永久性故障；如果主配電所斷路器狀態由合位到分位，而備配電 所由分位到合位，則線路上只是發生了瞬時性故障。由上可見，在電力線路處于不同的運行模式下，當線路發生永久性故障時會分別 對應不同的斷路器狀態變化，并且還會存在瞬時性故障的干擾。針對上述問題，本發明提供 的電力線路永久性故障自動診斷系統和方法中，當滿足下列條件中的一者時，所述站控層 設備才判斷所述電力線路發生永久性故障a)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所 斷路器由合位到分位再到合位再到分位，而備配電所斷路器一直處于分位；或者b)所接收 到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配電所斷路器由分位到合位 再到分位。這樣，不管配電所處于何種運行模式，本發明提供的電力線路永久性故障自動診 斷系統均能正確判斷電力線路是否發生永久性故障，并且能夠排除瞬時故障的干擾。此外， 由于在一條固定的供電臂上的兩個配電所的運行模式往往是固定的，即固定為主兼備模式 或者固定為備自投模式，這樣，為了降低系統的邏輯判斷量，在本發明提供的鐵路電力線路 永久性故障自動診斷系統中可以預先根據運行模式(主兼備或者備自投)而只設置上述判 斷條件a)和b)中的一個判斷條件，比如，在供電臂上的配電所的運營模式固定為主兼備模 式下，將所述站控層設備判斷電力線路發生永久性故障的方法設置為當所接收到的斷路 器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位再到合位再到分位，而備配電所斷路器一直 處于分位的條件下，所述站控層設備判斷所述電力線路發生永久性故障；而在供電臂上的
7配電所的運營模式固定為備自投模式下，將所述站控層設備判斷電力線路發生永久性故障 的方法設置為當所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配 電所斷路器由分位到合位再到分位，則判斷所述電力線路發生永久性故障。在實際的線路運營中，由于情況復雜多變，僅靠斷路器狀態信號變化來判斷電力 線路是否發生永久性故障可能存在一定的風險。例如，在實際操作中，倒閘操作、區間開口 作業等也會導致相應的斷路器狀態發生變化，而斷路器狀態變化的情況有可能正好與判定 為永久性故障的上述斷路器狀態變化情況相符，這樣，站控層設備單純依靠斷路器狀態信 號來判斷是否發生永久性故障，風險較大。針對上述問題，本發明的一種優選實施方式采 用了繼電保護動作信號與上述的斷路器狀態信號結合來判斷是否發生了永久性故障。根據 本發明的優選實施方式，所述配電所間隔層設備還用于采集主配電所和備配電所處的繼電 保護動作信號，并將該繼電保護動作信號傳送到站控層設備；并且所述站控層設備在判斷 所述電力線路是否發生永久性故障時，除根據接收到的主配電所和備配電所處的斷路器狀 態信號之外，還結合接收到的主配電所和備配電所處的的繼電保護動作信號來判斷。具體 來講，當滿足下列條件中的一者時，所述站控層設備判斷所述電力線路發生永久性故障a) 所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位再到合位再到分位，而備配 電所斷路器一直處于分位，并且接收到的繼電保護動作信號指示繼電保護裝置已動作；或 者b)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配電所斷路器 由分位到合位再到分位，并且接收到的繼電保護動作信號指示繼電保護裝置已動作。這樣 由于在斷路器狀態變化信號作為判斷永久性故障的依據的基礎上，引入了繼電保護動作信 號作為判斷永久性故障的另一復合依據，降低了系統判斷永久性故障的風險，提高了系統 的可靠性、準確性。根據本發明的優選實施方式，不僅能夠實現上述自動判斷永久性故障的目的，并 且還能夠自動判斷永久性故障發生的區段。圖3中示出了這一優選實施方式，圖4示出了 判斷故障區段的流程示意圖。如圖3以及圖4所示，所述站控層設備在判斷所述電力線路 發生永久性故障之后，可以以供電方向為基準，依次比較由兩個相鄰間隔層設備傳送到該 站控層設備的電力線路特性信號，如果出現來自兩個相鄰間隔層設備的電力線路特性信號 相異的情況，則判斷永久性故障發生在該兩個相鄰間隔層設備之間，這時就已經找到了故 障發生的區段，可以停止繼續比較。優選地，所述站控層設備在比較兩個相鄰間隔層設備 的電力線路特性信號之前，先對對從各個間隔層設備接收到的電力線路特性信號進行小波 分析。小波分析方法是一種窗口大小(即窗口面積)固定但其形狀可改變、時間窗和頻率 窗都可改變的時頻局部分析方法，其在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時間分辨 率，在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率。利用小波分析手段，能夠將數 據及時段進行放大比較，并且能夠準確區分信號時序，例如能夠防止對方所備自投時產生 的故障信號與主供所第一次跳閘時的故障信號重疊混亂。在進行小波分析之后，更有利于 電力線路特性信號的比較。當然，還可以采用其他時頻分析方法對電力線路特性信號進行 分析以利于比較。如圖4所示，在確認電力線路發生永久性故障之后，站控層設備可以先對 采集到的電力線路特性信號(如電壓、電流信號)進行小波變換，然后再依次比較。首先比 較正在供電的配電所處的電力線路特性信號與相鄰的第一個線路間隔層設備處的電力線 路特性信號是否相異，如果相異，則判斷永久性故障發生在該配電所與第一個線路間隔層
