專利名稱：基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電路檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故
障記錄分析裝置。
背景技術(shù)：
鐵路機(jī)車的電器線路包括同步牽引發(fā)電機(jī)、整流柜、牽引電動(dòng)機(jī)以及連接線路等。 由于牽引電動(dòng)機(jī)吊掛在轉(zhuǎn)向架的橫梁上，不斷受到振動(dòng)和沖擊，并且在露天工作，受到雨、 雪、風(fēng)、沙的侵襲，使得該牽引電動(dòng)機(jī)的絕緣能力變差，使得機(jī)車電器線路存在活接地(瞬 間接地)的風(fēng)險(xiǎn)。另外，隨著鐵路機(jī)車運(yùn)行速度不斷提高，牽引負(fù)荷不斷加大，使得機(jī)車電 器線路發(fā)生活接地的現(xiàn)象越來(lái)越頻繁。 一旦機(jī)車電器線路發(fā)生活接地，將造成電路短路，從 而使?fàn)恳l(fā)電機(jī)因電流過(guò)大而燒損，嚴(yán)重影響機(jī)車的安全運(yùn)行，造成運(yùn)輸秩序的混亂甚至 引發(fā)安全事故。 過(guò)去由于檢測(cè)手段落后，機(jī)車電器線路活接地故障很難查找，一般通過(guò)排除法拆 除牽引電動(dòng)機(jī)、拆除整流柜，勞動(dòng)強(qiáng)度大。并且機(jī)車檢測(cè)過(guò)程中需要反復(fù)上線試驗(yàn)，牽涉部 門廣，故障查找周期長(zhǎng)。如果不是牽引電動(dòng)機(jī)或主整流柜造成的活接地，而是由于設(shè)備或線 路某點(diǎn)絕緣破損、主接觸器等元器件造成的主回路活接地，找到并排除更是難上加難。
目前，機(jī)車電器線路活接地的檢測(cè)主要有以下幾種方法 1、平衡電阻法 該方法通過(guò)在正負(fù)母線之間接入兩只大小相同的電阻，中間接地，通過(guò)測(cè)量其中 一只電阻上的電壓來(lái)判斷設(shè)備或線路活接地故障。雖然該方法可以準(zhǔn)確地判斷出正母線活 接地故障及負(fù)母線活接地故障，但卻無(wú)法診斷出指出活接地故障點(diǎn)的具體位置，即無(wú)法指 出哪一回路出現(xiàn)了活接地故障。 2、工作電流差值法 該方法通過(guò)檢測(cè)各支路工作電流的差值的變化來(lái)判斷某一支路出現(xiàn)活接地故障。 該方法雖然可以檢測(cè)出活接地故障的具體位置，但由于設(shè)備的工作電流較大，而活接地電 流往往很小，電流傳感器的很小的誤差都會(huì)大于活接地電流，因此該方法誤報(bào)率和漏報(bào)率 較高。
3、振蕩信號(hào)檢測(cè)法 該方法的原理是當(dāng)出現(xiàn)活接地故障時(shí)，振蕩器產(chǎn)生振蕩信號(hào)加于被測(cè)支路上，同 時(shí)探頭檢測(cè)振蕩信號(hào)來(lái)判斷活接地故障。該方法可以檢測(cè)出活接地故障的具體位置，但缺 點(diǎn)是誤報(bào)率和漏報(bào)率較高。 一方面從檢測(cè)到活接地故障，振蕩器起振，到探頭檢測(cè)到振蕩 信號(hào)，需要一定的時(shí)間，因此很多時(shí)間較短的活接地故障檢測(cè)不到。另一方面，由于設(shè)備的 工作電流較大，各種頻率的干擾信號(hào)非常強(qiáng)，而活接地電流往往很小，有用的測(cè)量信號(hào)夾雜 在很強(qiáng)的干擾信號(hào)之中，難以分辨。并且由于器件的零點(diǎn)漂移，振蕩頻率會(huì)有偏差，造成有 用的測(cè)量信號(hào)難以分辨。這些因素都造成該方法誤報(bào)率和漏報(bào)率較高。 以上幾種機(jī)車電器線路活接地檢測(cè)方法由于受技術(shù)條件的限制活接地故障檢測(cè)
4誤報(bào)率和漏報(bào)率較高，難以投入使用，鐵路機(jī)務(wù)部門依然采用反復(fù)拆除設(shè)備、反復(fù)上線試驗(yàn) 的方法來(lái)查找和排除活接地故障。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述機(jī)車電器線路活接地檢測(cè)中檢測(cè)不
夠精確的問(wèn)題，提供一種基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置。 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種基于信號(hào)高速采集的機(jī)車
活接地故障記錄分析裝置，包括與機(jī)車的待檢測(cè)線路連接并輸出特征激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)信
號(hào)發(fā)生單元；固定安裝在所述待檢測(cè)線路上并檢測(cè)所述待檢測(cè)線路上的特征活接地信號(hào)的
接地信號(hào)檢測(cè)器；對(duì)所述接地信號(hào)檢測(cè)器輸出的活接地檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行高速采集和記錄，并
用數(shù)字信號(hào)分析技術(shù)分析以診斷是否存在機(jī)車電器線路活接地故障的信號(hào)分析單元，所述
