杂散电流的管理制度

杂散电流的管理制度（共6篇）

杂散电流的管理制度 篇1

杂散电流管理制度

为确保井下电器设备安全可靠运行，杜绝电气灾害事故的发生，针对井下杂散电流难以测定的特点，特制定本制度。

1、加强井下设备及供电电缆的正规管理，做好设备入井前的检定、检测试验工作，保证入井设备台台完好，电缆泄漏电流小于10ｕA方可入井；

2、加强井下各馈电开关的继电整定保护工作，严格执行«矿井低压电网短路装置的整定细则»，确保井下各馈电开关保护装置安全、灵敏、可靠，馈电开关各技术参数要与所馈负荷相匹配。

3、加强井下各供电电缆的运行维护工作，本电缆运行前的绝缘泄漏的测试工作，杜绝电缆有挤、碰的外部隐患，要求电缆条条上钩，电缆的弯曲半径要符合电缆的弯曲规定。

4、井下电器设备电缆连接器要台台接地，接地线，接地电阻要符合«矿井保护接地装置的安装、检查、测定工作细则»规定。

5、严格执行«煤矿井下检漏继电器安装运行维护与检修细则»，确保检漏继电器动作灵敏、可靠。要求检漏继电器每天试验一次。照明信号综保应每班试验一次，在瓦检员的配合下应每月至少对检漏继电器进行一次远方人工漏电试验，每台检漏继电器每年应升井进行一次检修。

6、做好设备的日常运行维护管理工作。要求各运行电器设备要台台完好，杜绝设备带病运行。

7、加强入井职工的安全教育、技能培训工作，强化职工的自主

保安意识，坚决杜绝职工的违章操作。要持证上岗，要求检修设备要停电的管理制度，严禁带电设备检修。

8、加强巷道的有害气体、浓度的检测工作，确保巷道的甲烷浓度低于煤矿安全规程中规定值。

9、做好高压单相接地电容电流的测试和整改工作，确保高压单相接地电容电流不超过规定值。

10、井下轨道接地要符合<煤矿安全规程>中规定。

11、井下所有高压电气设备和电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带电有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带和屏蔽护套等必须有保护接地。

12、井下接地网上任一保护地点的接地电阻值不得超过2Ω，每一移动式和手动式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地拦截导线的电阻不得超过1Ω。

13、井下单独装设的高压电气设备，低压配电点或装有3台以上电气设备的地点及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置一个局部接地极。

杂散电流的管理制度 篇2

世界各国都在关注如何对杂散电流进行防护, 以期切实解决埋地金属腐蚀的问题。采取有效的防腐蚀措施可控制杂散电流的腐蚀, 增加埋地金属的寿命, 对地铁工程具有一定的经济和环保效益。

1 地铁杂散电流的形成和危害

地铁直流牵引供电系统中, 牵引变电所流出的电流, 电力机车经由接触网或接触轨取流, 电流再通过钢轨作回路, 返回到牵引变电所。由于钢轨很难做到完全对地绝缘, 有一部分牵引电流经由钢轨流向大地, 再返回牵引变电所, 这种地下杂散电流又称为迷流[1]。 (图1)

杂散电流由大地进入钢筋时, 钢筋呈阴极状态。如果此处的钢筋周围环境属于酸性, 就会发生析氢反应, 且氢气不能由结构里逸出, 从而产生等静压力, 使钢筋与大地脱开。如果电流进入钢筋, 使其与大地结合处产生可溶的碱式硅酸盐或铝酸盐, 则会使地铁主体的刚性强度大大降低。

杂散电流由钢筋流出时, 钢筋呈阳极状态, 并发生腐蚀。腐蚀所产生的物质在阳极处堆积, 最终通过机械作用排挤大地, 使之开裂。

杂散电流不仅对地铁本身的钢筋有一定危害, 对于主体附近的埋地金属亦会产生腐蚀效应, 一种氧化还原的电化学反应过程, 即电化学腐蚀, 也危害着相关金属的结构物。

I1-机车的牵引供电电流, I2-通过钢轨向牵引变电所流回的电流, I3、I4-杂散电流

2 防护的现状与原理

欧洲国家一般是, 当轨道对地电压不太高, 选择排流法防护效果小时, 推荐强制排流法。日本则主要选择在产生钢轨对地的正值电压大, 在钢轨附近流入埋设管的电流从远离钢轨处的管部流出的场合使用.在这种情况下, 会因负馈线比埋设管的电压高而不能正常排流[2]。

