接触网分段绝缘器在线检测系统研究与应用
发布时间:2013-07-23 15:06:27 编辑:wangying
本文摘要:川铁电气(天津)集团有限公司总工程师白志国
川铁电气(天津)集团有限公司总工程师白志国
川铁电气集团的介绍
首先把我们企业简单的介绍一下,川铁电气(天津)集团有限公司成立于2001年,是一家民营企业,专门从事电气化铁路供电设备、地铁、轻轨牵引供电设备、国家电网电力供电设备及其智能化检测类系统产品的技术研究、设计研发、生产制造、经营销售为一体的科技型跨地域的集团公司。下属企业有这么几个:西安力华铁路科技发展有限公司,斯弟华电气天津有限公司,还有几个天津川铁赛思,西安轨道交通研究院的一些公司和机构。
2007年我们公司一举中标第一条时速350公里的武广客专以后,相继中标郑西、京沪、哈大、京石、温武、大包等等一系列高铁客专以及普铁铁路。在开发国内市场的同时,开发海外市场并首次实现了川铁自行研究设计生产制造经营销售,产品远销乌兹别克斯坦、刚果、香港、以及台湾等国际和地区的市场。
系统概述
分段绝缘器是接触网进行电分段时,采用的一种绝缘设备。电气化铁路接触网每年都会发生多起应电烧伤的分段绝缘器未及时抢修,影响铁路正常运行的行车事故,事故发生以后不仅会占用大量的人力物力进行抢修,而且严重影响了电气化铁路的运输安全。基于这个问题我们针对接触网分段绝缘器对运输参数和状态,实行了在线监测。
系统提供了一种接触网分段绝缘器的在线检测装置,该系统实现了对分段绝缘器实时在线检测,具有寿命预警,故障报警,拉弧分析功能,大大提高了分段绝缘器的安全性。系统可用分段绝缘器,可以在风向、隧道口,绝缘子、接触网和其它零部件的一些重要监控点的预警装置位置都可以装。
系统功能
第一,统计机车过往次数,来判断分段绝缘器的寿命值,对起做出预警,提示寿命到期需要更换,这个预警是声音报警,就是在服务器加了音响以后,比如说什么次数超限了,或者说什么拉弧范围过大。这是主要通过次数的一个报警,可以并且的看出列车经过多少次,哪一些事故有没有处理,都可以清晰看见。同时,对在各个区段,各个供电项目区间的一些分段绝缘器所检测的报告呢,可以生成报表,同时可以看到这个报表,这个检测报告明显的看出哪一个供电段,列车经过了多少次,以及监测的地点,拉弧超限的次数和所谓的时间,故障的程度,而且最关键的就是一个静态的原始图象分析和一分钟实时图像的对比。
同时,在这个生成报表以后呢,下面可以看出来这是缺陷,什么原因造成的,超限多少次,以及处理的意见。也可以看出来列车通过一个统计,比如说这一个月内列车经过次数,每一天可以看经过多少次,这个数量也是一目了然的,
第二,实时在线检测机车通过分段绝缘器的视频录像,发生问题时可以根据视频进行研究。从软件上可以看清楚这个分段绝缘器列车通过总次数的一个统计,拉弧次数过大的一个统计,以及断裂程度的一个统计。同时,可以查看相关的数据,以及哪一段视频处了问题,同时可以下载到电脑上进行实时的观看查找原因。这个是实时数据,就是关于拉弧这块的一个实时数据,这个图当时是施南货场的一个分段绝缘器的在线图,这是北京一个分段绝缘器拉弧,这是实时数据的图。
第三.运用视频对比算法软件,判断汽车通过分段绝缘器上面出现的明显拉弧现象,当拉弧超过一定的范围,系统会自动的报警,或者说分段绝缘器出现明显异常会自动报警,这个报警和上次一样是声光报警。这个拉弧报警现在某一个区段,一段时间内,或者说它的超限次数多少次,也是同样生成报表,这是一个拉弧报警一个生成的检测报告。这个很明显可以看出来拉弧,这个范围不是很大,还有一个超过了50%、60%的拉弧图像,看起来非常的明显,而且同时进行报警。同时,最后生成检测报告,这是一年内12个月检测的,因为这是部分的数据不是很全,但是这个基本的数据系统就是这么一个情况,后期可以继续我们数据再完善。
关键技术
第一,系统采用太阳能供电方式,给前端设备供电。左下角太阳能供电板,现场有两块的,有四块的板子;
第二,采用了联通3G无线传输技术,将视频信息传输到后台。后面控制箱里面装的蓄电池和视频服务器以及控制器。这个系统它的特点,就是使是3G无线传输流量大,我们现在做监测器,监测器通过超声波的检测技术和位移传输技术来进行故障的传输,就是说有故障的时候进行传输,没有故障的时候,这样的话可以省不少的流量和费用。
