CN218824541U - 一种适应多种对时场景的故障测距装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适应多种对时场景的故障测距装置及系统，涉及牵引网故障检测领域，包括电压变换器、滤波回路、模数转换芯片以及FPGA芯片，其中，电压变换器的输出端与滤波回路的输入端电连接，滤波回路的输出端与模数转换芯片连接，模数转换芯片的输出端与FPGA芯片的输入端连接，FPGA芯片连接有CPU芯片，CPU芯片拓展有以太网接口以及用于接收B码对时的B码接口，本实用新型可应用于多种对时场景，当牵引所亭内的时钟同步装置工作异常时，同一供电臂的故障测距装置仍然可以保持时间同步，能有效提高故障测距装置的可靠性。

Description

一种适应多种对时场景的故障测距装置及系统

技术领域

本实用新型涉及牵引网故障检测领域，具体涉及一种适应多种对时场景的故障测距装置及系统。

背景技术

在电气化铁路的牵引供电系统中，牵引网是给电力机车供电的重要一次设备。在AT供电方式下的牵引网发生故障时，为了快速定位故障点，需要故障测距装置根据故障参数计算故障点的距离，给维护人员迅速隔离故障和恢复供电提供指引。

AT供电方式下的牵引网，需要在供电臂沿线的所(亭)安装故障测距装置，牵引网故障时，供电臂上的故障测距装置采集故障时刻的电压、电流。为了能准确计算故障点距离，需要供电臂沿线的各所(亭)采集电压、电流的时刻保持同步。现有技术中为保证各个故障测距装置采集的模拟量信号能够同步，通常需要加装时钟同步装置，利用时钟同步装置对故障测距装置对时，从而保证各个故障测距装置的时钟正确。然而，当某一个或某几个所(亭)的时钟同步装置出现工作异常无法对时后，故障测距装置采集的模拟量同步性能下降，计算故障距离的误差将增大。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种适应多种对时场景的故障测距装置及系统，解决当牵引所(亭)内的时钟同步装置工作异常时，故障测距装置采集的模拟量同步性能下降，计算故障距离的误差增大的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

第一方面，本实用新型提供了一种适应多种对时场景的故障测距装置，包括电压变换器、滤波回路、模数转换芯片以及FPGA芯片，其中，电压变换器的输出端与滤波回路的输入端电连接，滤波回路的输出端与模数转换芯片连接，模数转换芯片的输出端与FPGA芯片的输入端连接，FPGA芯片连接有CPU芯片，CPU芯片拓展有以太网接口以及用于接收B码对时的B码接口。

在本申请的一种可选的实施例中，以太网接口包括用于与外部SNTP客户端进行数据交互的第一SNTP对时接口与第二SNTP对时接口，其中，第一SNTP对时接口为单向接口，第二SNTP对时接口为双向接口。

在本申请的一种可选的实施例中，以太网接口还包括对时接收接口还包括用于与外部输入/输出设备连接的外部通信接口。

在本申请的一种可选的实施例中，FPGA芯片连接有输出列阵，输出列阵包括若干并联的输出通道单元，每个输出通道单元设置有晶体管。

在本申请的一种可选的实施例中，输出列阵连接有继电器。

在本申请的一种可选的实施例中，FPGA芯片拓展有开入接口。

在本申请的一种可选的实施例中，FPGA芯片还连接有GOOSE通信模块。

在本申请的一种可选的实施例中，CPU连接有内存DDR和存储器FLASH。

在本申请的一种可选的实施例中，还包括装置电源，装置电源分别与电压变换器、滤波回路、模数转换芯片、CPU芯片以及FPGA芯片连接。

第二方面，本实用新型还提供了一种适应多种对时场景的故障测距系统，包括如上述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，多个故障测距装置分别设置于供电臂沿线各所(亭)，各个故障测距装置的第二SNTP对时接口经故障测距通道串联连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本实用新型提供的一种适应多种对时场景的故障测距装置，通过电压变换器、滤波回路、模数转换芯片以及FPGA芯片的设置，CPU芯片拓展有用于接收SNTP对时的以太网接口以及用于接收B码对时的B码接口，从而牵引所亭内的时钟同步装置工作异常时，同一供电臂的故障测距装置仍然可以保持时间同步，有效提高了故障测距装置的可靠性。

