接触网电流监测系统研究

朱海峰

摘 要：随着电气化铁路快速发展，铁路运输组织对接触网的要求越来越高，接触网的安全责任业越来越重要。而由于接触网存在架设线路长、地理环境复杂、气候环境多样、供电电流大、负荷变化快、电流冲击大等客观事实，使得接触网不可避免的会发生各种故障，为了及时发现由于电力机车在运行过程中出现电流过大出现烧断接触线的现象，本文提出一种接触网电连接过流监测系统，实现对电气化区段接触网电流监测和故障分析预警。

关键词：接触网； GSM数据传输

引言：接触网过流监测系统，通过对电连接流过电流监测，对日常统计电连接电流大小进行分析，实现对过流故障提前预警，同时具有维护自动提醒和历史数据查询功能，可有效的解决高铁特有的高架桥、高路基、长大隧道、全封闭的线路状况造成的人员无法巡视、检测的难题，同时也摆脱了传统的依靠人盯、眼看，最大限度降低人工成本。本装置的硬件核心采用嵌入式微处理器设计，软件为面向对象的设计方法，其完善的功能和稳定的性能对进一步提升供电设备管理信息化水平，对确保供电安全和运输高效畅通具有十分重要的意义。实现了铁道总公司关于推行供电安全风险管理，加强供电安全基础建设，提高供电设备运行质量的要求。从一定程度上保证了铁路运营和维护的安全。

一、工作原理

通过在接触网点连接上安装电流测量传感器、嵌入式数据采集设备和GSM模块，通过传感器实时监测流过接触网电连接的电流，将实时监测到的电流进行数据压缩和处理，最后通过GSM发送模块实时发送相关数据到控制中心的综合数据处理设备和显示设备。

二、硬件系统构成

本系统由电流传感器、GSM模块（包含接收和发送模块）、嵌入式处理模块、综合数据处理设备（含控制模块和语音报警）和显示设备五大部分组成。系统硬件结构图如图1所示。

图1 系统硬件结构图

其中电流传感器、GSM数据发送模块、嵌入式处理模块安装于接触网点连接上，综合数据处理设备（含控制模块和语音报警）和GSM数据接收模块、显示设备安装于数据管理中心 。电流传感器主要实现对接触网电连接流过的电流大小进行检测，嵌入式处理模块主要完成电流数据信息的分析和处理、GSM数据发送模块主要用于发送各个电连接的电流信息到数据管理中心的GSM数据接收模块；综合数据处理设备（含控制模块和语音报警）主要用于实现电流数据分析、对比和预警，显示设备用于对监测数据实时显示。系统硬件实物见图2。

图2 系统硬件实物图

三、GSM技术及通信原理

GSM系统主要由四部分组成，即移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）四部分，系统结构图如下图3所示。其中，PSTN为共用电话网，PLMN为公共陆地移动网络，ISDN为综合业务数字网，PSPDN为分组交换共用数据网。

图3 GSM系统结构图

车辆定位跟踪数据传输方式根据其无线通信链路的不同有以下两种，一种是集群通信系统，另一种就是GSM移动网络。在本装置中采用GSM移动网络，有如下三大优势：（1）GSM移动网络最大限度节省了成本。（2）采用GSM网络，可以通过短消息完成数据交换，由于这套系统每次所需传输的数据量相对较小，短消息业务是最理想的选择。（3）GSM移动网络可以有效地降低系统的通信误码率，且速度也比较快，对系统的稳定性也有保证。

四、数据库

监测装置运行时，必须提前对每个电连接编辑位置等数据信息，以建立数据库，为实时监测数据提供定位信息，便于数据查找和分析。

五、软件系统构成及流程

图5 软件系统流程图

在设备运行对系统进行初始设置，设置该电连接的当前位置信息编号，否则系统将报错。系统正常运行后，在规定时间内进行数据发送，进入下一个数据采集循环。

六、结论

通过该系统在实际铁路中运行可验证该系统的设计性能可达到以下指标：

（1）实时监测接触网电连接流过电流；（2）通过对电连接电流数据进行分析得到，该区段接触网电流的变化趋势；（3）实现管理中心实时监控。

本文提出的接触网电连接过流监测系统，从根本上有效解决接触网过流分析和预警，同时对软件从功能上进行了划分，对系统软件的框架进行了描述。在实际运行中该系统也得到了验证。设计接触网电连接过流检测系统对接触网安全运营具有重要意义。

参考文献：

[1] 中兴通讯NC教育管理中心.GSM移动通信技术原理与应用 [M].北京：人民邮电，2009.

[2]杨玉菲.电气化铁道供电系统[M] 北京：中国铁道出版社，2005.