在国内, 则是将杂散电流腐蚀防护的常规方法划分为被动型和主动型两种保护法。文献[1]提到, 在地铁的直牵引供电系统里, 杂散电流的防护准则为:寓防于“测”, 以堵为主, “堵”、“排”结合。

对于地铁工程的牵引供电系统, 防止牵引电流从钢轨泄漏出去形成杂散电流, 应该作为首要的防护举措。被动型保护法即是以堵为主, 也称为源控制法, 一般采取的措施有:对埋地金属进行涂层和增加绝缘法兰等钝化防护[3]、抬升供电牵引网电压、优化调整变电所位置、减小回流走形钢轨电阻、提高轨道对地的过渡电阻、合理设计混凝土钢筋的截面积、保证全系统钢筋的可靠连接等。

在地铁运行了若干年之后, 因为环境的破坏和设备的老化等原因, “源控制法”会逐渐失效, 这时, 就十分必要采用主动型保护法, 以保护日益损耗的地铁设施。主动型保护法的原理是将埋地金属中的杂散电流引至回流通路, 抑或者用保护设备产生的电流将杂散电流相互作用而抵消, 从而减小杂散电流的腐蚀。

在地铁的一些特殊地段, 由于设备运行环境和人为操作等, 引起杂散电流泄漏的原因较多, 会采用一定的单向导通装置, 来进行防护, 例如在停车场和列车检修库中。另外, 轨道由于电气系统运行的原因, 在此位置设有绝缘节。即, 在轨道上设置绝缘结, 并在绝缘结两端连接单向导通装置, 保证轨道电流不断流。这样, 不但解决了绝缘节的电气连接问题, 也解决了杂散电流防护的难题[4]。

3 主动型保护法

现在一般的保护方法有:阴极保护法、阳极保护法、排流法等。

3.1 阴极保护法

CJJ49-92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》中定义:阴极保护是电化学保护的一种, 通过向金属结构表面输入阴极电流, 使其电位向负极化, 并保持在比自然腐蚀电位更负的数值, 以达到防腐蚀的目的。

在埋地金属的防护中, 阴极保护是比较理想和有效的, 阴极保护有外加电流保护和牺牲阳极保护两种方式。一般工程上是将涂层与阴极保护组合, 成为联合保护。

具体而言, 牺牲阳极保护除具有阴极防护作用外, 还是很好的接地排流手段[5]。该方式适用面广, 工程操作简单, 使用比较安全, 可以完全避免将杂散电流流入埋地金属, 是国内目前使用较多的一种排流方式。但缺点是排流功率小、保护距离较短, 有待改进。

3.2 阳极保护法

将被保护物的电位提高到钝态电位, 从而阻止腐蚀, 称之为阳极保护。就是应用一种使金属向着更为阳极方向的电流使金属钝化的一种技术, 但是它只适用于表现活化-钝化性能的金属和合金。在地铁系统中, 即提高埋地金属设施的电位。

准确的维持整个埋地金属设施所要求的电位的能力, 在阳极控制中是至关重要的。如果电位过高或过低, 将导致腐蚀加剧, 适得其反。

阳极保护的主要优点是应用范围广, 操作费用低, 作用能力强, 能够保护复杂的结构, 几乎不需要辅助电极。但阳极保护只适用于表现钝态的金属腐蚀体系, 在不能钝化或含氯离子的介质中不能使用[6], 而且还有一个主要的缺点是致钝需要很大的电流。

因此这种技术发展有些缓慢, 在地铁系统也一般不选择用这种保护方式。

3.3 排流保护法

排流保护法主要是为保护埋地金属而采取的防护措施。当杂散电流从钢筋流出时, 才会对钢筋有腐蚀作用, 而杂散电流流出的区域主要集中在牵引变电所附近的阴极区。

其基本原理是将被保护的埋地金属和钢轨的阳极区用导线连接起来, 从而相当于将埋地金属与钢轨短路, 使被保护的埋地金属变为阴极性的, 进而防止金属发生阳极腐蚀。

排流法的一般做法是, 将道床混凝土钢筋做成电气上的杂散电流排流网, 其它有可能受到杂散电流腐蚀的埋地金属做成辅助排流网, 引至牵引变电所的负母排进行电气连接。由于杂散电流总是走电阻最小的通路, 则会选择直接流回牵引变电所, 这样, 在阳极区的范围内, 有力地减小了杂散电流从混凝土钢筋再泄露出去的可能, 削弱了杂散电流流出钢筋导致的腐蚀效果。

