專利名稱：用于測量通過高壓線輸送給鐵路牽引設備的電能的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于測量以高壓輸送給機車，或更一般地輸送給鐵路 牽引設備的電動機的電能的裝置。
背景技術：
特別需要測量通過接觸網(wǎng)輸送給機車的電能，以便使供應商能夠 給消費者開賬單。這種需求比較新，這是由于最近要求多個供電公司(electricity supply operator)自由競爭網(wǎng)絡并且要求多個供電公司自由 使用同一網(wǎng)絡的所述能量的規(guī)定的結果。原理上，實現(xiàn)這種測量非常簡單只要連續(xù)測量或者以適合的頻率采樣來測量所汲取的電流、其電壓以及其消耗的持續(xù)時間，從而考 慮這兩個參數(shù)隨時間的變化。事實上，事情要復雜得多，這是因為當測量裝置采集變量時，其處于高壓網(wǎng)絡環(huán)境中(根據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡的部分，從1500伏特的直流(DC) 到25000伏特的交流(AC))，而在測量裝置生成并處理信號時，其處 于低壓環(huán)境中。需要對這兩種環(huán)境進行電氣隔離，這需要特別小心和 注意。用于提供這種電氣隔離的公知手段通常使用包括在測量裝置中 的互感器來實現(xiàn)，其中所需要的隔離水平要求在該互感器的初級和次 級之間使用高質(zhì)量的介電材料，并且最重要的是需要足夠大的體積， 以保持導電部分彼此盡可能遠地分開。需要將該體積和重量設置在動力設備的頂部。它們是除了牽引設 備頂部的所有其他設備以外的設備，從而即使在最好的情況下，設備 的正面也會有所增加，這樣就產(chǎn)生了阻礙高速列車的阻力，并且更平 常的是由于在這種特別擁擠的空間中沒有足夠的空間而變得完全不
可能。 發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種解決擁擠問題的方案，其在不犧牲隔離要求的 情況下，使所使用的傳感器和器件足夠微型化，以使得它們能夠容納 在鐵路牽引設備的頂部裝置中而不產(chǎn)生阻礙。發(fā)明內(nèi)容為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明因此提供了用于測量通過高壓線供應給鐵 路牽引設備的電能的裝置，該裝置包括用于測量汲取的電流的測量模 塊以及用于測量電源電壓的測量模塊，所述測量模塊具有能夠使它們 進行工作所必需的低壓電源，其中所述低壓電源的能量從在高壓環(huán)境 中被轉換為電能的光能中獲得。此外，將來自測量模塊的輸出信號轉 換為光信號，以便能夠使用他們。這樣，在測量裝置的高壓級和其低 壓級之間實現(xiàn)了非常高的電氣隔離水平。利用公知的小型器件進行電 能到光能的轉換以及相反的轉換，這樣，所述小型器件能夠使測量裝 置容納在小的體積中，特別是容納在用于鐵路設備的高壓頂部電纜的 絕緣體中。通過下面給出的對實施例的說明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變 得顯而易見。


參照下列附圖，其中圖l是根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的電路圖；以及 圖2是示出如何將所述測量裝置安裝在用于鐵路設備的高壓頂部 電纜的絕緣體中的圖，其中所述鐵路設備消耗正被測量的能量。在圖1中，附圖標記l代表接觸網(wǎng)，而附圖標記2表示設備的受 電弓。鐵路設備的頂部高壓線由附圖標記L表示，并且在達到用于向
牽引系統(tǒng)4供電的裝置組之前，該鐵路設備的頂部高壓線L通過斷路 器3。與線L串聯(lián)，并且以十分常規(guī)的方式，電流傳感器5，例如電流 測量分流器用于在其輸出端6輸送模擬信號，該模擬信號由轉換器7 轉換成數(shù)字信號，將轉換器7的輸出引導到電/光轉換器8，電/光轉 換器8將來自所述轉換器的數(shù)字電信號變換成光信號，該光信號由光 纖9傳送到光/電轉換器10，其具有用于連接到電子器件的輸出端11， 所述電子器件響應來自電流互感器的所述信號并且表示以高壓提供 給所述設備的電流。分壓器12用于使鑒別器13感測DC或AC電壓并且能夠產(chǎn)生表 示所述電壓的信號。例如，鑒別器13的輸出端14上出現(xiàn)的信號表 示接觸網(wǎng)1上存在的AC電壓。