[發明專利]一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法及燃弧檢測裝置

在審

• 申請號: 201410715033.4
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104442840A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 于龍;蒲文旭;趙文軍;盧兵
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B61C3/00
• 分類號: B61C3/00;B60M1/02;B61L1/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;袁春曉

技術領域

本發明涉及接觸網檢測技術領域，尤其涉及一種弓網燃弧檢測裝置及受流質量評估方法。

背景技術

接觸網作為牽引供電系統中重要的組成部分，而受電弓是電力列車獲取電能的關鍵組成部件，其接觸網和受電弓良好的動態接觸性能是保證電力列車正常運行的前提保障。但接觸網和受電弓良好機械接觸受約于其它很多因素，如接觸網懸掛、接觸線材質、受電弓滑板缺陷以及軌道不平順等。若存在上述影響因素，使接觸線與受電弓接觸面稍有不良接觸，弓網之間就可能產生燃弧。該放電現象的產生不僅惡化弓網受流之間的質量，而且對接觸線和受電弓滑板造成電氣磨耗，極大的減少了使用壽命。如何對接觸網和受電弓受流質量實時在線檢測監測，及時掌握真實弓網之間的運行狀態和各項指標就顯得非常必要。

調研國內成熟的檢測技術發現，弓網動態關系檢測大都采用傳統的基于在受電弓滑條上安裝力傳感器的方式來實現。通過弓網接觸壓力參數評估弓網受流質量的優劣。但由于測量接觸壓力的方式改變了受電弓原有的結構，因此弓網接觸壓力不能真實準確地反映弓網動態關系。

另外，國外成熟的檢測技術對弓網動態關系的檢測大都檢測弓網之間產生的燃弧。如日本、意大利相繼都采用了燃弧檢測方法。但目前只實現了弓網燃弧的檢測，沒有關聯相關的電氣參量，如牽引電流、弓網運行熱圖像等，來輔助分析弓網動態關系。

但是國內外對弓網燃弧的研究都僅局限于燃弧率的檢測，而燃弧率是線路整體宏觀指標，對于接觸網線路局部情況很難有效反映，對于接觸網檢修的針對性較差，效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，在弓網燃弧的檢測過程中能夠關聯相關的電氣參量來輔助分析弓網動態關系，可以局部衡量弓網的受流質量，對接觸網線路局部的燃弧情況實現有效反映。本發明還提供了一種燃弧弓網燃弧檢測裝置，實現了不改變受電弓原有的結構，真實準確地反映弓網動態關系。

本發明提供的弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法包括：

步驟1：同步采集列車牽引電流信號與弓網燃弧電信號，并對牽引電流信號進行EMD分解，除去牽引電流中的趨勢項；

步驟2：設置時間窗，對去趨勢后的牽引電流信息進行加窗，計算每個時間窗中的電流信號的小波包奇異熵值；

步驟3：根據弓網燃弧電信號將時間劃分為燃弧發生前、燃弧發生時及燃弧發生后三個時段；

步驟4：計算燃弧發生前時段中各時間窗中電流信號的小波包奇異熵值的均值W_E^(a)；計算燃弧發生時時段中各時間窗中電流信號的小波包奇異熵值的均值W_E^(b)；以及計算燃弧發生后時段中各時間窗中電流信號的小波包奇異熵值的均值W_E^(c)；

步驟5：再對均值W_E^(a)與均值W_E^(c)求均值，得到參考值W_E^(dref)；

步驟6：利用公式計算燃弧發生時牽引電流的擾動量。

步驟2中對去趨勢后的牽引電流信息進行加窗的步驟進一步包括：第1個時間窗C₁從起始時間點的牽引電流值起，順序取ω個時間點的牽引電流值，第2個時間窗C₂從(起始時間點+δ)的牽引電流值起，順序取ω個時間點的牽引電流值，第3個時間窗從(起始時間點+2×δ)的牽引電流值起，順序取ω個時間點的牽引電流值，以此類推，第N_T個時間窗C_NT從(起始時間點+(N_T-1)×δ)的牽引電流值起，順序取ω個時間點的牽引電流值；其中δ為時間窗的滑動步長因子，ω為時間窗的窗寬因子,δ、ω均為非零自然數。

步驟2中計算每個時間窗中的電流信號的小波包奇異熵值的步驟進一步包括：

對某時間窗C_q內的牽引電流信號進行j層小波包分解，將第j層的2^j個子信號組成一個m行，n列的矩陣D_m×n，其中m＝2^j，n＝ω；j為非零自然數；1≤q≤N_T；

對矩陣D_m×n進行奇異值分解，得到矩陣D_m×n奇異值；令(i＝1,2,…,l)，是矩陣D_m×n奇異值中的非零奇異值，l為非零自然數；