早期的地铁将是埋地金属与钢轨直接在牵引变电所附近相连, 称为直接排流法, 后来发展到加二极管的单向导通排流 (选择排流法) 、加直流电源的强制排流法等[7]。

3.4 其他

在实践中, 工程的防腐蚀还广泛采用加强排流法, 即排流防护和阴极保护的组合方法。它的阳极接地是用和整流器的正端子和钢轨相连接的阴极站代替, 电源负极和被防护的设施相连接。加强排流电路电能消耗很小, 也无需阴极保护的设备, 是不同于阴极保护的。同样, 它也不同于排流保护, 优点是不仅在钢轨的阳极区, 而且在杂散电流分布的任何区域, 甚至在无杂散电流时均可用于防护。

还有种由阴极保护法发展而来的防蚀器防护法。防蚀器的原理一般是辅助 (牺牲) 阳极, 且使流过的电流的方向是使被保护物 (原阳极) 成为阴极, 不再被电蚀, 从而得到有效的保护。它的防护电流主要靠电极, 即防蚀器本身的溶解作用完成的。电极主要是由镁的特殊合金制成。

4 结语

杂散电流防护系统对于地铁的正常运行非常重要。在城市轨道交通建成运营后, 应该重视杂散电流防护系统的功能, 及时监测分析相关的数据, 采取加强维护、合理排流等措施, 将杂散电流的腐蚀降低到最小。

从国内现状着点, 特别是工程实际中调查来看, 大多是直接使用单向导通装置, 来进行杂散电流腐蚀的防护。这是很大的一个问题。

应加强地铁的杂散电流防护技术的科研, 并重视与工程实践的合作, 开发出一系列杂散电流防护系统与设备的成套装置, 切实落实于工程的设计应用与施工运营中, 减少地铁杂散电流的腐蚀所造成的损失。

参考文献

[1]李威.地铁杂散电流腐蚀监测及防护技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2004, 10.

[2]高敬宇, 易凡.地铁及轻轨杂散电流腐蚀的防护措施[J].天津理工学院学报, 1996, 12 (1) :32～35.

[3]战鹏.地铁杂散电流对钢筋混凝土结构腐蚀影响及防护[D].北京交通大学, 2009:59.

[4]郝卫国.城市轨道交通杂散电流的防护[J].城市轨道交通研究, 2004 (6) :53～55.

[5]刘凯, 马丽敏, 陈志东, 等.埋地管道的腐蚀与防护综述[J].管道技术与设备, 2007 (4) :36～42.

[6]王立新, 李勇.阳极保护技术控制腐蚀[J].山西化工, 1999, 19 (4) :62～63.

杂散电流的管理制度 篇3

地铁在给人民生活带来方便的同时, 也出现一些不容忽视的问题, 如列车在运行期间产生的杂散电流腐蚀问题[1,2,3]。 杂散电流的危害己引起业内高度重视, 国内外的地铁管理部及高等院校内均设置了从事这方面研究的专门机构并取得了丰富成果, 目前还在不断地研究新的防护方法。 本文鉴于实际地铁供电模式均为双边供电, 因此, 采用双边供电的分布模型推导了排流与未排流时杂散电流分布情况并得到其分布规律。

2设置排流网供电方式下杂散电流的分布

设置排流网的双边供电回路如图1所示。

2.1 未排流情况。 该情况下排流装置不工作, 结论相当于原始推导模型。

2.2 排流情况。 排流即为将整流器处的轨道与回流点直接短接。 双边供电方式下的走形轨电位及杂散电流电流计算公式如下[4, 5]:

在L1区段

在L2区段

根据以上分析可以得到走形轨电位和杂散电流分布的规律: (1走形轨电位:从变电所到机车处走形轨电位逐渐增加, 且在变电所负极附近为负的最大值, 此处该处杂散电流从埋地金属体流出, 金属对地形成阳极, 受杂散电流腐蚀最严重;在机车底部的走形轨为正的最大值, 该处杂散电流由走形轨流入埋地金属体, 走形轨对地形成阳极, 此处走形轨受杂散电流腐蚀最严重。 (2) 泄露杂散电流总量:从变电所到机车处泄露杂散电流总量先增加后减少, 在变电所和机车底部走形轨附近为零, 在机车与变电所中点附近达到最大。 (3) 排流后, 走形轨电位增加, 有可能超过容许的安全电压 (65V) ;从走形轨泄漏到地下的电流增大, 排流网中流过电流也增大。 (4) 牵引电流的大小对走形轨电位有影响, 牵引电流越大, 走形轨对地电位越高, 杂散电流也越大。 (5) 牵引变电所之间的距离增加, 在牵引电流不变的情况下, 走形轨对地电位和杂散电流也随之增加。 (6) 走形轨对地过渡电阻对杂散电流的分布影响很大, 过渡电阻越小, 杂散电流强度越大, 当过渡电阻小于3Ω·km时, 杂散电流的泄漏比较严重, 而过渡电阻大于15Ω·km时, 杂散电流泄漏很小。 (7) 走形轨纵向电阻对走形轨电位影响较大, 走形轨纵向电阻增加, 走形轨纵向电位成比例增加, 走形轨对地电位增加, 杂散电流也增加。 (8) 埋地金属结构的纵向电阻对走形轨电位和杂散电流的影响较小。

