地铁杂散电流监测系统的工作原理及调试

地铁杂散电流监测系统的工作原理及调试

地铁杂散电流监测系统的工作原理及调试

【摘要】经过对地铁、轻轨杂散电流监测系统的施工,对其工作原理及调试进行了分析与说明。

2.杂散电流监测系统的重要参数

杂散电流对埋于地下金属管线和混凝土主体结构中钢筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀，属于局部腐蚀，其原理与钢铁在大气条件下或在水溶液及土壤电解质中发生的自然腐蚀一样，都是具有阳极过程和阴极过程的氧化还原反应。即电极电位较低的金属铁失去电子被氧化而变成金属离子，同时金属四周介质中电极电位较

高的去极化剂，如金属离子或非金属离子得到电子被还原。

杂散电流的泄漏是造成地铁系统埋地金属结构电化学腐蚀的主要原因，在埋地金属结构的电化学腐蚀检测参数中，金属结构对地电位（极化电位）参数是最重要的，因为它既可以反映金属结构的腐蚀特性，又可以反映杂散电流的干扰特性。轨道电位又是影响极化电位的主要原因,通过测量和分析钢轨、大地金属件电

在没有杂散电流扰动的情况下,测量的电位分布呈现一稳定值,此稳定电位称之为自然本体电位U0,当存在杂散电流扰动的情况下,测量电位出现偏离自然本体电位U0的情况,所测电位为U1,其偏移值为ΔU。一般情况下,将测量电压为正的称为正极性电压,测量电压为负称为负极性电压。图2表示测量时可能出现的曲线。在杂散电流流入金属件的部位,金属件呈现阴极,此部位的电位会向负向偏离U0,如

图2的(-)区域,金属该部位不受杂散电流腐蚀。在杂散电流流出金属件的部位,金属件呈现阳极,此部位的电位会向正向偏离U0,如图2的(+)区域,该部位受到杂散电流腐蚀。因为腐蚀是一个长期作用的结果,而瞬间杂散电流的变化是杂乱无序的,测量瞬间金属件对参比电极的电压不能直接反映测量点杂散电流的腐蚀情况,所以应该测量计算在一定时间内偏移自然本体电位U0的正向平均值和负向平均

值

实现自动在线测量，所以测量装置本身应该能够测量，地铁的运营特点一般是早5时到夜里12时，夜间12点以后列车完全停止运营，此时可以进行自然本体电位的自动测量。

图2地铁金属件对地电位的测量曲线

2．2轨道电位

地铁杂散电流的泄漏受轨道电位的影响很大,所以轨道电位的监测测量也同样重要。轨道电位严格意义上表示以无限远大地为基准,而实际测量中是很难实现的,用测量钢轨对地铁结构金属件的电压来代表轨道电位。轨道电位的瞬时变化很大,实际测量过程中除了测量瞬时轨道电位V1外,还测量计算金属对地电位平均值的时间内轨道电位的最大值Vmax。

2属

200

传感器2——智能电压电流测量变送器，测量安装点位置的轨道电位，轨道电流。

传感器3——智能电流测量变送器，测量变电所位置的轨道回流电流。

3．杂散电流监测系统的组成与工作原理

系统结构如图4所示。杂散电流的每个测试点,参考电极和测试端子接至

传感器,将该车站区段内的上下行传感器通过传输电缆连接到车站内的通信转接器。车站内的通信转接器通过传输电缆接至全线杂散电流综合测试室内的杂散电流监测装置,通过微机管理系统对所测量的数据进行处理和打印等作业。

图4系统结构图

传感器是一个以单片机为核心的数据采集处理系统,可以实时采集处理测

均值

5。

在产品量程范围内,均匀调整电压信号源,使便携式测量仪表显示电压值,与标准电压表进行比较。由于传感器与便携式测量仪是通过串行通讯连接的,故同时检验了通讯的各项指标。传感器的精度在出厂前已经调试完毕,所以在现场与参比电极连接后只需要验证一下即可。使用专用通讯线,从智能传感器下端的航空插头连接到便携式测量仪表上。操作便携式测试仪,按传感器标牌给出的传感器号选

中测量的传感器进行测试。按照设计安装图纸,所测试的传感器连接的转接器连接的其它传感器,在本传感器上都应该能够测量到数据,即选择其它传感器号,如果通讯线连接正确无误,则应该能要到同组其它传感器的数据。靠这种方法一样可以调试通讯。

4．2转接器调试

置,

监测系统的通信误码率测量如图7所示。利用在S3和S4通讯传输线上分别串联电阻R1和R2,模拟长线传输的线路阻抗,在模拟系统中任选6台传感器,再次进行传感器精度测量,同时验证了通讯误码率。根据要求系统通讯误码率0。

图7通信误码率测量接线图

4．4上位机调试

所有传感器、转接器调试完毕,把所有信号引入监测装置,最终把传感器的信号引入计算机,再把供货商提供的安装光盘在计算机中进行程序安装,按照微机管理系统操作说明,进行系统操作,整个系统安装调试完毕。

5．结语

随着我国城市地铁和轻轨交通快速发展，人们越来越重视地铁防护杂散电

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