城市轨道交通接触网接地故障的定位方法、装置及故障检测设备与流程

本申请涉及故障定位技术领域，具体而言，涉及一种城市轨道交通接触网接地故障的定位方法、装置及故障检测设备。

背景技术

在城市轨道交通系统中，需要在轨道附近以跟随轨道的方式架设接触网，从而通过接触网为运行在轨道上的列车供电。

但是接触网常常会因为一些因素例如天气因素或环境因素、异物，而导致接触网发生接地故障。发生故障后，就需要维修人员对接触网进行巡检，以确定发生接地故障的故障点在接触网上的位置，这样维修人员才能够对接触网的该故障位置进行维修，以排除故障。可是，采用人工巡检排故的方式，虽然能够实现故障的排除，但极为耗费人力，且时间成本也非常高，导致排故效率十分低下。

技术实现要素：

本申请在于提供一种城市轨道交通接触网接地故障的定位方法、装置及故障检测设备，以有效改善上述缺陷。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供了一种城市轨道交通接触网接地故障的定位方法，应用于故障检测设备，所述故障检测设备分别与接触网的第一端和第二端连接，所述方法包括：根据从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值确定所述接触网发生接地故障；根据所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，根据从所述第一端获得的第一电流值和从所述第二端获得的第二电流值，以及根据所述接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在所述接触网上的位置。

在第一方面的一些可选的实现方式中，所述根据所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，根据从所述第一端获得的第一电流值和从所述第二端获得的第二电流值，以及根据所述接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在所述接触网上的位置，包括：根据预设的第一计算模型，将所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、所述第一电流值、所述第二电流值和所述阻感参数输入所述第一计算模型进行计算，获得第一计算结果，所述第一计算结果为所述故障点距所述第一端的第一距离；根据预设的第二计算模型，将所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、所述第一电流值、所述第二电流值和所述阻感参数输入所述第二计算模型进行计算，获得第二计算结果，所述第二计算结果为所述故障点距所述第二端的第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离，确定出所述故障点在所述接触网上的位置。

在第一方面的一些可选的实现方式中，所述第一计算模型为：

其中，dmf为第一距离、u+gndm为所述第一电压值、u+gndn为所述第二电压值、u+gndm-u+gndn为所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、iac为第一电流值、ibc为第二电流值、以及所述阻感参数包括：等效电阻值rc、等效电感值lc和测量区间的所述接触网的长度d。

在第一方面的一些可选的实现方式中，所述第二计算模型为：

其中，dnf为第二距离、u+gndm为所述第一电压值、u+gndn为所述第二电压值、u+gndn-u+gndm为所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、iac为第一电流值、ibc为第二电流值、以及所述阻感参数包括：等效电阻值rc、等效电感值lc和测量区间的所述接触网的长度d。

在第一方面的一些可选的实现方式中，所述根据所述第一距离和所述第二距离，确定出所述故障点在所述接触网上的位置，包括：根据所述第一距离确定出所述故障点在接触网上的第一位置，以及根据所述第二距离确定出所述故障点在接触网上的第二位置；根据所述第一位置和所述第二位置，确定出位于所述第一位置和所述第二位置之间的平均位置，将所述平均位置作为所述故障点在所述接触网上的位置。

在第一方面的一些可选的实现方式中，所述根据从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值确定所述接触网发生接地故障，包括：判断所述从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值中是否有任一电压值不为0；若是，确定所述接触网发生接地故障。

第二方面，本申请实施例提供了一种城市轨道交通接触网接地故障的定位装置，应用于故障检测设备，所述故障检测设备分别与接触网的第一端和第二端连接，与所述装置包括：故障确定模块，用于根据从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值确定所述接触网发生接地故障；故障位置确定模块，用于根据所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，根据从所述第一端获得的第一电流值和从所述第二端获得的第二电流值，以及根据所述接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在所述接触网上的位置。

在第二方面的一些可选的实现方式中，所述故障位置确定模块，还用于根据预设的第一计算模型，将所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、所述第一电流值、所述第二电流值和所述阻感参数输入所述第一计算模型进行计算，获得第一计算结果，所述第一计算结果为所述故障点距所述第一端的第一距离。根据预设的第二计算模型，将所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、所述第一电流值、所述第二电流值和所述阻感参数输入所述第二计算模型进行计算，获得第二计算结果，所述第二计算结果为所述故障点距所述第二端的第二距离。根据所述第一距离和所述第二距离，确定出所述故障点在所述接触网上的位置。