信號(hào)分析單元的輸入端連接到所述接地信號(hào)檢測(cè)器的輸出端。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，所述 接地信號(hào)檢測(cè)器包括分別固定安裝在待檢測(cè)線路的進(jìn)口端和出口端的第一檢測(cè)單元和第 二檢測(cè)單元，所述第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元反向安裝并串聯(lián)連接。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，所述 第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元中的每一個(gè)包括一個(gè)鐵芯、纏繞在所述鐵芯上的線圈以及將 線纜固定在所述鐵芯中心位置的固定結(jié)構(gòu)。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，還包 括用于根據(jù)信號(hào)分析單元的反饋選擇輸出到機(jī)車線路的頻率中干擾信號(hào)最小的頻率作為 所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元輸出的特征激勵(lì)信號(hào)的頻率的第一處理單元，所述特征激勵(lì)信號(hào)為 選定頻率方波信號(hào)。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，所述
裝置包括分別裝設(shè)在機(jī)車的不同待檢測(cè)線路處的多個(gè)接地信號(hào)檢測(cè)器，每一接地信號(hào)檢測(cè)
器包括分別固定安裝在待檢測(cè)線路的進(jìn)口端和出口端的第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，所述
信號(hào)分析單元包括第二處理單元、運(yùn)算放大器、可編程帶通濾波器、整流器、濾波器、衰減電
路、標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)發(fā)生器以及用于高速采集活接地觸發(fā)信號(hào)和多路活接地檢測(cè)信號(hào)并將其
變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的高速同步A/D轉(zhuǎn)換器，其中整流器、濾波器、衰減電路依次連接且所述整流
器的輸入端連接到激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元的輸出端，所述比較器的兩個(gè)輸入端分別連接到衰減
電路的輸出端與標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)發(fā)生器并向高速同步A/D轉(zhuǎn)換器輸出觸發(fā)信號(hào)，所述接地信
號(hào)檢測(cè)器經(jīng)由運(yùn)算放大器及可編程帶通濾波器向高速同步A/D轉(zhuǎn)換器輸出特征活接地信號(hào)。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，還包 括對(duì)高速同步A/D轉(zhuǎn)換器傳送來(lái)的活接地觸發(fā)數(shù)字信號(hào)和多路活接地檢測(cè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 記錄、分析、處理和判斷的第二處理單元，所述第二處理單元的輸入端連接所述高速同步A/ D轉(zhuǎn)換器的輸出端。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，還包 括在第二處理單元在診斷出待檢測(cè)線路出現(xiàn)活接地故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警的報(bào)警單元。
5[0021] 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，還包 括在第二處理單元診斷出發(fā)生活接地故障時(shí)存儲(chǔ)觸發(fā)時(shí)刻前后各1秒鐘的多個(gè)活接地檢 測(cè)信號(hào)及活接地觸發(fā)信號(hào)的波形的存儲(chǔ)單元。 在本實(shí)用新型所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置中，所述 激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元包括升壓變壓器和運(yùn)算放大電路。 本實(shí)用新型的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置具有以下有益 效果通過(guò)記錄分析待檢測(cè)線路中的特征活接地信號(hào)實(shí)現(xiàn)了特定線路中活接地故障的分 析診斷，從而快速準(zhǔn)確地診斷出機(jī)車電器線路活接地故障并診斷出活接地故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位 置，提高了活接地故障診斷的準(zhǔn)確性及效率。本實(shí)用新型還可提供活接地故障出現(xiàn)瞬間的 活接地信號(hào)波形，供專家進(jìn)行分析診斷，為活接地故障的維修工作提供指導(dǎo)。