3结论

3.1基于双边供电的分布模型, 推导了排流与未排流时杂散电流分布情况, 得出设置排流网的双边供电方式下走形轨电位和杂散电流分布。

3.2基于模型分析和计算, 得到走形轨电位和杂散电流分布的基本规律。

参考文献

[1]高敬宇, 易凡.地铁及轻轨杂散电流腐蚀的防护措施[J].天津理工学院学报, 1996, 12 (1) :32-36.

[2]李威.地铁杂散电流腐蚀监测及防护技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2004:59-60.

[3]于松伟, 杨兴山, 韩连祥等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都:西南交通大学出版社, 2008:8-154.

[4]吕伟杰.地铁杂散电流的防护方案研究与设计[D].成都:西南交通大学, 2007:14-16.

杂散电流的管理制度 篇4

我国城市轨道交通采用直流牵引供电系统, 走行轨回流。为防止杂散电流危害, 供电系统设计为不接地系统, 直流设备采用绝缘安装。由于存在钢轨纵向电阻、钢轨与大地的过渡电阻, 产生钢轨对地电位以及杂散电流。钢轨电位过高影响地铁乘客及工作人员的安全, 杂散电流对地铁结构及其附近金属管线造成电化学腐蚀。为防止杂散电流引起危害, 城市轨道交通系统通过排流收集杂散电流并将其引回变电所负极。排流对杂散电流及轨电位的影响到底有多大, 还有待分析研究。排流网结构及杂散电流形成示意图如图1所示。

2 杂散电流分布模型

研究排流对杂散电流的影响, 需要建立杂散电流分布模型。本文基于电阻网络建立具有排流网结构的杂散电流分布数学模型。杂散电流分布网络图如图2所示。

其中:Rg为钢轨纵向电阻, Rp为排流网纵向电阻, Rd为大地纵向电阻, Rg1为钢轨与排流网间的过渡电阻, Rg2为排流网与大地间的过渡电阻。

假设U 1 (x) 为在x处钢轨与排流网间的电压, U2 (x) 为在x处排流网与大地间的电压, I1 (x) 为钢轨x处的电流, I 2 (x) 为排流网在x处电流, I 3 (x) 为大地在x处电流, x为距离变电所的距离, L为机车距变电所的距离, I为机车取流。则杂散电流分布数学模型如下图所示。

利用杂散电流数学模型, 分析杂散电流及轨电位的分布, 设变电所一端为x=0点。

上式为一阶线性非其次方程组, 则对应的其次方程组为:

经过以上分析, 可以解方程组进行求解, 利用得到的结果, 我们就可以分析轨道电流、轨道电位以及泄露杂散电流的分布规律及排流对它们的影响。

3 仿真分析

城市轨道交通排流对杂散电流及钢轨电位的影响研究, 可在以上杂散电流分布模型基础上增加排流装置, 排流网通过排流支路与变电所负极相连。

通过上图分析可知, 排流网的投入能使地网电流明显减少, 说明, 排流网能收集大部分杂散电流, 使其通过排流网返回变电所负极, 对埋地金属及地铁系统外的金属结构起到很好的防腐蚀效果。

下面在对总杂散电流以及钢轨电位的分布进行仿真, 仿真结果如图5、图6所示。

通过以上两图分析, 排流情况下, 总杂散电流明显高于不排流情况, 同时钢轨电位也整体抬升, 大约抬升55V左右。可知, 排流网的投入, 收集杂散电流的同时, 会引起总杂散电流的泄露, 过大的杂散电流泄露, 对轨地绝缘产生腐蚀, 引起更多的杂散电流泄露。同时, 钢轨电位抬升, 引起钢轨电位限制装置频繁动作, 以及威胁地铁员工和乘客安全。

4 结语

地铁系统设置排流网对杂散电流进行收集, 但通过理论分析及仿真研究, 排流在收集杂散电流的同时, 会引起总杂散电流的泄漏, 并引起更高的钢轨电位, 影响地铁的安全稳定运行。因此在工程实际中, 尽量不投入排流网进行排流, 只有当杂散电流很大时, 才将排流网投入, 以起到良好的防护效果。

参考文献

[1]李振芳.地铁杂散电流分布及在线监测系统的研究[D].西南交通大学, 2007.

