[發明專利]一種弓網電弧電壓測試裝置

無效

• 申請號: 201010537797.0
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN102053196A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 吳廣寧;周利軍;王萬崗;高國強;王波;陳立;羅楊;曹曉斌;高波;李瑞芳
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種弓網電弧電壓測試裝置，屬于電氣化鐵路系統測量技術領域。

背景技術

高速鐵路是當今世界鐵路發展的潮流，提升列車運行速度是世界各國不斷追求的目標。然而，隨著列車運行速度的提高，接觸網導線的不平順、接觸網和受電弓弓頭的振動、軌道的不平順等多種因素造成的弓網(受電弓-接觸網)離線現象愈來愈嚴重，弓網離線將會產生弓網電弧。弓網電弧將會燒蝕接觸網導線和受電弓滑板、同時產生過電壓和高頻噪聲，嚴重影響機車的行車安全。因此，需要對弓網電弧的電氣參量進行測試，依據測試結果進而調整受電弓的跟隨性或接觸網參數，以抑制弓網電弧的危害，提高弓網受流質量，保障列車高速穩定運行。而弓網電弧電壓是其重要的電氣參量之一，對其進行精確、有效的測量是抑制弓網電弧危害、提高受流質量的基礎。

傳統測試電弧電壓一般采用電壓互感器或電阻分壓器。其中，電壓互感器是利用磁芯的電磁耦合原理實現信號的提取，該方法雖能夠提取電弧電壓的主體波形，但由于受測量儀器和現場環境的影響，存在如下缺陷：(1)受磁芯響應速度、繞組間漏磁通、分布電容等因素的影響，使得電壓互感器的測量帶寬較窄，而電弧電壓信號的頻譜分布范圍較廣(達幾十甚至上百兆赫茲)，因此該方法會抑制電弧電壓某些頻段信號，不能全面反應電弧電壓的特征；(2)在弓網燃弧的過程中會產生強烈的電磁輻射，測量現場電磁環境惡劣，而電壓互感器多采用電磁耦合原理進行信號提取，輻射的干擾信號很容易通過電磁耦合迭加到輸出信號上，使電弧電壓波形失真。

電阻分壓器各橋臂均采用電阻，可以有效的提高可系統的抗電磁干擾能力。但是，高頻時，由于電阻分壓器中分布電容、分布電感等因素的影響，使得其響應帶寬受限，而且測量的電壓與電弧電流之間會存在相位差，難以判斷起弧點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種弓網電弧電壓測試裝置，通過采用并聯阻容式分壓、差動輸出的方式，有效的提高了系統的響應頻帶寬度、抑制了相位差，增強了系統的抗干擾能力。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種弓網電弧電壓測試的裝置，它由分壓器、隔離放大器、數據采集卡和數據處理計算機組成，其特征在于分壓器采用并聯阻容式分壓器，且連接成電橋結構，電橋第一橋臂的高壓臂上端可通過備用受電弓連接至接觸網導線，電橋第二橋臂的高壓臂上端可連接至受流受電弓滑板，分壓器的第一橋臂和第二橋臂的低壓臂的下端連接至機車的接地碳刷，分壓器的輸出端連接至隔離放大器的輸入端，隔離放大器的輸出端連接至數據采集卡，數據采集卡連接至數據處理計算機。

上述并聯阻容式分壓器采用并聯阻容式分壓方式，且連接成電橋結構，其具體結構是：在橋式電路中(參見圖1)，電阻R₁與電容C₁并聯構成第一橋臂的高壓臂，電阻R₃與電容C₃并聯構成第一橋臂的低壓臂，高壓臂和低壓臂串聯構成阻容式分壓器的第一橋臂；電阻R₂與電容C₂并聯構成第二橋臂的高壓臂，電阻R₄與電容C₄并聯構成第二橋臂的低壓臂，該高壓臂和低壓臂串聯構成并聯式阻容分壓器的第二橋臂，上述第一橋臂和第二橋臂的低壓臂共同連接至接地碳刷。

上述高壓臂的電阻電容與低壓臂的電阻電容須滿足如下匹配關系：

R₁C₂＝R₂C₁????R₃C₄＝R₄C₃

并且第一橋臂的高壓臂與低壓臂的阻抗比和第二橋臂的高壓臂和低壓臂的阻抗比相同。

本發明的原理是：通過在電阻分壓器的各橋臂的高壓臂和低壓臂分別并聯與之相匹配的電容，構成并聯阻容式分壓器。由于匹配電容的容值遠大于分布電容的容值，因此通過該裝置可以有效抑制電阻的分布電容和分布電感，從而拓寬了系統的頻帶寬度，同時抑制輸入輸出信號的相位差。此外，本發明的并聯阻容式分壓器采用電橋結構，差動隔離輸出的方式，可以有效抑制由于現場電磁輻射產生的共模干擾，提高系統的抗干擾能力。

附圖說明

下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。

圖1為本發明結構示意圖

圖2為本發明并聯阻容式分壓器的等效電路圖

圖3為本發明并聯式阻容式分壓器的幅頻響應和相頻響應曲線圖

圖4為傳統電阻分壓器的等效電路圖