[發明專利]非接觸式弓網燃弧檢測系統

無效

• 申請號: 201110135334.6
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102295015A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 于龍;李昌峻;趙文軍;金光;張士奎;楊佳
• 申請（專利權）人: 成都唐源電氣有限責任公司
• 主分類號: B61L1/20
• 分類號: B61L1/20
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 曾永珠

技術領域

本發明涉及一種非接觸式弓網燃弧檢測系統。

背景技術

在電氣化鐵路中，電力機車的運行需要通過其頂部的受電弓與接觸線的接觸來獲取電能。受電弓與接觸線接觸狀態直接影響著機車的受流質量，同時也是接觸網幾何特征值的綜合反映。實際工況的接觸線硬點或者不均勻磨耗將直接導致不良的弓網接觸，從而產生燃弧并導致以下情況發生：(1)造成電力機車不穩定運行；(2)引起弓網之間異常磨耗；(3)產生電磁干擾；(4)使牽引電機整流條件惡化；(5)在主電路中引起過電壓。因此，需要檢測弓網之間的燃弧情況，從而保障電力機車安全可靠運行，指導相應維護工作。

目前國內外還沒有專門針對弓網燃弧檢測裝置問世，現階段主要是檢測弓網離線狀態，當弓網之間發生離線時，便會產生弓網燃弧，但這種方法測量參數不具體，不能檢測出離線時是否發生了弓網燃弧現象，更不能提供燃弧時間、強度等參數，具有一定的局限性。

檢測弓網離線狀態的方法主要有：

(1)電流法

該方法將受電弓電流及其微分值兩者都為零的情形作為發生弓網離線的判定依據，電流沿接觸網-受電弓-變流器-電動機-鋼軌流動，若發生弓網離線，流過受電弓的電流便會變為零，但因此電流為交流電，不離線時也有可能為零，但此時其微分值也為零，故可以檢測出弓網離線狀態。

(2)電阻法

該方法根據弓網離線時導線間電阻突然變大的原理進行檢測，一旦發生離線現象，弓網間電阻變大，電流變小，進而檢測到離線信號。

(3)電容電阻法

該方法是在測量時，在受電弓和地之間接入兩個電容器和一個電阻，利用電容器測量受電弓電壓，電阻測量受電弓電流，通過檢測在弓網離線時電壓電流波形的變化來檢測離線狀態。

(4)壓力檢測法

該方法是通過在受電弓上安裝壓力傳感器，對弓網接觸壓力進行檢測，從而判斷是否發生離線。

在電氣化鐵路中，受電弓和接觸網會由于種種因素發生弓網燃弧現象，對受電弓、接觸線均造成較大損害，影響弓網受流質量，并會產生過電壓，影響電氣化鐵路的運行質量。現階段對弓網燃弧現象的檢測還沒有具體設備問世，主要是由于弓網燃弧發生的隨機性、瞬時性等諸多不確定因素的存在。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具備較高精度和可靠性的非接觸式弓網燃弧檢測系統。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種非接觸式弓網燃弧檢測系統，包括光學成像測量裝置、紫外光電傳感裝置和數據分析處理系統，光學成像測量裝置采集弓網燃弧的光信號，紫外光電傳感裝置將光信號轉化為脈沖電流信號，數據分析處理系統將脈沖電流信號解析成燃弧持續的時間、強度以及每個跨距燃弧發生的次數，同時結合既有數據庫中的信息，對發生燃弧的區域進行精確定位。

進一步地，所述光學成像測量裝置為能夠將燃弧的光信號放大數十倍的紫外線采集透鏡組，該紫外線采集透鏡組安裝在列車車頂外。

更進一步地，所述紫外光電傳感裝置主要由紫外傳感器和驅動電路組成，紫外傳感器安裝在列車車內。

更進一步地，所述光學成像測量裝置與紫外光電傳感裝置通過UV光纖連接。

更進一步地，所述數據分析處理系統主要由基于FPGA的采集電路和基于DSP的嵌入式系統組成。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：首次將紫外光電檢測原理應用于弓網燃弧檢測技術上，將弓網燃弧發出的特定波長作為其檢測特征。通過對發生弓網燃弧時發出的紫外光進行檢測，從而判斷是否有弓網燃弧的產生，并根據相應的算法計算出燃弧時間及強度等具體參數，并且通過既有數據庫對燃弧地點進行定位，方便以后線路的維護和改造。使用UV光纖傳輸紫外光信號，從而可將紫外傳感器安放至車體內，大大減少了傳感器安裝在車頂受到強電壓、強磁場、噪聲以及其他氣候條件的影響，具有較高的檢測精度和可靠性。另外，設備的后端數據處理采用嵌入式系統，代替了傳統的工控機系統，使設備使用起來更加便攜和可靠，具有較強的便攜性和設備可靠性，功能擴展及維護也更加方便。采用紫外線采集透鏡組采集微弱紫外光，能最大程度收集到燃弧發射出的紫外光子。結合既有數據庫定位信息，能將燃弧發生地點精確定位。

附圖說明

圖1為本發明非接觸式弓網燃弧檢測系統的原理方框圖。

圖中：1-光學成像測量裝置，2-數據分析處理系統，3-紫外傳感器，4-UV光纖，5-采集電路，6-嵌入式系統。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。