為用于表示接觸網(wǎng)1上的DC電壓的信號預留輸出端15。將這些信號中的任一個提供給模數(shù)轉換器17的輸入端16，模數(shù) 轉換器17的輸出被施加到電/光轉換器18的輸入端。將由所述轉換 器生成的光信號通過光纖19傳送給轉換器10的輸入端，作為對其的 響應，轉換器10在它的一些輸出端11上提供電信號，以供所述裝置 結合表示獲得的電源電流的電信號一起使用。為了工作，需要向所述裝置中的一些部件供電，特別是例如向那 些標記為18、 8禾卩10的電/光轉換器或者光/電轉換器供電。轉換器 10直接由連接到轉換器20的電池供電，轉換器20用于將直流電轉 換為光能，該光能的形式是由發(fā)光系統(tǒng)(例如二極管)發(fā)射的激光束。 激光束由光纖21a， 21b傳送給光/電轉換器22a， 22b，該光/電轉換 器22a， 22b各自具有用于向電/光轉換器18和電/光轉換器8供電的 輸出端24和輸出端23。圖2示出了安裝在絕緣體25內(nèi)部的圖1的電路，并由此示出了 如何在本發(fā)明的測量裝置中確保完善的電氣隔離。該圖示出了上面描 述的大部分元件，這些部件的附圖標記不變。將與處理來自電流傳感 器5的信號有關的元件以概略的方式一起歸入單元26中，單元26由 線23供應低壓電并且輸出表示光纖9上的測量電流的光信號。
類似地，將用于處理來自分壓器12的電壓信號的模塊一起歸入 單元27中，其中，電源線24在此端接并且從這里到達光纖19。從 該圖應該理解，高壓環(huán)境被限制在絕緣體26中所形成的頂部空間28 中，鐵路設備的頂部電纜L通過該頂部空間28，而低壓環(huán)境被限制 在所述絕緣體的底部凹槽29中。在兩個凹槽之間，只有光纖提供了 本發(fā)明的裝置的各個部件之間的連接。根據(jù)輸送給牽引設備的電壓，本發(fā)明的測量裝置還可以用作識別 網(wǎng)絡的模塊，其中網(wǎng)絡可以是1500伏特的DC， 3500伏特的DC(通 常如上面所述進行處理)，15000伏特、16l赫茲的AC， 25000伏特、 50赫茲或60赫茲的AC， 12000伏特、60赫茲的AC,或者12000伏 特、25赫茲的AC，在主要的工業(yè)化國家中只提及到這些配置。光纖 19的輸出端出現(xiàn)的光信號表示對應于電網(wǎng)電壓的測量電壓值。這樣， 通過使用轉換器模塊10中的繼電器組，可以將與電壓相關聯(lián)的三個 輸出端11中的每一個分配給網(wǎng)絡可能提供的電壓中的一個。只在分 配給電壓的三個輸出端11中的一個上提供信號可以識別鐵路設備行 進所沿著的網(wǎng)絡的電壓。
權利要求
1、用于測量通過高壓線(1)供應給鐵路牽引設備的電能的裝置，所述裝置包括用于測量所汲取的電流的測量模塊(5，26)、以及用于測量電源的電壓的測量模塊(12，27)，所述測量模塊自身具有使它們進行工作所必需的低壓電源(23，24)，所述裝置的特征在于，所述低壓電源從被轉換為電能的光能(22)中獲得。
2、 根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，將來自所述 測量模塊(5,26; 12，27)的輸出信號轉換成光信號，以便于使用。
3、 根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于，將所述測 量模塊安置在頂部高壓電纜(L)的絕緣體(25)中。
4、 根據(jù)權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，其包括用于 將所述測量模塊輸出的光信號轉換成電信號的轉換器模塊(20)，所述 轉換器模塊具有輸出端(ll)，每個輸出端(11)在其提供信號時構成 用于識別網(wǎng)絡的模塊。
全文摘要
用于測量通過高壓線(1)供應給鐵路牽引設備的電能的裝置，所述裝置包括用于測量所汲取的電流的測量模塊(5，26)、以及用于測量電源的電壓的測量模塊(12，27)，所述測量模塊自身具有使它們工作所必需的低壓電源(23，24)，所述裝置的特征在于，所述低壓電源從被轉換為電能的光能(22)中獲得。
文檔編號B60L3/00GK101113993SQ20071013862
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月24日 優(yōu)先權日2006年7月25日
發(fā)明者C·勒熱納, J-M·阿魯伊, M·庫熱, O·多斯達 申請人:阿爾斯通運輸公司