基於嵌入式的地鐵雜散電流監測裝置的設計
2020-11-24 電子產品世界
1 地鐵雜散電流產生原理
地鐵牽引供電一般為直流供電，而當直流大電流沿地面敷設的軌道流動時，直流電流除了在軌道中流動外，還會從軌道洩漏到大地，在大地中的各種金屬物體上流動，然後再回到電源系統。這部分洩漏出來的電流稱為雜散電流，在地鐵工程中又稱為迷流，如圖0所示。由於雜散電流對埋入地下金屬產生腐蝕作用，就可能使得某些地方的地下金屬在自然腐蝕的同時又受到嚴重的雜散電流電腐蝕作用，導致地鐵電化腐蝕速度加快。有關地鐵雜散電流的原因、危害、防治可以參考《地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程 CJJ49-92》。
2 實驗室模擬裝置的設計
由於地下鐵道的特殊環境, 理論上和實際中都難以在現場進行實驗, 因此這類課題的研究和實驗, 多數情況下往往要在實驗室裡進行,圖1是自行設計的一個實驗室模擬地下鐵道雜散電流的產生和對地下金屬腐蝕作用的實驗裝置。
3 數據採集系統的設計
3.1 系統概述
本系統由硬體和軟體兩部分組成。硬體以SST89C51 和8位ADC 晶片AD0809 為核心,具有鍵盤控制和液晶顯示功能，該系統還具有實時時間顯示和看門狗功能,可以通過RS232接口與外部(微機) 通信。系統的軟體以實時嵌入式作業系統ucos2 為基礎,採用多任務機制,通過任務調度和任務監視,系統具有較好的實時性和安全性。ucosII 是源碼公開的實時嵌入式作業系統,採用優先級調度算法完成任務間的調度,並支持搶佔式調度。ucosII 具有可裁減的體系結構,並具有內存管理、中斷管理和任務控制塊( TCB) 擴展的功能。ucosII 還提供很多系統服務,例如郵箱、消息隊列、信號量等等。還具有可移植性好，結構簡單等優點。
3.2 系統的硬體設計
系統的硬體組成框圖如圖2 所示。各電阻電壓信號經過隔離放大，然後通過線性光耦的隔離後，分別傳送到多路採集A/D轉換晶片0809的輸入端進行數據採集。經A/ D轉換後的數字量被單片機讀入,經處理後可，在液晶上顯示出具體數據。同時也可以由通信接口讀入微機進行進一步的處理和分析。液晶有系統提示和實時時間顯示,可以通過鍵盤進行選擇和控制。
A/ D 轉換可採用價格低廉又通用的8位逐次逼近式ADC ,適合數據採集,轉換時間可達100 us 。系統外部擴展32 kROM 和RAM ,供緩存數據和存貯程序。液晶採用日立公司系列產品中的D44780 ,可以顯示16字×2行的字符模組。時間晶片採用的是M48T86 ,具有實時時間和日曆顯示功能。整個系統採用全地址解碼法,外部設備和存儲器統一編址。CPU 訪問外部存貯器的一切指令均可用於對I/O 埠的訪問, 大大增強了CPU 對外設埠信息的處理能力。
3.3 系統的軟體設計
3.3.1 傳統的程序流程
一個典型的單片機數據採集系統的程序通常包括輸入/ 輸出控制、數據處理和顯示、鍵盤管理等模塊。程序採用循環方式,流程如圖3所示。
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地鐵雜散電流的危害性和防護措施
防護雜散電流一般採取「以防為主,以排為輔,防排結合,加強監測」的綜合防護措施,即(1)防:減少回流軌縱向電阻,降低鋼軌電位和提高回流軌對地過渡電阻,確保暢通的牽引回流系統,隔離和控制所有的雜散電流洩漏途徑,減少雜散電流進入地鐵的主體結構、設備及相關的設施;(2)排:在回流軌的整體道床中設置雜散電流收集網,通過雜散電流的收集和排流系統,提供雜散電流返回至變電所負極的金屬通路,以減少雜散電流向外洩漏 -
地鐵的「頑疾」——雜散電流腐蝕
圖3 城市埋地管道事實上，雜散電流會引起地鐵設施、地鐵附近的鋼筋混凝土結構物以及埋地管線發生腐蝕，造成嚴重後果。主要表現在以下幾個方面。鋼軌及其附件：在列車下部，列車處於陽極區，容易發生點蝕。資料表明，鋼軌的雜散電流腐蝕在軌道內及道岔等部位尤為顯著，在有些地方2-3年就要更換軌道。道釘也有雜散電流腐蝕，而且多發生在釘入部位，從面上難以發現。 -
地鐵雜散電流致鄰近燃氣及輸油管道腐蝕加速
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【論文精選】地鐵雜散電流對埋地鋼管的影響及防護措施