8設備之間，此時可以停止繼續比較；如果不相異，則繼續比較該第一個線路間隔層設備處與 下面相鄰的第二個線路間隔層設備處的電力線路特性信號，依此類推，直到出現相異的情 況為止。所述間隔層設備采集電力線路特性信號，該電力線路特性信號可以包括電壓信號 和電流信號中的至少一者；并且所述間隔層設備還能夠監控電力線路上是否發生異常，比 如電流突變大于一定數值(短路故障)、某一相電壓突降(接地故障)等等，當電流突變或 者電壓突變時，所述間隔層設備判定采集到的電壓、電流信號發生異常，將采集到的電壓、 電流信號加上故障標識后再發送到站控層設備，當然，除了將帶有故障標識的電壓/電流 信號發送到站控層設備，還可以將正常運行時的所有電壓、電流信號均發送到站控層設備， 以便于站控層設備進行全面監控。所述間隔層設備可以包括任何類型的信號采集裝置以實 現對電力線路上的電壓、電流、斷路器狀態等信號的采集功能；例如可以采用電壓、電流傳 感器等類似單元來采集其所在的位置處的電壓、電流信號，亦可以采用其他采集方式；可以 采用開關量采集裝置等來采集配電所處斷路器的斷路器狀態信號以及繼電保護過流、速斷 信號等繼電保護動作信號，亦可以采用其他采集方式，本發明對此不作限制。所述間隔層設 備所實現的當發現采集到的電力線路特性信號異常時，向電力線路特性信號添加故障標識 的操作，可以由處理器之類的具有邏輯處理功能的處理裝置實現，亦可以采用其他能夠實 現上述功能的其他任何軟硬件裝置，本發明對此不作限制。所述間隔層設備中可以包括無 線收發裝置來實現與站控層設備的通信，當然也可以采用其他能夠實現信息通信的裝置實 現。所述間隔層設備可以以任何間距沿著電力線路設置，優選地，每隔5km 7km設 置一個間隔層設備，當然，如果條件不允許，可以設置間隔距離較大而數量較少的間隔層設 備，如果條件允許，亦可以設置間隔距離較小而數量更多的間隔層設備，以便能夠將故障區 段定位在更小的范圍內。相鄰間隔層設備之間的距離可以相等，也可以不相等。本發明對 間隔層設備之間的距離以及數量均不作限制。所述站控層設備也可以包括能夠與所述間隔層設備中的無線收發裝置通信的無 線收發裝置，用于接收來自間隔層設備的信號。所述站控層設備中可以包括存儲裝置，用于 存儲接收自間隔層設備的信號。所述站控層設備還包括中央控制裝置，用于將接收自間隔 層設備的信號按上述永久性故障判斷邏輯進行永久性故障的判斷，優選地，該中央控制裝 置還能夠執行上面描述的故障區段判斷功能。所述站控層設備還可以包括人機交互界面， 這樣便能夠實現向維護人員實時顯示線路故障信息的作用。所述每個間隔層設備與站控層設備之間進行無線通信，兩者通信所采用的通信協 議可以是諸如GSM之類的任何通信協議。優選地，間隔層設備與站控層設備之間采用3G協 議進行通信，這樣上述間隔層設備和站控層設備中的無線收發裝置就可以為3G通信模塊， 如圖5所示，站控層設備中具有一個上位3G通信模塊，每個間隔層設備中均具有一個下位 3G通信模塊，上位3G通信模塊可以與多個下位3G通信模塊進行通信，這便形成1+N的組網 方式，每個間隔層設備對應一個互不重復的接入點(APN)，并且每個間隔層設備采用APN專 網固定IP。在電力線路上需增加監控點時，只需要將間隔層設備設置在需監控的位置上，將 其與站控層設備進行通信即可。本發明提供的電力線路永久性故障自動診斷系統易于接入 新的間隔層設備，非常便于擴容。
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在實際電力線路中，可能具有多個供電臂，在使用本發明提供的電力線路永久性 故障自動診斷系統時，可以在每個供電臂上各使用一套本發明提供的電力線路永久性故障 自動診斷系統，當然，為節省設備投入以及方便信息的匯總顯示，可以多個供電臂共用一個 站控層設備，而每個供電臂上均如上所述沿電力線路設置間隔層設備，每個供電臂上的間 隔層設備作為一個邏輯單元，每個邏輯單元在站控層設備獨立地進行永久性故障的判斷以 及故障區段的判定。本發明提供的電力線路永久性故障自動診斷系統和方法在判斷出故障區段后，可 以采用人工等其他方式對故障區段進行隔離，以便恢復線路上的其他區段的正常供電。