中电联标准- 城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测技术导则

ICSFORMTEXT点击此处添加ICS号FORMTEXT点击此处添加中国标准文献分类号FORMTEXT     FORMTEXTT/CECFORMTEXTXX/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT     FORMTEXT城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测技术导则FORMTEXTTechnicalGuidelineforSynchronousMonitoringofDCGroundingCurrentofUrbanRailTransit'sTractionPowerSupplySystemFORMTEXT点击此处添加与国际标准一致性程度的标识FORMDROPDOWNFORMTEXT     FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXT        发布T/CECXXXXX—XXXX城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测技术导则范围本文件规定了城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测布点原则、监测方法、监测装置及系统的技术要求、监测结果分析等内容。本文件适用于因城市轨道交通牵引供电系统引起的变电站直流入地电流的同步监测。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T28026.1-2018轨道交通地面装置电气安全、接地和回流第1部分：电击防护措施DL/T860.3变电站通信网络和系统第3部分：总体要求DL/T1786-2017直流偏磁电流分布同步监测技术导则CJJ/T49-2020地铁杂散电流腐蚀防护技术标准术语及定义下列术语和定义适用于本文件电力牵引供电系统electrictractionsystem给机车车辆提供电能的配电网系统[来源:GB/T28026.1-2018]牵引变电所tractionsubstation把外部电源的电压和频率变换成牵引供电系统的电压和频率的供电装置。[来源:GB/T28026.1-2018]杂散电流straycurrent在非指定回路上流动的电流。或因有意和无意的接地，而流入大地或埋地金属物体中的泄露电流。[来源:CJJ/T49-2020]直流偏磁电流DCbiascurrent流经以线路、变压器绕组、变压器中性点接地点为回路的直流电流。[来源:DL/T1786-2017]特征变电站characteristicssubstation符合城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流监测布点原则且变压器中性点接地的电网变电站。特征牵引所characteristicstractionsubstation符合城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流监测布点原则的轨道交通牵引变电所。一般要求4.1应以城市电网中的变电站和轨道交通牵引所为监测对象，同步监测变电站直流偏磁电流和牵引所馈电电流，并获取列车位置信息。4.2在特征变电站和特征牵引所安装电流在线监测装置，监测装置应具备时钟同步、零漂校正等功能，监测装置应与服务器端进行自动通信，通过无线传输网络（如4G、5G）进行数据传输，通过广域网构建统一的监测平台，详见附录A。4.3监测装置通信接口应满足现场工业控制总线要求，通信协议应符合DL/T860.3中抽象服务通信接口的规定。4.4根据轨道交通列车运行实际位置，确定列车所处的区段，详见附录B。4.5对特征变电站的偏磁电流、特征牵引所的馈电电流、城市轨道交通列车位置等进行关联分析，详见附录C。监测布点原则特征变电站5.1.1宜按事件发生、电气联系、电压等级、距离等原则综合考虑选择特征变电站。5.1.2事件发生原则持续受到直流偏磁影响，且直流偏磁变化特征与轨道交通运行时段高度关联的变电站。5.1.3电气联系原则与轨道交通牵引变电所有直接或间接电气联系的变电站。5.1.4电压等级原则优先选择电压等级高的变电站。5.1.5距离原则与轨道交通线路、场段距离较近（小于3km）的变电站。特征牵引所5.2.1宜按距离、首末端、事件发生等原则综合考虑选择特征牵引所。5.2.2距离原则以特征变电站为中心，选择特征牵引所：1）特征变电站3km范围内仅有一条地铁线路，双边供电模式应选择最近的2个轨道交通牵引所，单边供电模式应选择最近的1个轨道交通牵引所；2）特征变电站3km范围内有多条地铁线路，应选择3km范围内所有的轨道交通牵引所。5.2.3首末端原则轨道交通线路首末端的牵引所。