在第二方面的一些可选的实现方式中，所述故障确定模块，还用于判断所述从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值中是否有任一电压值不为0。若是，确定所述接触网发生接地故障。

第三方面，本申请实施例提供了一种故障检测设备，所述故障检测设备包括：处理器，存储器，总线和通信模块。所述处理器、所述通信模块和存储器通过所述总线连接。所述存储器，用于存储程序。所述处理器，用于通过调用存储在所述存储器中的程序以执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的城市轨道交通接触网接地故障的定位方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读储存介质，所述程序代码使所述处理器执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的城市轨道交通接触网接地故障的定位方法。

本申请实施例的有益效果是：

故障检测设备根据从第一端获得的第一电压值和从第二端获得的第二电压值自动确定接触网发生接地故障后；故障检测设备可以根据第一电压值和第二电压值之间的差值，并根据从第一端获得的第一电流值和从第二端获得的第二电流值，以及根据接触网的阻感参数，来计算并确定出该接地故障的故障点在接触网上的位置，故实现了自动对故障点在接触网上的位置进行确定。不仅不耗费人力成本，且由于故障检测设备计算并输出结果耗费非常短暂，则故障确定的时效性非常强，极大的提高了排故效率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例中轨道交通接触网的第一等效电路图；

图2示出了本申请第一实施例提供的一种故障检测设备的结构框图；

图3示出了本申请第二实施例提供的一种城市轨道交通接触网接地故障的定位方法的流程图；

图4示出了本申请实施例中轨道交通接触网的第二等效电路图；

图5示出了本申请第三实施例提供的一种城市轨道交通接触网接地故障的定位装置结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有进行出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

请参阅图1，图1示出了轨道交通接触网的等效电路图。基于等该效电路图可以理解到的是，该轨道交通接触网包括：供电系统m、供电系统n、连接供电系统m和供电系统n的上行接触网a，以及连接供电系统m和供电系统n的下行接触网b。

具体的，供电系统m可以等效的包括：供电电源ueqm、等效电阻reqm和等效电感leqm，以及供电系统n可以等效的包括：供电电源ueqn、等效电阻reqn和等效电感leqn。上行接触网a可以等效的包括：等效电阻rc和等效电感lc，以及下行接触网b可以等效的包括：等效电阻rc和等效电感lc。上行接触网的第一端和下行接触网的第一端均与供电系统m连接在节点a处，而上行接触网的第二端和下行接触网的第二端均与供电系统n连接在节点b处。

第一实施例

本申请的提供了一种故障检测设备10，该故障检测设备10分别与接触网的第一端和第二端连接，即该故障检测设备10分别与上行接触网a的第一端和第二端连接，以及该故障检查设备10还分别与下行接触网b的第一端和第二端连接。

这样故障检测设备10就可以实时的对该上行接触网a和下行接触网b进行监测。那么故障检测设备10通过上行接触网a的监测，可以实时的获得该上行接触网a在第一端处第一电压值u+gndm和上行接触网a在第一端处第二电压值u+gndn，以及还可以实时的获得该上行接触网a在第一端处的第一电流值iac和上行接触网a在第一端处的第二电流值ibc。

另外，故障检测设备10通过下行接触网b的监测，可以实时的获得该下行接触网b在第一端处第一电压值u+gndm和下行接触网b在第一端处第二电压值u+gndn，以及还可以实时的获得该下行接触网b在第一端处的第一电流值iab和下行接触网b在第一端处的第二电流值iba。

如图2所述，该故障检测设备10可以包括：存储器11、通信模块12、总线13和处理器14。其中，处理器14、通信模块12和存储器11通过总线13连接。处理器14用于执行存储器11中存储的可执行模块，例如计算机程序。图2所示的故障检测设备10的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，故障检测设备10也可以具有其他组件和结构

存储器21可能包含高速随机存取存储器(randomaccessmemoryram)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。本实施例中，存储器11存储了处理器14执行城市轨道交通接触网接地故障的定位方法所需要的程序。

总线13可以是ccan总线、apb总线或eisa总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图2中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器14可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器14中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器14可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。