[2]赵凌.直流牵引供电系统杂散电流分布的研究[D].西南交通大学, 2011.

[3]周伟.直流牵引供电系统杂散电流分布与防护研究[D].西南交通大学, 2007.

[4]李威.地铁杂散电流腐蚀监测及防护技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2004.

[5]杨兴山.辅助排流网与接地的关系和处理方案[J].都市快轨交通, 2010 (2) :109-112.

[6]牟龙华, 史万周, 张明锐.排流网情况下地铁迷流分布规律的研究[J].铁道学报, 2007, 29 (3) :45-49.

杂散电流的管理制度 篇5

1 光纤电流传感系统的噪声来源

基于光纤传感的地铁杂散电流监测系统如图1所示,系统中所采集到的数据不可避免地存在一定的噪声,光纤电流传感系统的噪声主要包括3个方面:传感光路系统的噪声、光电转换部分的噪声、信号采集电路的噪声。

传感光路系统的噪声:在光纤电流传感光路中,由于受到一些环境因素和元器件本身固有的噪声影响,噪声会和被测电流信号同时存在,严重时被测电流信号会被噪声淹没。虽然在器件的选型中采用了一些低噪声的光学元器件,在结构的设计中考虑了一些低噪声的结构设计,但是光纤电流传感光路中的噪声还是存在的。

光电转换部分的噪声:在完成光电转换过程中,不仅给出表征被测对象的有用信号,同时伴随着无用的噪声信号,如热噪声、暗电流噪声、散射噪声等。这些噪声信号大大降低了探测器的探测性能和系统的信噪比。

信号采集电路的噪声:电路内部噪声是由组成电路的元器件导电特性产生的随机噪声,如电阻的热噪声,器件中电子流动不均匀造成的散粒噪声等。电子电路产生噪声的根本原因是元器件在通电时具有的内部噪声。元器件内部噪声主要包括3种[1,2,3]:热噪声、散粒噪声和低频噪声。

2 小波阈值去噪方法原理

近几年来有关小波阈值去噪方法的研究很多。阈值去噪方法从噪声中恢复信号效果最明显,而且在概念上有别于其他方法,具有理论上的完整性,又有普适性和相当大的灵活性。由于这种方法简单有效,而成为目前研究最广泛的方法[4]。小波阈值去噪原理如下[5]:假设有一信号的表达式为

式中,s(k)为原始信号;n(k)为方差为σ2的噪声信号。对信号f(k)作离散小波变换,即

式中,Wf(j,k)为小波系数;ψ(t)为小波函数。在实际应用中,常采用Mallet算法来实现小波变换,即

相应的小波重构公式为

式中,j为最佳尺度;h、g为尺度函数和小波函数对应的低通和高通滤波器;Sf(0,k)为原始信号f(k);Sf(j,k)为尺度系数;Wf(j,k)为小波系数。

对f(k)=s(k)+n(k)作离散小波变换之后,得到的小波系数Wf(j,k)由两部分组成,一部分是信号s(k)对应的小波系数Ws(j,k),另一部分是噪声n(k)对应的小波系数Wn(j,k)。小波阈值去噪的主要理论依据为:属于Besov空间的信号在小波域内其能量主要集中在有限的几个系数中,而噪声的能量却分布于整个小波域内,因此经小波分解后,信号的小波变换系数要大于噪声的小波变换系数,于是可以找到一个合适的数λ作为阈值,将小于该阈值的小波系数置为零,把大于该阈值的小波系数直接保留下来或者按某一固定量向零收缩,从而得到估计小波系数这样就实现了信噪的分离。小波阈值去噪方法的具体步骤为[6]:(1)对含噪声的信号进行几个尺度的小波变换,得到含噪声信号的小波系数wj,k;(2)用阈值作为门限对小波系数进行处理,得到纯净信号小波系数的估计(3)对小波系数的估计k进行小波反变换得到重构信号。