根 據本發明的一種優選實施方式，如圖1以及圖3所示，所述鐵路電力線路永久性故障自動隔 離系統還包括與所述多個線路間隔層設備一一對應設置在電力線路上的多個常閉開關，每 一個線路間隔層設備與其對應的開關相耦合。所述站控層設備用于在判斷永久性故障發生 在所述兩個相鄰間隔層設備之間之后，向該兩個相鄰間隔層設備中的線路間隔層設備傳送 隔離指示信號。所述線路間隔層設備用于從站控層設備接收所述隔離指示信號，并且響應 于接收到該隔離指示信號而控制與該線路間隔層設備對應的開關斷開。優選地，所述線路 間隔層設備用于在控制與該線路間隔層設備對應的開關斷開之后，向所述站控層設備發送 隔離完成信號。優選地，所述站控層設備用于響應于接收到隔離完成信號，向所述配電所間 隔層設備傳送合間指示信號；所述配電所間隔層設備用于從所述站控層設備接收所述合閘 指示信號，并且響應于接收到該合閘指示信號而控制該配電所處的斷路器變為合位。這樣， 本發明提供上述優選實施方式可以實現故障區段的自動隔離，并且優選地在自動隔離故障 區段之后，自動使得配電所的斷路器合閘，從而快速、自動地實現電力線路的恢復供電。以上參考附圖對本發明的技術方案進行了詳細描述，需要理解的是，本發明的附 圖以及上述對附圖所做的相應描述不應當看作對本發明保護范圍的限制，而是提供了本發 明技術方案的一種實施方式或者優選實施方式。例如，雖然本發明的優選實施方式中提供 了一種特定的故障區段隔離方法，但是并不意在表明本發明的電力線路永久性故障自動診 斷系統及方法在實現故障區段隔離功能時僅能采用上述特定的自動故障區段隔離方法，也 并不意味著本發明的電力線路永久性故障自動診斷系統與方法必須包括上述特定的自動 故障區段隔離方法。本領域技術人員可以理解的是，多種對上述描述的特定特征的修改、替 換、改變和等價形式均落入本發明的保護范圍。本發明提供的電力線路永久性故障自動診斷系統以及方法，能夠自動、快速判斷 是否發生永久性故障，并且其優選實施方式還能夠自動、快速判斷出永久性故障發生的區 段，大大節省了人力、物力，提高了永久性故障診斷的準確性。在由本發明提供的電力線路 永久性故障自動診斷系統以及自動判斷出永久性故障并且優選地在判斷出故障區段后，可 以采用人工或者本發明提供的上述自動隔離方法對故障區段進行隔離，此時可以恢復除被 隔離部分的其他線路部分的供電，保證未發生故障的線路區段快速恢復供電，有利于確保 電力線路的正常運營。
權利要求
一種鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，該系統包括多個間隔層設備以及與每一個間隔層設備通信的站控層設備，所述間隔層設備包括在主配電所處和備配電所處設置的配電所間隔層設備以及沿著主配電所和備配電所之間的電力線路設置的多個線路間隔層設備；所述間隔層設備用于采集其所在的位置處的電力線路特性信號，并且當采集到的電力線路特性信號發生異常時，將該電力線路特性信號添加故障標識后傳送到所述站控層設備；并且，所述配電所間隔層設備還用于采集主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號，并且將該斷路器狀態信號發送到所述站控層設備；以及所述站控層設備用于響應于接收到帶有故障標識的電力線路特性信號，而根據接收到的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號來判斷所述電力線路是否發生永久性故障。
2.根據權利要求1所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中，當滿足下列 條件中的一者時，所述站控層設備判斷所述電力線路發生永久性故障a)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位再到合位再到分位， 而備配電所斷路器一直處于分位；或者b)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配電所斷路器 由分位到合位再到分位。
3.根據權利要求1所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中，所述配電所 間隔層設備還用于采集主配電所和備配電所處的繼電保護動作信號，并將該繼電保護動作 信號傳送到站控層設備；并且所述站控層設備在判斷所述電力線路是否發生永久性故障 時，除根據接收到的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號之外，還結合接收到的主配 電所和備配電所處的繼電保護動作信號來判斷。