2.本实用新型还提供的一种适应多种对时场景的故障测距系统，利用上述多个故障测距装置经故障测距通道串联连接在一起，可以保证各个故障测距装置采集的模拟量信号能够同步，有效提高了故障测距装置的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1提供的故障测距装置的装置内部架构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的故障测距系统的供电臂中故障测距装置连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，接或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：本实用新型提供了一种适应多种对时场景的故障测距装置，如图1所示，包括电压变换器、滤波回路、模数转换芯片以及FPGA芯片，其中，所述电压变换器的输出端与所述滤波回路的输入端电连接，所述滤波回路的输出端与所述模数转换芯片连接，所述模数转换芯片的输出端与所述FPGA芯片的输入端连接，所述FPGA芯片连接有CPU芯片，所述CPU芯片拓展有以太网接口以及用于接收B码对时的B码接口；

其中，电压变换器连接有供电臂上设置的电流互感器，电压变换器将电压、电流互感器的电压以及电流变换为小电压信号，经过滤波回路后进入模数转换芯片，模数转换芯片将输入的模拟量进行模数转换后提供给FPGA芯片,FPGA芯片重采样后交给CPU，CPU将输入的模拟量用于各种保护和测距逻辑使用；同时，CPU芯片扩展出以太网接口用于人机接口和其他外界通信接口；CPU扩展B码对时接口用于接收B码对时。

在本申请的一种可选的实施例中，所述以太网接口包括用于与外部SNTP客户端进行数据交互的第一SNTP对时接口与第二SNTP对时接口，其中，所述第一SNTP对时接口为单向接口，所述第二SNTP对时接口为双向接口；

本实施例中，故障测距装置提供了两个对时接收接口，其中，第一SNTP对时接口为以太网SNTP接口，用于对接连入SNTP对时客户端，从而本故障测距装置的CPU通过SNTP协议从网络时间服务器获取时间信息；第二SNTP对时接口为以太网SNTP对时发送(接收)双向接口，用于实现对SNTP客户端以及服务器的数据交换，第一SNTP对时接口为单向接口，仅可接受SNTP服务器的对时命令，第二SNTP对时接口为双向接口，目的在于既可接受SNTP服务器的对时命令，也可作为SNTP服务器发送对时指令，当作为SNTP服务器时，基准时间采用的是装置自身时间。服务器和客户端功能可在装置软件中设置。供电臂上各所的故障测距装置SNTP对时发送(接收)双向接口经故障测距通道连接在一起。变电所的故障测距装置SNTP对时发送(接收)双向接口设置为服务器模式，AT所和分区所设置为客户端模式。

在本申请的一种可选的实施例中，所述以太网接口还包括对时接收接口还包括用于与外部输入/输出设备连接的外部通信接口。

在本申请的一种可选的实施例中，所述FPGA芯片连接有输出列阵，所述输出列阵包括若干并联的输出通道单元，每个所述输出通道单元设置有晶体管，通过晶体管输出各类判断信息，包括但不限于：正常运行、告警、功能指示、信号指示等信息。

在本申请的一种可选的实施例中，所述输出列阵连接有继电器。

在本申请的一种可选的实施例中，所述FPGA芯片拓展有开入接口。

在本申请的一种可选的实施例中，所述FPGA芯片还连接有GOOSE通信模块。

在本申请的一种可选的实施例中，所述CPU连接有内存DDR和存储器FLASH，其目的在于保存临时数据、程序和其他配置文件等。

在本申请的一种可选的实施例中，还包括装置电源，所述装置电源分别与所述电压变换器、滤波回路、模数转换芯片、CPU芯片以及FPGA芯片连接，该装置电源用于提供各个芯片或其他回路的工作电源，需要注意的是，本实施例中选用的装置电源为市面常见的装置电源，该电源与故障测距装置中各部分组件的连接方式、供电模式等均为本领域技术人员所熟知的现有技术，这里不再进一步描述。