2.1 阈值函数及阈值选取

采用介于硬阈值函数和软阈值函数之间的阈值函数[7],其定义为

经分析可知,当|wj,k|≥λ时,有|wj,k|-λ≤|wj,k2|-λ2≤|wj,k|,由此可得该阈值函数估计出来的数据是介于硬阈值函数和软阈值函数之间的。当|wj,k|<λ时,为非线性函数,且当|wj,k|不断增大时,越来越接近于wj,k。

因为阈值的选取直接影响降噪的质量,所以阈值的选择在阈值去噪中是最关键的步骤。在小波变换中,对各层系数降噪所需的阈值一般是根据原信号的信号噪声比来取的。从实际检测信号中提取有用信号的方法有很多种,文中采用Birge-Massart策略来对阈值进行选取。

Birge-Massart策略所确定的阈值,阈值通过如下的规则求得:(1)给定一个指定的分解层数j,对j+1以及更高层,所有系数保留;(2)对第i层(1≤i≤j),保留绝对值最大的ni个系数,ni由下式确定

式中,M和a为经验系数,缺省情况下取M=L()1,也就是第一层分解后系数的长度。一般情况下,M满足L()1≤M≤2L()1,a的取值在降噪的情况下一般为a=3。

2.2 小波函数的选取

在工程应用中,小波分析的一个重要的问题是最优小波基的选择问题。这是因为不同的小波基分析同一个问题会产生不同的结果。目前主要是通过用小波分析方法处理信号的结果与理论结果的误差来判定小波基的好坏,并由此选择小波基。选择小波函数常用的标准有[8]:

(1)ψ(t)、ψ(ω)、ϕ(t)和ϕ(ω)的支撑长度,即当时间或频率趋向无穷大时,ψ(t)、ψ(ω)、ϕ(t)和ϕ(ω)从一个有限值收敛到零的速度;

(2)对称性,它在图像处理中对于避免移相是非常有用的;

(3)ψ(t)和ϕ(t)的消失矩阶数,它对于压缩是非常有用的;

(4)正则性,它对信号或图像的重构获得较好的平滑效果非常有用。

在小波分析中,用到的小波函数有很多种。由于实验信号是计算机上的离散数据点信号,因此需要对它们进行离散小波变换。MATLAB中提供的常用的4种离散小波系为Daubechies(db N)小波系、Symlets A(sym N)小波系、Biorthogional(bior Nr.Nd)小波系、Coiflet(coif N)小波系。信号去噪的基本目标是既希望能尽可能多地去除噪声,同时又希望原始信息丢得尽可能少。综合考虑各种要求,选用Daubechies(db N)小波系作为小波基。Daubechies函数是由世界著名的小波分析学者Inrid Daubechies构造的小波函数,除了db1(即harr小波)外,db N不具有对称性,也没有明确的表达式,但转换函数h的平方模是很明确的。db小波族的支集长度和滤波器长度都是2N左右,消失矩为N,可见这个序列的小波扩展性比较好,可以比较灵活地权衡增加支集长度带来的边界问题。

3 杂散电流监测数据的小波去噪

设置电流发生器的输出,当输出电流为800 A时,采集30 min内的电流数据如图2a所示;当电流发生器输出为杂散电流时,采集30 min内的电流数据如图3a所示。

从图2a和图3a可以看出采集到的数据包含了很多噪声,为了提高电流检测的准确度,需对此数据进行降噪处理。使用db4小波把图2a和图3a的数据进行5层分解,然后使用Birge-Massart策略确定阈值,按照所述的阈值函数进行阈值处理,降噪处理前后的效果如图2b和图3b所示。从图2b和图3b可以看出小波阈值去噪方法能很好地滤除信号中存在的绝大部分噪声,处理后的曲线比较理想。

4 结论

通过分析基于光纤传感的地铁杂散电流监测系统所采集到的数据,得出光纤电流传感系统的噪声主要包括3个方面:传感光路系统的噪声、光电转换部分的噪声、信号采集电路的噪声。利用小波阈值去噪方法对杂散电流数据进行处理,结果表明,小波阈值去噪方法能很好地滤除信号中存在的绝大部分噪声。

参考文献

[1]张若岚.电路系统中的噪声问题研究[J].电讯技术,2001(2):62-65.

[2]靳孝峰,张琦.电子电路中的噪声及其抑制措施[J].焦作大学学报,2001(4):57-59.

[3]吕菁华,袁杰.电路元件引起的电路噪声[J].高师理科学刊,2001,21(3):31-33.