第三,个智能视频分析软件系统,可以对拍摄的视频进行分析,统计,过往工架次的次数,对受电弓过风段时产生拉弧的大小,亮度、范围进行智能报警,对分段绝缘器出现损坏、故障进行智能报警,这个就是我们分段绝缘器系统,采用了一个特殊的软件分析功能,模拟整个的分段绝缘器,形成一个原始数据,积累完了以后对拉弧这块的范围,采用一个特殊的图象处理技术对它进行处理,这是它的范围有多大,我们这个范围指的和分段绝缘器相比是20%还是30%,还是40%指的这块的情况,这是一个刚开始做一个简单的客户软件。
系统结构
本系统由三个相互衔接的部分组成:有前端监控设备,传输设备和终端服务器。
前面是太阳能供电加视频服务器和分段绝缘器,以及通过联通3G无线传输,传到后台终端服务器,整个系统结构很简单,所以说整个系统非常的可靠。结构这块右边这个是现场安装的图,前端设备摄像机防雷设备,视频服务器和太阳能供电设备组成。传输系统通过3G网络进行传输,这个刚才已经说过了。终端服务器采用了移动视频网关,中心服务器和客户端软件构成,左下角这是一个系统登陆的界面,这个系统的用户名可以根据具体的进行区段,包括了用户的具体像路局的供电段各个车间都可以设置,而且还有密码,随时登陆可以查看自己管辖范围内的情况。右上角是服务器,服务器是IBM这块的一个视频服务器,而且这个结构比较简单,插拔式的那种,这个看起来一目了然,使用起来很方便。
技术要求
我们这个系统根据国家相关标准和行业标准,以及2012年原铁道部下发的《高速铁路供电安全检测监测系统总体技术规范》进行设计,根据系统的功能和结构提出系统设计依据和设备的要求。各部分的性能参数,摄像机这块采用了高清彩色转黑白摄像机,采用低照度的夜视的摄像机,视频服务器采用3D视频服务器,一路视频传输,报警输入输出,前端可以存储实验功能,可以实时的根据具体的情况实时往后端传输。太阳能供电采用400瓦太阳能板,总共是400瓦,600安的蓄电池,电压是直流12伏,阴雨天电池可以工作七天左右,前端还有太阳能板控制器,三块专用蓄电池和支架。并且前端装有具有防雷测试的感应雷的那种电源防雷器,以及终端服务器这块采用的就是双CPU四核8G内存,可满足系统的要求,而且可以扩展。
系统的特点
第一,方便化。系统不仅可以实时在线的预览,可以自动记录存储的数据,极大减轻了工作人员的工作强度,提高检测工作的工作效率,系统可以对比出摄像机检测到分段绝缘器正常情况和异常区别,不用人为的进入现场的监测,为分段绝缘器的安全运行提供了有利的保证。
第二,网络化。通过计算机网络可以传出高质量的图像信号,非常方便的供管理者随时随地的调看任意录的图象,各级的监控中心的数字设备无缝的集成,数字设备集成记录提供网内多用户的共享。
第三,扩展化。所选器材均具有较强的兼容性和扩展新性,便于系统的充实完善和升级。
第四,智能化。可判断分段绝缘器的使用寿命并自动报警,可判断出分段绝缘器上比较严重的拉弧现场并进行报警,也可选择出将出现故障的报警信息发送短信至手机。
简单的系统应用
北京局安装了5套该,现在目前运行正常。这个系统的参数可以进行设置,它的设置上限分段绝缘器的寿命五千次,那么它的上限次数可以到三千次,根据具体的实际情况,通过车的密集程度进行设置。拉弧面积的百分比的上限也可以进行设计,也是根据咱们具体的经验值,再加上我们的具体数据积累的数据统计,来统一进行设置。拉弧次数的上限像这种情况,也是根据具体的现场情况,有的时候受电弓过去了以后,拉弧比较大的话,有的时候一次都有可能导致这个分段绝缘器进行损坏。包括了它的断裂程度的上限也可以进行设置,分段绝缘器的断裂程度主要就是看分段绝缘器绝缘部分,以及导电的部分,是不是烧伤以及烧断可以通过视频分析处理。
最后就是用户管理,所有的数据统计完生成报表,而且便于用户后面的存储以及打印,方便以后进行备档备案。最后因为接触网分段绝缘器检测系统,采用智能视频分析技术,结合超声波,振动位移等传感技术而研发,在后期还将积累不同天气、环境条件下的大量数据,着实将系统做的更可靠,更实用,更完美,不同天气条件指的是白天、夜晚、雨雪天,以及雾天的情况下将相关的数据积累下来,便于我们后期的进行研究。