本发明实施例任意实施例揭示的流过程或定义的装置所执行的方法可以应用于处理器14中，或者由处理器14实现。处理器14在接收到执行指令后，通过总线13调用存储在存储器11中的程序后，处理器14通过总线13控制通信模块12则可以获得上行接触网a的第一电压值，第二电压值。第一电流值和第二电流值和/或获得下行接触网b的第一电压值，第二电压值。第一电流值和第二电流值，以执行该城市轨道交通接触网接地故障的定位方法的流程。

第二实施例

本实施例提供了一种城市轨道交通接触网接地故障的定位方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。以下对本实施例进行详细介绍。

请参阅图3，在本实施例提供的城市轨道交通接触网接地故障的定位方法中，该城市轨道交通接触网接地故障的定位方法应用于故障检测装置，且该城市轨道交通接触网接地故障的定位方法可以包括：步骤s100和步骤s200。

步骤s100：根据从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值确定所述接触网发生接地故障。

步骤s200：根据所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，根据从所述第一端获得的第一电流值和从所述第二端获得的第二电流值，以及根据所述接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在所述接触网上的位置。

下面将对本申请的方案进行具体的描述。

步骤s100：根据从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值确定所述接触网发生接地故障。

故障检测设备可以分别对上行接触网a和下行接触网b均进行监测，本实施例中所描述的接触网可以为上行接触网a或下行接触网b，并不做具体限定。当然，为便于本领域技术人员能够理解本方案，本实施例以接触网为下行接触网为例来进行说明，但并不作为限定。

故障检测设备通过对接触网的监测可以实时从该接触网的第一端获得第一电压值和第一电流值，以及还可以实时从该接触网的第二端获得第二电压值和第二电流值。

由于接触网的阻抗很小，那么接触网上的电势降也很小，故在接触网正常工作的情况下，故障检测设备获得的第一电压值和第二电压值基本趋近于0。但若接触网出现接地故障的情况，那么接触网就和地形成了回路，进而导致第一电压值和/或第二电压值不再趋近于0。那么基于接触网正常工作时第一电压值和第二电压值基本趋近于0的特点，故障检测设备可以通过判断从第一端获得的第一电压值和从第二端获得的第二电压值中是否有任一电压值不为0来确定该接触网是否发生接地故障。

在判断为否时，则说明该接触网没有发生接地故障，故障检测设备可以继续保持监测。

在判断为是时，则说明该接触网发生已经接地故障，故障检测设备则需要确定出具体的故障位置。

步骤s200：根据所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，根据从所述第一端获得的第一电流值和从所述第二端获得的第二电流值，以及根据所述接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在所述接触网上的位置。

本实施例中，为便于对故障的定位，故障检测设备中预先设置了该接触网的阻感参数，该阻感参数可以包括：等效电阻值、等效电感值和接触网的长度。

以及，也为便于对故障的定位，故障检测设备中还预先设置了第一计算模型和第二计算模型。下面将第一计算模型和第二计算模型原理进行描述。

如图4所示，图4示出了下行接触网b发送接地故障后的等效电路图。基于图4，假设，接触网上故障点到第一端的距离与第一端到第二端的距离的比值为xmf。

那么基于基尔霍夫第二定律可得下式(1)：

其中，u+gndm为第一电压值、u+gndn为第二电压值、u+gndm-u+gndn为第一电压值和第二电压值之间的差值、iac为第一电流值、ibc为第二电流值、以及阻感参数中的等效电阻值rc和等效电感值lc。

整理式(1)可得下式(2)：

那么，由于xmf为接触网上故障点到第一端的距离与第一端到第二端的距离的比值，那么将xmf乘以阻感参数中的接触网的长度d就可以获得接触网上故障点到第一端的第一距离dmf，即如下式(3)所示：

可以理解到，该式(3)则作为预设的第一计算模型而预先存储到该故障检测设备中。

于本实施例中，接触网上故障点到第二端的距离与第一端到第二端的距离的比值为xnf，那么可以获得xmf＝1-xnf，故可以将式(3)中的xmf换算为1-xnf则可以获得下式(4)所示：

那么，由于xnf为接触网上故障点到第二端的距离与第一端到第二端的距离的比值，那么将xnf乘以阻感参数中的接触网的长度d就可以获得接触网上故障点到第二端的第二距离dnf，即如下式(5)所示：