4.根據權利要求3所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中，當滿足下列 條件中的一者時，所述站控層設備判斷所述電力線路發生永久性故障a)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位再到合位再到分位， 而備配電所斷路器一直處于分位，并且接收到的繼電保護動作信號指示繼電保護裝置已動 作；或者b)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配電所斷路器 由分位到合位再到分位，并且接收到的繼電保護動作信號指示繼電保護裝置已動作。
5.根據權利要求1所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中所述電力線路 特性信號是電壓信號和電流信號中的至少一者。
6.根據權利要求5所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中，當采集到的 電壓信號或電流信號突變時，所述間隔層設備判定采集到的電力線路特性信號發生異常。
7.根據權利要求1-6中任一權利要求所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統， 其中，所述站控層設備用于在判斷所述電力線路發生永久性故障之后，以供電方向為基準， 依次比較由兩個相鄰間隔層設備傳送到該站控層設備的電力線路特性信號，如果出現來自 兩個相鄰間隔層設備的電力線路特性信號相異的情況，則判斷永久性故障位置發生在該兩 個相鄰間隔層設備之間。
8.根據權利要求7所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中所述站控層設 備用于在比較兩個相鄰間隔層設備的電力線路特性信號之前，先對對從各個間隔層設備接收到的電力線路特性信號進行小波分析。
9.根據權利要求1所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中，沿著電力線 路每隔5km 7km設置一個所述間隔層設備。
10.根據權利要求1所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中每個所述間 隔層設備與所述站控層設備之間進行無線通信。
11.根據權利要求7所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，該系統還包括與 所述多個線路間隔層設備一一對應設置在電力線路上的多個常閉開關，每一個線路間隔層 設備與其對應的開關相耦合；所述站控層設備用于在判斷永久性故障發生在所述兩個相鄰間隔層設備之間之后，向 該兩個相鄰間隔層設備中的線路間隔層設備傳送隔離指示信號；以及所述線路間隔層設備用于從站控層設備接收所述隔離指示信號，并且響應于接收到該 隔離指示信號而控制與該線路間隔層設備對應的開關斷開。
12.根據權利要求11所述的鐵路電力線路故障自動隔離系統，其中，所述線路間隔層 設備用于在控制與該線路間隔層設備對應的開關斷開之后，向所述站控層設備發送隔離完 成信號。
13.根據權利要求12所述的鐵路電力線路永久性故障自動隔離系統，其中，所述站控 層設備用于響應于接收到隔離完成信號，向所述配電所間隔層設備傳送合閘指示信號；所 述配電所間隔層設備用于從所述站控層設備接收所述合間指示信號，并且響應于接收到該 合閘指示信號而控制該配電所處的斷路器變為合位。
14.一種用于鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統的鐵路電力線路永久性故障自動 診斷方法，所述鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統包括多個間隔層設備以及與每一個 間隔層設備通信的站控層設備，所述間隔層設備包括在主配電所處和備配電所處設置的配 電所間隔層設備以及沿著主配電所和備配電所之間的電力線路設置的多個線路間隔層設 備；所述鐵路電力線路永久性故障診斷方法包括所述間隔層設備采集其所在的位置處的電力線路特性信號，并且當采集到的電力線路 特性信號發生異常時，將該電力線路特性信號添加故障標識后傳送到所述站控層設備；并 且，所述配電所間隔層設備還采集主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號，并且將該斷 路器狀態信號發送到所述站控層設備；以及所述站控層設備響應于接收到帶有故障標識的電力線路特性信號，而根據接收到的主 配電所和備配電所處的斷路器狀態信號來判斷所述電力線路是否發生永久性故障。
15.根據權利要求14所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷方法，其中，當滿足下 列條件中的一者時，所述站控層設備判斷所述電力線路發生永久性故障a)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位再到合位再到分位， 而備配電所斷路器一直處于分位；或者b)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配電所斷路器 由分位到合位再到分位。