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖1是本實(shí)用新型基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置的示意圖； 圖2是圖1中裝置的一個(gè)具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1中的接地信號(hào)檢測(cè)器的安裝位置示意圖； 圖4是圖1中接地信號(hào)檢測(cè)器的一個(gè)具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖1中激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元的一個(gè)具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖1中信號(hào)分析單元的一個(gè)具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是圖1中激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元生成的特征激勵(lì)信號(hào)的波形圖； 圖8是記錄的活接地觸發(fā)信號(hào)及活接地檢測(cè)信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型通過(guò)采集待檢測(cè)線路中的特征信號(hào)，并使用采集的特征信號(hào)分析診斷 活接地發(fā)生準(zhǔn)確位置。 如圖1所示，是本實(shí)用新型基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置實(shí) 施例的示意圖。該裝置包括激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元11、接地信號(hào)檢測(cè)器12以及信號(hào)分析單元 13，其中接地信號(hào)檢測(cè)器12安裝在待檢測(cè)線路10上，而激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元11則連接到待 檢測(cè)線路10。 激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元11用于輸出特征激勵(lì)信號(hào)到機(jī)車的待檢測(cè)線路IO，其中特征 激勵(lì)信號(hào)為電壓值恒定(例如為220V)、頻率為設(shè)定頻率的電信號(hào)，例如圖7所示。 接地信號(hào)檢測(cè)器12用于檢測(cè)待檢測(cè)線路10上的特征活接地信號(hào)并將該信號(hào)作為 活接地檢測(cè)信號(hào)輸出到信號(hào)分析單元，其中特征活接地信號(hào)由待檢測(cè)線路10中特征激勵(lì) 信號(hào)的非正常變化而產(chǎn)生。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)車電器線路進(jìn)行檢測(cè)，可在電器線路的不同 位置(區(qū)段)分別設(shè)置接地信號(hào)檢測(cè)器12。 信號(hào)分析單元13用于對(duì)接地信號(hào)檢測(cè)器11輸出的活接地檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析以診 斷是否存在電器線路活接地故障。具體地，該信號(hào)分析單元13首先使用比較器將經(jīng)整流、 濾波后的特征激勵(lì)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)比較，并將比較器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)作為 活接地觸發(fā)信號(hào)，在活接地發(fā)生瞬間，觸發(fā)信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?。信?hào)分析單元13不斷高速采樣活接地觸發(fā)信號(hào)和多路活接地檢測(cè)信號(hào)，將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。在觸發(fā)信 號(hào)為低電平時(shí)，初步判斷有活接地故障出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)所述活接地檢測(cè)信號(hào)和活接地觸發(fā)信 號(hào)用數(shù)字信號(hào)分析方法進(jìn)行分析處理，以診斷出待檢測(cè)線路是否出現(xiàn)活接地故障(例如用 數(shù)字分析方法提取出的活接地特征信號(hào)超過(guò)設(shè)定的閥值時(shí)診斷出現(xiàn)活接地故障)并確定 出現(xiàn)活接地故障的具體位置。 如圖3所示，可將機(jī)車電器線路劃分為多個(gè)待檢測(cè)線路區(qū)段，每一區(qū)段中設(shè)置1組 接地信號(hào)檢測(cè)器12，每一組接地信號(hào)檢測(cè)器12包括分別套設(shè)并固定安裝在待檢測(cè)線路的 進(jìn)口端和出口端的第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元，且第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元反向安 裝。第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元的輸出信號(hào)串聯(lián)后作為此段待檢測(cè)線路的活接地檢測(cè)信 號(hào)。 