5.2.4事件发生原则曾发生过钢轨过电压保护装置动作的牵引所。电流监测特征变电站6.1.1根据变压器中性点接地扁铁的状况（长短、间隙等），选择确定电阻法或霍尔法作为直流偏磁的取样方法。6.1.2变压器中性点接地扁铁与柱子之间缝隙小于霍尔传感器厚度时，宜选用电阻法；反之，宜选用霍尔法。6.1.3电阻法取样，如图1所示，在变压器中性点的接地引下线上安装夹具，U+和U-作为电压取样夹具，两个电压取样夹具之间的引下线电阻作为取样电阻。特征变电站直流偏磁电流电阻法取样原理图6.1.4霍尔取样，如图2所示，在变压器中性点的接地引下线上安装霍尔传感器进行电流取样。特征变电站直流偏磁电流霍尔法取样原理图6.2特征牵引所6.2.1根据轨道交通供电方式，确定取样点原则及数量，双边供电方式牵引站宜选择4个取样点，单边供电方式牵引站宜选择2个取样点，具体参见附录D。6.2.2在馈电柜的馈电电缆处安装霍尔传感器进行电流取样，如图3所示。牵引所馈电电流霍尔法取样原理图6.3监测装置6.3.1监测装置应具备轨道交通侧馈电电流和电网侧直流偏磁电流采集、时钟同步、数据传输、在线零漂校正等功能，并应兼容多种通信接口，能够按照统一的通信规约接入监测系统。6.3.2监测装置的绝缘性能、电磁兼容性能、机械性能、连续通电性能、外壳防护性能应满足GB/T17626、GB/T2423.1、GB/T2423.2、GB/T2423.5~GB/T2423.8和GB/T4208的相关要求。6.3.3对于室内及遮蔽场所使用的装置，应满足IP31的要求；对于户外使用的装置，应满足IP55的要求。6.3.4性能指标要求：1)测量范围：电网侧直流偏磁电流-200A~+200A，轨道交通侧馈电电流-4000A~+4000A。2)测量准确度：当电流绝对值大于10A时，准确度为±3%；当电流绝对值小于10A时，准确度为±0.3A。3)测量间隔：1s（可配置）。4)采集频率：5kHz（可配置）。5)装置同步精度：≤1s。6)工作电源：直流5～36V；交流220（1±10%）V、频率50（1±5%）Hz。7)使用环境温度：-20℃~40℃。8)使用环境相对湿度：≤95%。监测结果分析监测数据7.1.1特征变电站的监测数据应包括直流偏磁电流值、采集时刻、传感器参数、温度、变压器对应的地址码。7.1.2特征牵引所的监测数据应包括馈电电流值、采集时刻及传感器参数、温度、特征牵引所对应的地址码信息、馈电电缆编号。7.1.3监测数据格式应统一，详见附录E。7.1.4应对采集的电流信号中工频或高次谐波信号进行滤波，得到直流偏磁电流和馈电电流。关联性分析7.2.1采用关联规则挖掘分析算法，分析特征变电站直流偏磁电流与特征牵引所馈电电流、列车区段位置之间的关联性，通过支持度、置信度来表示关联的强弱。7.2.2采用相同算法分析各特征变电站直流偏磁电流之间的关联性。7.2.3关联分析方法详见附录C。同步监测平台8.1应具备数据收发、同步、处理、综合分析、预警等功能。8.2能够实时显示装置运行状态和监测数据，可设置采集时间间隔、数据上传频率等。8.3能够对装置进行远程校验和在线升级。8.4能够以语音、短信、灯光等形式对直流偏磁电流越限进行预警。8.5能够保存不少于1年的监测数据，供查询和分析。8.6能够通过图形界面实时显示基于GIS地图的轨道交通线路及其沿线电网监测站点信息，并实时展示各监测站点直流偏磁受影响程度。8.7能够对轨道交通特征牵引所、电网特征变电站的监测数据进行对比分析与展示。

（资料性）城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测平台构建方法为构建城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测平台，轨道交通侧牵引站馈电电流和电网侧直流偏磁电流应可扩充且灵活设置。监测系统应通过无线传输网络（如4G、5G）进行数据传输，监测终端应与服务器端进行自动通信。利用广域网组建监测平台如图A.1所示。图A.1利用广域网组建的同步监测平台（资料性）轨道交通列车区段位置的确定以两个牵引站为例，划分轨道交通列车区段位置。将两个牵引站均匀划分为n个区段，n的取值根据实际情况来确定。如下图所示n=3，则划分3个区段，在上行线和下行线，列车分别有5个区段位置，以下行线为例，当列车停在牵引站B站时，对应的区段位置记为S1，列车停在牵引站A站时，对应的区段位置记为S5，根据列车行驶时的实际位置，可将列车的区段位置分别记为S2，S3和S4。上行线列车区段位置的确定方法同下行线。图B.1轨道交通列车区段位置（资料性）直流入地电流关联分析方法C.1数据处理方法对监测的特征牵引所馈电电流和特征牵引所直流偏磁电流进行处理，具体方法如下：假设共有N个特征牵引所，测量周期为T，每1秒钟记录一个测量点，第i个牵引站在时刻t的馈电电流为，馈电电流的阈值为。对于任意时刻t，若，则牵引站在时刻t的馈电电流特征量的值为0，其中，；若，则牵引站在时刻t的馈电电流特征量的值为1，其中，；假设共有M个特征变电站，测量周期为T，每1秒钟记录一个测量点，第j个变电站在时刻t的直流偏磁电流为，直流偏磁电流的阈值为。