截至2013年12月28日，廣州地鐵共有9條營運路線，總長260.5 km，共164座地鐵站。為更好地解決地面交通擁堵問題，廣州地鐵仍在大規模地擴建。廣州地鐵的遠期規劃長度將達到751 km。地鐵在給人們的生活帶來方便的同時，也帶來一些不容忽視的問題，其運行期間雜散電流腐蝕問題就是其一。本文通過運用試片檢測法，探討埋地鋼質燃氣管道（以下簡稱埋地鋼管）受到雜散電流的影響及其防護措施。 -
淺談雜散電流
雜散電流是指在設計或規定迴路以外流動的電流，也被稱為「迷流」。它在土壤中流動，且與被保護管道系統無關。該電流從管道的某一部位B進入管道，該部分為陰極，電流沿管道流動一段距離後，又從管道C中流出，該部分為陽極，此處管道發生腐蝕，即雜散電流腐蝕。雜散電流本質上是電化學腐蝕，所以陽極腐蝕較為嚴重。目前地鐵系統採用直流電作為牽引動力，因此存在雜散電流腐蝕的隱患，下面來了解一下地鐵雜散電流。 -
軌道交通系統雜散電流及其腐蝕控制技術初探(二)
這樣的設計允許雜散電流在整流櫃的負母線和任何地下金屬通路之間流通。 結果導致雜散電流腐蝕經常發生在軌道、軌道扣件、隧道、橋梁和其它軌道交通系統的結構等處。直接接地的唯一好處是整流櫃負極的電壓和大地的電壓一樣。這樣就消除了車站站臺和大地之間有電壓的危險。這個電壓處理不好對乘客是有危險的。不接地系統代表了牽引供電系統設計的另一個極端。 -
劇場變配電系統接地中的雜散電流,究竟該如何規避呢?
那麼，不同接地類型的工藝設計和施工處理對劇場變配電系統而言無疑是至關重要的。劇場變配電系統接地形式的不同，決定了系統運行樣式的不同，而不同的接地工藝處理方法和手段，同時也決定了劇場變配電系統中是否會產生雜散電流。 -
長輸管道雜散電流幹擾和防護措施
,對緊靠上海地鐵一號線滬閔路段的埋地輸油管道受雜散電流幹擾的情況進行了現場檢測.測試結果充分說明幹擾來源於地鐵列車的運行,其特點是雙向動態幹擾,沒有固定的陰極區和陽極區.從實際條件出發,利用原來保護該輸油管道所埋設的鎂陽極作接地床,採用極性接地排流方式來抑制雜散電流幹擾,各處的排流效果介於60%～100%. -
埋地管道雜散電流檢測裝備破壟斷
該裝備的測量靈敏度能夠達到20mA@1m，最大測深度可達100mA@4m，實現了雜散電流快速檢測定位和監測預警，不但各項技術參數比肩國外裝備，單套設備價格僅為國外裝備的五分之一，一舉打破技術壟斷。 雜散電流是指在規定迴路以外流動的電流，通常是由於高壓電路或電氣化設施的電阻耦合、電容耦合以及電磁感應耦合的作用而產生的。 -
保障運營安全,減少雜散電流是關鍵!
保障有軌電車運營安全，減少雜散電流是關鍵。雜散電流會對線路的混凝土結構產生破壞，腐蝕地下金屬管線，對鋼軌及地下金屬設施產生腐蝕，嚴重時可能會造成人身傷害或發生安全事故。那麼，雜散電流是如何產生的呢？我們又該如何減少雜散電流的產生，對設備線路與周圍環境進行怎樣的全面周密的防護呢？ -
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簡化電流感應,如何使用電流檢測放大器進行設計(五)
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什麼是雜散電流
作為電源的牽引整流變電所，通過與之正極相連的接觸軌或架空接觸網，向電動列車輸送電能，然後通過列車，以走行軌作為直流電流的回流通路，最終在牽引整流變電所附近，將走行軌與牽引整流變電所負極相連，使饋出的直流電流返回牽引整流變電所。 -
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礦用雜散電流測定儀使用方法
4、當一處測量不到交流雜散電流時，還應測試直流雜散電流，反之亦然。 5、測量雜散電壓值時，其檔位是:50mA對應0.2V、250mA對應1V、1A對應4V、5A對應20V、10A對應40V。（即電流值乘4就是電壓值） 6、當未知雜散電流大小時，應先置於量程最大擋，然後逐步減少，直至適當測量檔。 -
簡單介紹雜散電流測定儀及其用途
該電流從管道的某一部位進入管道，沿管道流動一段距離後，又從管道流入土壤，在電流流出的部位，管道發生腐蝕，即雜散電流腐蝕。 雜散電流主要指不按照規定途徑移動的電流，它存在於土壤中，與需要保護的設備系統沒有關聯。這種在土壤中的雜散電流會通過管道某一部位進入管道，並在管道中移動一段距離後在從管道中離開回到土壤中，這些電流離開管道的地方就會發生腐蝕，也因此被稱為雜散電流腐蝕。