可以理解到，该式(5)则作为预设的第二计算模型而预先存储到该故障检测设备中。

因此，在本实施例中，故障检测设备在接触网发生接地故障后，故障检测装置根据预设的第一计算模型，将实时获得的第一电压值和第二电压值之间的差值、实时获得的第一电流值、实时获得的所述第二电流值和预设的阻感参数输入第一计算模型进行计算，那么则可以计算并获得该第一计算结果，即该第一计算结果则可以为所述故障点距第一端的第一距离。

以及，故障检测装置还根据预设的第二计算模型，将实时获得的第一电压值和第二电压值之间的差值、实时获得的第一电流值、实时获得的所述第二电流值和预设的阻感参数输入第二计算模型进行计算，那么则可以计算并获得该第二计算结果，即该第二计算结果则可以为所述故障点距第二端的第二距离。

可以理解到，由于直接第一距离或第二距离对应的位置作为故障点的位置是存在误差的，故需要根据第一距离和第二距离，共同来确定出该故障点在接触网上的位置。

作为一种方式，故障检测装置可以根据该第一距离确定出该故障点在接触网上的第一位置，以及再根据该第二距离确定出该故障点在接触网上的第二位置。这样，故障检测装置则可以根据第一位置和第二位置，确定出位于第一位置和第二位置之间的平均位置，并将该平均位置作为故障点在接触网上的位置。故通过平均位置来确定故障点在接触网上的位置就可以避免直接以第一距离或第二距离对应的位置作为故障点的位置所带来的误差。

第三实施例

请参阅图5，本申请实施例提供了一种城市轨道交通接触网接地故障的定位装置100，城市轨道交通接触网接地故障的定位装置100应用于故障检测装置，该城市轨道交通接触网接地故障的定位装置100包括：

故障确定模块110，用于根据从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值确定所述接触网发生接地故障。

故障位置确定模块120，用于根据所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，根据从所述第一端获得的第一电流值和从所述第二端获得的第二电流值，以及根据所述接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在所述接触网上的位置。

其中，所述故障确定模块110，还用于判断所述从所述第一端获得的第一电压值和从所述第二端获得的第二电压值中是否有任一电压值不为0；若是，确定所述接触网发生接地故障。

所述故障位置确定模块120，还用于根据预设的第一计算模型，将所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、所述第一电流值、所述第二电流值和所述阻感参数输入所述第一计算模型进行计算，获得第一计算结果，所述第一计算结果为所述故障点距所述第一端的第一距离；根据预设的第二计算模型，将所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值、所述第一电流值、所述第二电流值和所述阻感参数输入所述第二计算模型进行计算，获得第二计算结果，所述第二计算结果为所述故障点距所述第二端的第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离，确定出所述故障点在所述接触网上的位置。

需要说明的是，由于所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

第四实施例

本申请实施例还提供了一种处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上存储有程序代码，该程序代码被处理器运行时执行上述任一实施例的城市轨道交通接触网接地故障的定位方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的程序代码被运行时，能够执行上述施例城市轨道交通接触网接地故障的定位方法，解决采用人工巡检排故的方式，虽然能够实现故障的排除，但极为耗费人力，且时间成本也非常高，导致排故效率十分低下的技术问题。

本申请实施例所提供的城市轨道交通接触网接地故障的定位方法的程序代码产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供了一种城市轨道交通接触网接地故障的定位方法、装置及故障检测设备。方法应用于故障检测设备，故障检测设备分别与接触网的第一端和第二端连接，与方法包括：根据从第一端获得的第一电压值和从第二端获得的第二电压值确定接触网发生接地故障；根据第一电压值和第二电压值之间的差值，根据从第一端获得的第一电流值和从第二端获得的第二电流值，以及根据接触网的阻感参数，确定出接地故障的故障点在接触网上的位置。

故障检测设备根据从第一端获得的第一电压值和从第二端获得的第二电压值自动确定接触网发生接地故障后；故障检测设备可以根据第一电压值和第二电压值之间的差值，并根据从第一端获得的第一电流值和从第二端获得的第二电流值，以及根据接触网的阻感参数，来计算并确定出该接地故障的故障点在接触网上的位置，故实现了自动对故障点在接触网上的位置进行确定。不仅不耗费人力成本，且由于故障检测设备计算并输出结果耗费非常短暂，则故障确定的时效性非常强，极大的提高了排故效率。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。