在機(jī)車電器線路沒有活接地故障時(shí)，待檢測(cè)線路中的特征激勵(lì)信號(hào)無(wú)跳變，第一 檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元都無(wú)特征信號(hào)輸出，從而取差分后的活接地檢測(cè)信號(hào)中也不會(huì)有 特征信號(hào)成分。如果機(jī)車電器線路出現(xiàn)活接地故障而故障點(diǎn)不在此段待檢測(cè)線路上，而特 征電流(即電流跳變)不流過(guò)此段待檢測(cè)線路，第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元都無(wú)特征信 號(hào)，取差分后的活接地檢測(cè)信號(hào)中也不會(huì)有特征信號(hào)成分。如果機(jī)車電器線路出現(xiàn)活接地 故障而故障點(diǎn)不在此段待檢測(cè)線路上，而特征電流流過(guò)此段線路，第一檢測(cè)單元和第二檢 測(cè)單元都出現(xiàn)相同的特征信號(hào)，取差分后兩信號(hào)相減后相互抵消，因此活接地檢測(cè)信號(hào)中 也不會(huì)有特征信號(hào)成分。如果機(jī)車電器線路出現(xiàn)活接地故障而故障點(diǎn)在此段待檢測(cè)線路 上，則第一檢測(cè)單元有特征信號(hào)，第二檢測(cè)單元無(wú)特征信號(hào)，或第一檢測(cè)單元與第二檢測(cè)單 元的特征信號(hào)大小、方向不同，取差分后兩信號(hào)相減后不能相互抵消，因此活接地檢測(cè)信號(hào) 中會(huì)出現(xiàn)特征信號(hào)成分。 由于機(jī)車電器線路中的待檢測(cè)線路上除了特征激勵(lì)信號(hào)外還有很大的工作電流 (數(shù)值上可以達(dá)到數(shù)百安培至數(shù)千安培，信號(hào)上有直流、交流甚至更為復(fù)雜的波形)，而出 現(xiàn)活接地故障時(shí)由于特征激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的特征活接地信號(hào)很小，因此信號(hào)的檢測(cè)和分析極 為重要。在本實(shí)施例中，接地信號(hào)檢測(cè)器12(即第一檢測(cè)單元/第二檢測(cè)單元)采用抗飽 和高增益特征活接地信號(hào)檢測(cè)器。如圖4所示，接地信號(hào)檢測(cè)器12包括一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的鐵 芯(U形鐵芯)、纏繞在鐵芯上的線圈以及將待檢測(cè)線路10的線纜固定在鐵芯中心位置的固 定結(jié)構(gòu)(例如圖4中所示的彈簧)。為了提高特征活接地信號(hào)(測(cè)量信號(hào))的增益同時(shí)防 止很大的工作電流造成的飽和，采用了 U形鐵芯；上述接地信號(hào)檢測(cè)器12通過(guò)固定結(jié)構(gòu)將 被檢測(cè)線路始終牢固地固定于接地信號(hào)檢測(cè)器12的中心位置，防止在運(yùn)動(dòng)中由于被檢測(cè) 線路幾何位置的變化造成測(cè)量誤差。 如圖2所示，是圖1中裝置的一個(gè)具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置由主機(jī)、接地特 征信號(hào)檢測(cè)器及激勵(lì)信號(hào)輸出線組成，其中接地特征信號(hào)檢測(cè)器通過(guò)信號(hào)測(cè)試線連接到主 機(jī)。 上述主機(jī)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車電器線路活接地故障信號(hào)的高速采集、記錄和分析，準(zhǔn) 確診斷活接地故障點(diǎn)的具體位置，其具體包括主CPU(第一處理單元)、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元、 信號(hào)分析單元、供電單元、通信單元、輸入輸出單元、報(bào)警單元、復(fù)位單元、存貯單元。 如圖5所示，激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元由SG3525芯片、運(yùn)算放大器、MOS管、升壓變壓器 等組成。由主CPU向MOS管3發(fā)出命令以產(chǎn)生特征激勵(lì)信號(hào)，所述特征激勵(lì)信號(hào)為選定頻率方波信號(hào)。 如圖6所示，信號(hào)分析單元由從CPU(DSP，第二處理單元)、高速同步A/D轉(zhuǎn)換器、 運(yùn)算放大器、可編程帶通濾波器、濾波器、整流器、衰減器、標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)、光電隔離器等組 成，并從接地信號(hào)檢測(cè)器獲取活接地檢測(cè)信號(hào)。 以下結(jié)合圖3所示的實(shí)例說(shuō)明信號(hào)分析單元的活接地故障的檢測(cè)原理 激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元11向待檢測(cè)線路10發(fā)送特征激勵(lì)信號(hào)，多組接地信號(hào)檢測(cè)器
12穿在主回路不同區(qū)段上檢測(cè)特征激勵(lì)信號(hào)。正常情況下，由于電機(jī)主回路的設(shè)備線路和