16.根據權利要求14所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷方法，該方法還包括 所述配電所間隔層設備采集主配電所和備配電所處的繼電保護動作信號，并將該繼電保護 動作信號傳送到站控層設備；并且所述站控層設備在判斷所述電力線路是否發生永久性故障時，除根據接收到的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號之外，還結合接收到的主 配電所和備配電所處的的繼電保護動作信號來判斷。
17.根據權利要求16所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷方法，其中，當滿足下 列條件中的一者時，所述站控層設備判斷所述電力線路發生永久性故障a)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位再到合位再到分位， 而備配電所斷路器一直處于分位，并且接收到的繼電保護動作信號指示繼電保護裝置已動 作；或者b)所接收到的斷路器狀態信號指示主配電所斷路器由合位到分位，而備配電所斷路器 由分位到合位再到分位，并且接收到的繼電保護動作信號指示繼電保護裝置已動作。
18.根據權利要求14所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中所述電力線 路特性信號是電壓信號和電流信號中的至少一者。
19.根據權利要求18所述鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，其中，當采集到的 電壓信號或電流信號突變時，所述間隔層設備判定采集到的電力線路特性信號發生異常。
20.根據權利要求14-19中任一權利要求所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷方 法，該方法還包括在判斷所述電力線路發生永久性故障之后，所述站控層設備以供電方向為基準，依次 比較由兩個相鄰間隔層設備傳送到該站控層設備的電力線路特性信號，如果出現來自兩個 相鄰間隔層設備的電力線路特性信號相異的情況，則判斷永久性故障發生在該兩個相鄰間 隔層設備之間。
21.根據權利要求20所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷方法，其中，在比較兩 個相鄰間隔層設備的電力線路特性信號之前，所述站控層設備先對對從各個間隔層設備接 收到的電力線路特性信號進行小波分析。
22.根據權利要求20所述的鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統，該系統還包括與 所述多個線路間隔層設備一一對應設置在電力線路上的多個常閉開關，每一個線路間隔層 設備與其對應的開關相耦合；所述站控層設備用于在判斷永久性故障發生在所述兩個相鄰間隔層設備之間之后，向 該兩個相鄰間隔層設備中的線路間隔層設備傳送隔離指示信號；以及所述線路間隔層設備用于從站控層設備接收所述隔離指示信號，并且響應于接收到該 隔離指示信號而控制與該線路間隔層設備對應的開關斷開。
23.根據權利要求22所述的鐵路電力線路故障自動隔離系統，其中，所述線路間隔層 設備用于在控制與該線路間隔層設備對應的開關斷開之后，向所述站控層設備發送隔離完 成信號。
24.根據權利要求23所述的鐵路電力線路永久性故障自動隔離系統，其中，所述站控 層設備用于響應于接收到隔離完成信號，向所述配電所間隔層設備傳送合閘指示信號；所 述配電所間隔層設備用于從所述站控層設備接收所述合間指示信號，并且響應于接收到該 合閘指示信號而控制該配電所處的斷路器變為合位。
全文摘要
提供了一種鐵路電力線路永久性故障自動診斷系統以及方法，該系統包括多個間隔層設備及站控層設備；所述間隔層設備用于采集其所在的位置處的電力線路特性信號，并且當采集到的電力線路特性信號發生異常時，將該電力線路特性信號添加故障標識后傳送到站控層設備；所述配電所處的間隔層設備還用于采集配電所處的斷路器狀態信號，并將該斷路器狀態信號發送到站控層設備；所述站控層設備用于響應于接收到帶有故障標識的電壓信號或電流信號，而根據接收到的主配電所和備配電所處的斷路器狀態信號來判斷電力線路是否發生永久性故障。本發明提供的電力線路永久性故障自動診斷系統以及方法能夠自動、快速診斷故障性質，節省人力物力。
文檔編號G01R31/08GK101949992SQ20101023009
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者何占元, 劉琦, 孟繁宏, 尚玉冰, 張志剛, 李志辰 申請人:中國神華能源股份有限公司;朔黃鐵路發展有限責任公司