对于任意时刻t，若，则变电站在时刻t的直流偏磁电流特征量的值为0，其中，；若，则变电站在时刻t的直流偏磁电流特征量的值为1，其中，。假设共有K个列车区间位置，测量周期为T，每1秒钟记录一个测量点，在时刻t，若列车位于区间位置，则令，否则令，其中，；C.2关联分析方法根据计算的馈电电流和直流偏磁电流的特征量，形成测量周期T内的项集，每秒对应一个项目，项集P中共T个项目，以时刻t为例，。然后基于Aprior关联规则挖掘算法，从项集中寻找支持度和置信度均大于80%的频繁项集，如下所示：规则编号具体规则置信度支持度185%10%290%8%386%6%规则1表明，当区间位置和有列车，且牵引站电流大于阈值时，在变电站会有85%的可能性出现大于阈值的直流偏磁电流。（资料性）特征牵引所及特征变电站取样点的确定如图D.1所示为城市轨道交通杂散电流流向示意图，在特征牵引所及特征变电站进行取样，具体如下。图D.1城市轨道交通杂散电流流向示意图如图D.2所示双边供电模式下的特征牵引所取样点，以牵引变电站A为例，需同步监测该站的4个馈电电流ILU，ILD，IRU，IRD，其中ILU为上行线电分段左侧馈电电流，ILD为下行线电分段左侧馈电电流，IRU为上行线电分段右侧馈电电流，IRD为下行线电分段右侧馈电电流。如图D.3所示为单边供电模式下的特征牵引所取样点，以牵引变电站B为例，需同步监测该站的2个馈电电流IU，ID，其中IU为上行线馈电电流，ID为下行线馈电电流。图D.2双边供电模式下的轨道交通牵引站取样点图D.3单边供电模式下的轨道交通牵引站取样点（资料性）城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流监测数据格式对象含义对象名称数据类型备注设备及测量通道管理监测站点设备地址PRIMARYADDRint监测站点名称STATIONNAMEVarchar(255)监测站点类型STATIONTYPEint0：电网变电站1：轨道交通牵引站监测站点位置经度DVICLONGITUDEDouble监测站点位置纬度DVICLATITUDEDouble通道所属站点设备地址PRIMARYADDRint通道号DEVICEIDInt通道名称DEVICENAMEVarchar(255)通道所配置的传感器IDSENSORSETIDInt0表示未配置传感器传感器配置传感器IDSensorAddrint传感器名称SensorNameVarchar(255)传感器校正系数FactorFloat零漂校准值ZeroDriftfloat串口通讯配置串口号SERIALPORTint波特率BAUDRATEint数据位DATABITint停止位STOPBITint检测位CHECKBITint采集数据电网变电站直流偏磁电流数据DCCHANNELRESULTfloat单位：A轨道交通牵引站馈电电流数据FCCHANNELRESULTfloat单位：A采集时刻REPORTTIMEVarchar(255)单位：s采集间隔SmpProdint单位：s报警数据设置的报警阈值ALARMTHRESHOLDfloat单位：A报警时间REPORTTIMEVarchar(255)单位：s标志位Flagbitint目  次TOC\o"1-2"\h\u12962前  言 II22747引  言 III33191范围 1268792规范性引用文件 1280973术语及定义 165584一般要求 265415监测布点原则 2146895.1特征变电站 2154705.2特征牵引所 218796电流监测 3305596.1特征变电站 336256.2特征牵引所 4188376.3监测装置 4150147监测结果分析 5218597.1监测数据 5295817.2关联性分析 5259548同步监测平台 517595附录A20257城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流同步监测平台构建方法 622004附录B16162轨道交通列车区段位置的确定 79096附录C22955直流入地电流关联分析方法 820972附录D7020特征牵引所及特征变电站取样点的确定 918794附录E19484城市轨道交通牵引供电系统直流入地电流监测数据格式 11前  言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能是涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由能源行业电力接地技术标准化技术委员会（NEA/TC31）提出并归口。本文件主要起草单位：本文件主要起草人：本文件为首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。目  次TOC\o"1-2"\h\u12962前  言 II