地之間是絕緣的，對(duì)地絕緣電阻為無(wú)窮大至幾兆歐姆，特征激勵(lì)信號(hào)的電壓穩(wěn)定在工作電
壓，活接地觸發(fā)信號(hào)保持高電平，并且接地信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)不到特征激勵(lì)信號(hào)跳變而產(chǎn)生
的特征活接地信號(hào)。 如果被測(cè)設(shè)備的線路有活接地故障出現(xiàn)，對(duì)地絕緣電阻瞬間由幾兆歐姆跌落至幾 千歐姆甚至更低，特征激勵(lì)信號(hào)瞬間會(huì)有一個(gè)電壓跌落，特征激勵(lì)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)送 入比較器，比較器輸出信號(hào)波形的記錄和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以作為活接地故障的觸發(fā)信 號(hào)(第一個(gè)判據(jù))，初步確定機(jī)車電器線路出現(xiàn)活接地故障。同時(shí)，由于機(jī)車電器線路對(duì)地 絕緣電阻瞬間由幾兆歐姆跌落至幾千歐姆甚至更低，在被測(cè)設(shè)備的線路和地之間將有符合 特征頻率的、電流大小不同的特征活接地電流流過(guò)，抗飽和高增益接地信號(hào)檢測(cè)器可以檢 測(cè)到特征活接地電流信號(hào)，此信號(hào)為暫態(tài)信號(hào)。信號(hào)分析單元高速采集記錄活接地觸發(fā)信 號(hào)和多路活接地檢測(cè)信號(hào)，并對(duì)所述活接地檢測(cè)信號(hào)和活接地觸發(fā)信號(hào)用數(shù)字信號(hào)分析方 法進(jìn)行分析處理，提取活接地故障特征信號(hào)，以診斷出待檢測(cè)線路是否出現(xiàn)活接地故障及 出現(xiàn)活接地故障的具體位置?；罱拥貦z測(cè)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)分析結(jié)果可以作為機(jī)車電器線路 活接地故障的第二個(gè)判據(jù)，進(jìn)一步確定活接地故障。 在檢測(cè)時(shí)，信號(hào)分析單元13對(duì)輸出到待檢測(cè)線路的特征激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，此特 征激勵(lì)信號(hào)經(jīng)整流、濾波、衰減后，和標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)一同送入比較器進(jìn)行比較，比較器輸出 信號(hào)經(jīng)高速同步A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后送入從CPU(DSP)作為活接地故障觸發(fā)信號(hào)。正 常情況下，待檢測(cè)線路對(duì)地絕緣電阻較大，電壓為工作電壓的方波特征激勵(lì)信號(hào)經(jīng)整流、濾 波、衰減后，和標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)比較后比較器輸出高電平。在活接地故障出現(xiàn)的瞬間，由于對(duì) 地絕緣電阻較小，特征激勵(lì)信號(hào)電壓將變小，經(jīng)整流、濾波、衰減后，和標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)比較后 比較器輸出低電平。從CPU(DSP)控制高速同步A/D轉(zhuǎn)換器高速采集記錄活接地觸發(fā)信號(hào) 和多路活接地檢測(cè)信號(hào)，并對(duì)所述活接地檢測(cè)信號(hào)和活接地觸發(fā)信號(hào)用數(shù)字信號(hào)分析方法 進(jìn)行分析處理，提取活接地故障特征信號(hào)，以診斷出待檢測(cè)線路是否出現(xiàn)活接地故障，并立 刻通過(guò)主機(jī)的輸出單元和報(bào)警單元進(jìn)行顯示和報(bào)警；同時(shí)對(duì)觸發(fā)時(shí)刻前后各1秒鐘多個(gè)活 接地檢測(cè)信號(hào)及活接地觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行記錄存貯，以供專業(yè)人員對(duì)活接地故障進(jìn)行分析。 由于被檢測(cè)設(shè)備的線路上同時(shí)有很大的工作電流存在，數(shù)值上可以達(dá)到數(shù)百安 培至數(shù)千安培，信號(hào)上有直流、交流甚至更為復(fù)雜的波形，而特征激勵(lì)信號(hào)很小，因此接地 信號(hào)檢測(cè)器12檢測(cè)到的信號(hào)中除含有特征活接地信號(hào)外還含有大量的各種頻率的干擾信 號(hào)。為避免同頻干擾，需在活接地檢測(cè)前先檢測(cè)線路中干擾信號(hào)，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào) 分析，在激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元工作頻率范圍內(nèi)找出干擾信號(hào)相對(duì)較小的頻點(diǎn)并以此作為工作 頻點(diǎn)。