[4]尹喜超.基于小波变换的信号消噪[D].北京:华北电力大学,2004.

[5]崔华.小波分析及其在信号处理中的应用[D].西安:西安电子科技大学,2005.

[6]李士心,刘鲁源.基于小波阈值去噪方法的研究[J].仪器仪表学报,2006,23(3):478-479.

[7]董永生.小波变换与阈值函数在数字信号去噪中的应用[D].武汉:武汉大学,2005.

杂散电流的管理制度 篇6

城市轨道交通杂散电流能够腐蚀轨道及其附近建筑物钢筋结构,造成严重安全隐患。目前逐渐增多的地铁线路都采用各种各样的监测方式,进行杂散电流的监测和防护,有效地减少地铁杂散电流,降低并消除其不利影响。相比于传统杂散电流监测系统,分布式轨道交通杂散电流监测系统在各方面更符合城市轨道交通的要求。

1 杂散电流形成与危害

城市轨道交通供电系统采用直流高压(DC750V/DC1500V)供电,接触网为正极,电流经机车负载从钢轨回流,最后流回电源负极。由于在复杂的轨道交通环境下钢轨不可能完全对地绝缘,因此钢轨不可避免地会向道床及隧道结构、车站泄漏电流,形成杂散电流。杂散电流形成示意图如图1所示。

城城市市地地铁铁杂杂散散电电流流可可对对周周围围的的通通信信电电缆外外皮皮、、埋埋地地金金属属管管线线以以及及区区间间隧隧道道主主体体结构构和和车车站站中中的的钢钢筋筋发发生生电电化化学学腐腐蚀蚀,,甚甚至烧烧坏坏排排流流设设备备。。因因此此,,为为确确保保城城市市轨轨道道交通通主主体体结结构构及及周周边边设设施施的的安安全全,,有有必必要要对杂杂散散电电流流进进行行监监测测,,并并及及时时采采取取有有效效防防护措措施施,,确确保保地地铁铁交交通通安安全全稳稳定定运运行行。。

2 分布式杂散电流监测系统

与传统杂散电流监测系统相比,分布式杂散电流监测系统有安全性高、资源共享、通信距离不受限制、网络简化等等优点,更加符合城市轨道交通需求。

该监测系统由传感器、参比电极和监测装置等组成,选取供电区间作为独立的一段,每区间段形成一个监测子系统,该系统核心部分是监测装置,不同子系统通过轨道交通综合自动化的变电所通信通道路径,向地铁指挥中心的电力监控主机汇聚,监测全线杂散电流情况,构成了轨道交通分布式杂散电流监测系统。监测系统模型原理如图2所示。

2.1 监测系统的测量内容

(1)结构钢筋的极化电压平均正向偏移值

城市轨道系统泄漏杂散电流是否能够引起隧道结构钢筋的腐蚀破坏,通过杂散电流在结构钢筋上产生的极化电压偏移值确定。地铁防腐蚀规程规定,对地铁主体的结构钢筋,半小时正向偏移的极化电压平均值不能超过500mV,这是轨道交通杂散电流监测时的一个根据。

(2)参比电极本体电位

结构钢筋极化电压不能够直接进行测量,也就需要参比电极提供基准电位进行辅助测量。因为参比电极本体电位随着时间增加而下降,当下降到一定程度时就会对测量精度产生影响,因此很有必要对参比电极本体电位进行监测。参比电极本体电位以及结构钢筋极化电位平均正向偏移值监测方式和等效电路如下图3所示。

其具体测试及转换方法如下:轨道交通系统在停电的情况下,杂散电流影响很小,此时对参比电极间的自然电位(也就是参比电极的本体电位)进行测量,电压为v1。机车在运行的情况下,结构钢筋中流出杂散电流,测量结构钢筋极化电位为v2,这样参比电极与结构钢筋间的电压差就是v1-v2,计算v2得v2=v1-(v1-v2)。则v2就是结构钢筋瞬时极化电位值。再通过软件计算得到结构钢筋的极化电位平均正向偏移值。

(3)钢轨相对结构钢筋的电压值

由于轨道和站台间可能会出现异常高的电压。为了乘客以及工作人员等的安全,免遭结构钢和钢轨间的接触电压伤害,根据标准规定:钢轨和结构钢之间的电压差不能够超过92V。根据钢轨与结构钢筋之间的电压值,能计算出钢轨纵向电阻和轨地过渡电阻,是了解钢轨的运行状态,判断钢轨有无裂缝的重要依据。