实施例2：本实用新型还提供了一种适应多种对时场景的故障测距系统，包括如上述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，多个所述故障测距装置分别设置于供电臂沿线各所(亭)，各个所述故障测距装置的第二SNTP对时接口经故障测距通道串联连接。

本实施例中，结合图1与图2，故障测距系统的应用策略包括但不限于以下两种：

1、变电所故障测距装置对时策略

变电所故障测距装置接受时钟同步装置的B码和SNTP对时方式，并优先采用B码对时方式，当B码对时异常时自动切换至SNTP对时方式。此时第二SNTP对时接口作为服务器模式，持续发送装置自身时钟信号。

2、AT所(分区所)故障测距装置对时策略

AT所(分区所)故障测距装置在时钟同步装置工作正常时，接受时钟同步装置的B码和SNTP对时方式，并优先采用B码对时方式，当B码对时异常时自动切换至SNTP对时方式。

当AT所时钟同步装置工作异常时，AT所故障测距装置自动将对时源切换至第二SNTP对时接口的SNTP服务器，同时AT所故障测距装置发送对时源切换命令给变电所和分区所故障测距装置，分区所故障测距装置收到切换命令后自动将对时源切换至变电所的第二SNTP对时接口的SNTP服务器，变电所故障测距装置采用装置自身时钟信号。

当分区所时钟同步装置工作异常时，分区所故障测距装置自动将对时源切换至变电所第二SNTP对时接口的SNTP服务器，同时分区所故障测距装置发送对时源切换命令给变电所和AT所故障测距装置，AT所故障测距装置收到切换命令后自动将对时源切换至变电所第二SNTP对时接口为的SNTP服务器，变电所故障测距装置采用装置自身时钟信号。

故障测距装置通过以上的对时策略，实现了在时钟同步装置工作异常时同一供电臂的故障测距装置均采用第二SNTP对时接口的SNTP服务器提供的时钟源；各所故障测距装置均采用同一时钟源，可有效保证供电臂的全部故障测距装置时间同步，牵引网故障时故障测距精度不降低。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，包括电压变换器、滤波回路、模数转换芯片以及FPGA芯片，其中，所述电压变换器的输出端与所述滤波回路的输入端电连接，所述滤波回路的输出端与所述模数转换芯片连接，所述模数转换芯片的输出端与所述FPGA芯片的输入端连接，所述FPGA芯片连接有CPU芯片，所述CPU芯片拓展有以太网接口以及用于接收B码对时的B码接口。

2.根据权利要求1所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述以太网接口包括用于与外部SNTP客户端进行数据交互的第一SNTP对时接口与第二SNTP对时接口，其中，所述第一SNTP对时接口为单向接口，所述第二SNTP对时接口为双向接口。

3.根据权利要求2所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述以太网接口还包括对时接收接口还包括用于与外部输入/输出设备连接的外部通信接口。

4.根据权利要求1所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述FPGA芯片连接有输出列阵，所述输出列阵包括若干并联的输出通道单元，每个所述输出通道单元设置有晶体管。

5.根据权利要求4所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述输出列阵连接有继电器。

6.根据权利要求1所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述FPGA芯片拓展有开入接口。

7.根据权利要求1所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述FPGA芯片还连接有GOOSE通信模块。

8.根据权利要求1所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，所述CPU连接有内存DDR和存储器FLASH。

9.根据权利要求1所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，其特征在于，还包括装置电源，所述装置电源分别与所述电压变换器、滤波回路、模数转换芯片、CPU芯片以及FPGA芯片连接。

10.一种适应多种对时场景的故障测距系统，包括如权利要求1-9 任意一项所述的一种适应多种对时场景的故障测距装置，多个所述故障测距装置分别设置于供电臂沿线各所，其特征在于， 各个所述故障测距装置的第二SNTP对时接口经故障测距通道串联连接。

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