具體地，主CPU向6個(gè)可編程帶通濾波器發(fā)出頻率1選通命令，檢測(cè)頻率1的干擾信 號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大、濾波后經(jīng)高速同步A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后送入從CPU(DSP)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)分析，計(jì)算出頻率l的干擾信號(hào)的大小。主CPU重復(fù)上述過(guò)程，依次計(jì)算出整個(gè)工作頻 率范圍內(nèi)干擾信號(hào)的大小，并找出整個(gè)工作頻率區(qū)間內(nèi)干擾信號(hào)最小的頻率，以此頻率作 為特征激勵(lì)信號(hào)的工作頻率。 上述基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置可以準(zhǔn)確而方便地診斷 出不斷運(yùn)動(dòng)中的機(jī)車電氣線路的活接地故障，可以準(zhǔn)確地診斷到出現(xiàn)活接地故障的具體位 置，指導(dǎo)機(jī)車乘務(wù)人員及時(shí)采取措施，防止發(fā)生行車安全事故。此外，上述裝置還可記錄下 機(jī)車電器線路出現(xiàn)活接地故障瞬間活接地信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)波形，供專家分析診斷，指導(dǎo)設(shè) 備的維修工作。 和傳統(tǒng)的方法相比，本實(shí)用新型具有明顯的優(yōu)點(diǎn) (1)形象直觀。采用高速同步采樣技術(shù)直接記錄各支路活接地故障檢測(cè)信號(hào)波形 和觸發(fā)信號(hào)波形，并在基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置上將活接地信號(hào) 波形和觸發(fā)信號(hào)波形顯示出來(lái)，相當(dāng)于為機(jī)車主回路的各支路絕緣做"心電圖"，并為利用 各種先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)分析方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析打下了基礎(chǔ)。 (2)信號(hào)檢測(cè)靈敏。采用抗飽和高增益接地信號(hào)檢測(cè)器，可以在很大的工作電流中 檢測(cè)到微弱的特征活接地信號(hào)。 (3)抗干擾性強(qiáng)。(a)采用了干擾信號(hào)頻率掃描技術(shù)，動(dòng)態(tài)地檢測(cè)干擾信號(hào)的頻 譜，以此為基礎(chǔ)確定特征激勵(lì)信號(hào)的頻率，有效地避免了同頻干擾。(b)硬件上采用了可編 程帶通濾波器，最大限度地減小了干擾信號(hào)的影響。(c)軟件上采用了數(shù)字信號(hào)分析技術(shù)， 準(zhǔn)確地提取出了特征活接地信號(hào)。 (4)特征激勵(lì)信號(hào)頻率準(zhǔn)確。由CPU直接控制MOS管開關(guān)產(chǎn)生方波信號(hào)，特征激勵(lì) 信號(hào)頻率偏差極小。
(5)診斷準(zhǔn)確，活接地故障誤報(bào)率和漏報(bào)率低。由于采用上述一系列軟硬件技術(shù)及
數(shù)字信號(hào)分析處理技術(shù)，確保了機(jī)車電器線路活接地故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性。 本實(shí)用新型可應(yīng)用于鐵路的內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車電器線路的活接地故障分析診斷
和維修，也可用于汽車、船舶以及軍事領(lǐng)域的坦克、艦艇等大型重要的運(yùn)動(dòng)設(shè)備活接地故障
分析診斷和維修。 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本 用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征在于，包括與機(jī)車的待檢測(cè)線路連接并輸出特征激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元；固定安裝在所述待檢測(cè)線路上并檢測(cè)所述待檢測(cè)線路上的特征活接地信號(hào)的接地信號(hào)檢測(cè)器；對(duì)所述接地信號(hào)檢測(cè)器輸出的活接地檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行高速采集和記錄，并用數(shù)字信號(hào)分析技術(shù)分析以診斷是否存在機(jī)車電器線路活接地故障的信號(hào)分析單元，所述信號(hào)分析單元的輸入端連接到所述接地信號(hào)檢測(cè)器的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，所述接地信號(hào)檢測(cè)器包括分別固定安裝在待檢測(cè)線路的進(jìn)口端和出口端的第一檢測(cè) 單元和第二檢測(cè)單元，所述第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元反向安裝并串聯(lián)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，所述第一檢測(cè)單元和第二檢測(cè)單元中的每一個(gè)包括一個(gè)鐵芯、纏繞在所述鐵芯上的 