2.2 监测系统主要设备

(1)参比电极

城市轨道交通杂散电流不可能直接测量,可以通过测量极化电位间接判断杂散电流的大小,这就用到了比电极。这些一般安装或是埋设于地下结构侧壁和整体道床的参比电极,用来对轨道交通系统杂散电流引起的隧道、整体道床内结构钢筋的电位进行测量,反映杂散电流对结构钢筋的腐蚀破坏情况。

(2)传感器

传感器主要完成结构钢筋极化电压和轨构电压的数据采集,一般安装在轨道的道床、梁体和隧道壁。传感器外部接线及原理图如图4所示。

传感器采集模拟信号后,经数据变换变成数字信号,由通信接口输出。传感器能自动校正参比电极本体电位,并且在参比电极发生故障时,能够自动的发出关于参比电极故障的相关信息。为了更好的适应地质环境,传感器需要被设计成一个能够防电磁干扰、防潮、防火以及防水的整体结构。

(3)监测控制系统

为了监测各传感器接触电压以及极化电位,计算区间的过渡电阻,供电区间变电所安装一台监测装置就,依据杂散电流计算模型,可以知道本区域杂散电流的情况,并指导绝缘的防护。整个线路的监测装置监测的数据通过SCADA系统可以很方便的聚集到监控系统指挥中心,再利用监控指挥中心的强大计算能力、大容量数据存储和大幅面监测页面的特性,能够监测整条线路的杂散电流。

3 监测系统监测点设置原则

监测系统监测点位置的设置对监测杂散电流具有很大的意义,据地铁防腐蚀规程要求,需根据提供的本部位测量接地电极来设置监测点,附近金属管线需要存在测量的接线点,且监测点的测量线总长度不应超过10m,截面积不宜小于2.5mm2,绝缘耐压值需达到工频电压2KV以上。某些线路有绝缘轨道电路,此时监测点需设置在离轨道得扼流变压器10m以内的位置。但在没有绝缘的

轨道电路线路,监测点应与轨道分断点配合设置。对于地中敷设方式为直埋的电缆和水管等设备,需利用已存在的可接触的部位作为监测点,对于距离较长的管线结构,监测点需要专门设置。

根据规程中的相关要求,应在如下部位设置监测点:

(1)地下车站内,隧道壁以及车站站台的两侧道床分别设1个监测点。

(2)地下车站内牵引变电所的负回流点位置隧道壁和道床分别设1个监测点。

(3)隧道区间内,距离车站250米的隧道壁和道床分别设l个监测点。

(4)盾构区间的隧道内,需要在道床设1个监测点。

(5)高架车站内,在车站站台附近桥梁的伸缩缝上设1个监测点。

(6)高架站牵引变电所的负回流点、桥梁的伸缩缝上设1个监测点。

(7)高架区间的桥梁上,在距离车站大约250米处桥梁上设l个监测点。

(8)在上/下行线路的结构件非电气连接处要分别设监测点。

(9)在地铁尽头线以及车辆段与线路连接的坡道上分别设监测点。

4 结语

城市轨道交通系统杂散电流对轨道交通主体结构及周边设施危害巨大,必须及时监测杂散电流,将其危害降低到最小。本文分析了分布式轨道交通杂散电流监测系统,对系统的原理,结构做了详细说明。相比于传统杂散电流监测系统,分布式杂散电流监测系统具有更多优点,更加符合城市轨道交通的需求。该监测系统已经在上海地铁部分线路和深圳地铁一号线、四号线得到应用,现场效果良好,对地铁安全稳定运行起到良好的保障作用。

摘要：分析城市轨道交通杂散电流形成原因及危害,详细介绍分布式轨道交通杂散电流监测系统,对系统监测内容、主要设备的功能等进行具体描述,并对杂散电流监测点的设置原则做简单说明,以及时准确监测杂散电流,为轨道交通安全稳定运行提供保障。

关键词：轨道交通,杂散电流,分布式监测系统

参考文献

[1]闫大顺,杜淑琴,张栋梁.分布式轨道交通杂散电流监测模型研究[J].微计算机信息,2008,24(5-1):253

[2]靳富群.城市轨道交通杂散电流分布与监控系统研究[D].郑州大学,2009

[3]蔡李花,许少毅,殷庆华.分布式杂散电流监测系统的研究[J].上海电气技术,2011,4(2):37-39

[4]CJJ 49-92地铁杂散电流防护技术规程[S].北京:中国计划出版社,1993