線圈以及將線纜固定在所述鐵芯中心位置的固定結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，還包括用于根據(jù)信號(hào)分析單元的反饋選擇輸出到機(jī)車線路的頻率中干擾信號(hào)最小的 頻率作為所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元輸出的特征激勵(lì)信號(hào)的頻率的第一處理單元，所述特征激勵(lì)信號(hào)為選定頻率方波信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，所述裝置包括分別裝設(shè)在機(jī)車的不同待檢測(cè)線路處的多個(gè)接地信號(hào)檢測(cè)器，每一接 地信號(hào)檢測(cè)器包括分別固定安裝在待檢測(cè)線路的進(jìn)口端和出口端的第一檢測(cè)單元和第二 檢測(cè)單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，所述信號(hào)分析單元包括運(yùn)算放大器、可編程帶通濾波器、整流器、濾波器、衰減電路、 標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)發(fā)生器以及用于高速采集活接地觸發(fā)信號(hào)和多路活接地檢測(cè)信號(hào)并將其變 為數(shù)字信號(hào)的高速同步A/D轉(zhuǎn)換器，其中整流器、濾波器、衰減電路依次連接且所述整流器 的輸入端連接到激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元的輸出端，所述比較器的兩個(gè)輸入端分別連接到衰減電 路的輸出端與標(biāo)準(zhǔn)參比信號(hào)發(fā)生器并向高速同步A/D轉(zhuǎn)換器輸出活接地觸發(fā)信號(hào)，所述接 地信號(hào)檢測(cè)器經(jīng)由運(yùn)算放大器及可編程帶通濾波器向高速同步A/D轉(zhuǎn)換器輸出活接地檢 測(cè)信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，還包括對(duì)高速同步A/D轉(zhuǎn)換器傳送來(lái)的活接地觸發(fā)信號(hào)和多路活接地檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行 記錄、分析、處理和判斷的第二處理單元，所述第二處理單元的輸入端連接所述高速同步A/ D轉(zhuǎn)換器的輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特 征在于，還包括在第二處理單元在診斷出待檢測(cè)線路出現(xiàn)活接地故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警的報(bào)警單 元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征 在于，還包括在第二處理單元診斷出發(fā)生活接地故障時(shí)存儲(chǔ)觸發(fā)時(shí)刻前后各1秒鐘的多個(gè) 活接地檢測(cè)信號(hào)及活接地觸發(fā)信號(hào)的波形的存儲(chǔ)單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，其特征在于，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元包括升壓變壓器和運(yùn)算放大電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于信號(hào)高速采集的機(jī)車活接地故障記錄分析裝置，包括與機(jī)車的待檢測(cè)線路連接并輸出特征激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元；固定安裝在所述待檢測(cè)線路上并檢測(cè)待檢測(cè)線路上的特征活接地信號(hào)的接地信號(hào)檢測(cè)器；對(duì)接地信號(hào)檢測(cè)器輸出的活接地檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行高速采集和記錄，并用數(shù)字信號(hào)分析技術(shù)分析以診斷是否存在機(jī)車電器線路活接地故障的信號(hào)分析單元。所述信號(hào)分析單元的輸入端連接到所述接地信號(hào)檢測(cè)器的輸出端。本實(shí)用新型通過(guò)記錄分析待檢測(cè)線路中的特征活接地信號(hào)實(shí)現(xiàn)了特定線路中活接地故障的分析診斷，從而快速準(zhǔn)確地診斷出機(jī)車電器線路活接地故障并診斷出活接地故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，提高了活接地故障診斷的準(zhǔn)確性及效率。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201548644SQ20092020479
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者王汝鋼 申請(qǐng)人:深圳市普祿科智能檢測(cè)設(shè)備有限公司