[發明專利]弓網電弧檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201811645458.7
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109444700B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李華偉;毛玉偉;李甜;楊莎莎;康寧
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;任默聞

本發明公開了一種弓網電弧檢測方法及系統，該方法包括：檢測弓網電弧產生的紫外光信號，并將紫外光信號轉換為相應的電壓信號；根據電壓信號和弓網電弧產生的時長，計算弓網電弧產生的紫外輻射能，其中，紫外輻射能用于表征弓網電弧的能量大小。本發明可以實現以非接觸式的方式測量弓網電弧的能量大小，避免接觸式測量對列車運行造成的安全隱患。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種弓網電弧檢測方法及系統。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明實施例提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

隨著鐵路行業的快速發展和進步，電氣化技術在高速列車運行中得到了重大應用。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，因此受電弓與接觸導線的接觸狀態直接影響著機車的受流質量和安全運行。但是在列車運行過程中，由于受各種因素影響，弓網易發生分離產生電弧。電弧一旦發生，將會帶來嚴重影響，主要表現在：對沿線通訊線路產生干擾，加劇受電弓滑板和接觸線的磨損，嚴重時甚至會中斷接觸線對電力機車的供電。因此通過對電弧的檢測來判斷弓網的接觸狀態，為弓網幾何參數的設計以及線路的維修提供可靠地指導參數，為機車的安全運行提供保障。

目前，在眾多弓網關系檢測方法中，通常的檢測方法是通過接觸式方式進行檢測，這會引起檢測裝置與弓網系統的連接，給列車運行帶來隱患。另外，對于弓網電弧的檢測基本都是基于其電弧率這一參數，很少有對弓網電弧強度進行探測的，而弓網電弧能量的大小在很大程度上影響碳滑板的磨損情況，因而，提供種一種確定弓網電弧能量大小的方法，進而確定燃弧的能量大小，為線路維護提供指導意見是十分必要的。

發明內容

本發明實施例提供一種弓網電弧檢測方法，用以解決現有技術采用接觸式方式對弓網電弧進行檢測，容易給列車運行帶來安全隱患的技術問題，該方法包括：利用濾光片過濾出波段范圍為160～280nm的光信號進入光電傳感器；

利用濾光片對入射到光電傳感器的太陽光信號進行過濾，使得弓網電弧產生的波段范圍為160～280nm的紫外光信號進入所述光電傳感器；

利用所述光電傳感器將弓網電弧產生的波段范圍為160～280nm的紫外光信號轉換為模擬電流信號；

利用電流電壓轉換電路將所述光電傳感器輸出的模擬電流信號轉換為模擬電壓信號；

利用微處理器將所述模擬電壓信號轉換為數字電壓信號；

獲取所述微處理器輸出的數字電壓信號的數字量；

根據所述微處理器輸出的數字電壓信號的數字量和弓網電弧產生的時長，計算弓網電弧產生的紫外輻射能，通過通信模塊發送給上位機，以實現對弓網受流狀態的遠程實時監控，其中，紫外輻射能用于表征弓網電弧的能量大小，以實現對弓網受流狀態的實時檢測：

其中，Q_e為弓網電弧產生的紫外輻射能；V_ref為微處理器內部基準電壓；a為微處理器輸出的數字電壓信號的數字量；K為電流電壓轉換電路的放大倍數；S_A為光電傳感器輻照靈敏度；T_A為濾光片透過率；γ為微處理器的放大系數，m為微處理器進行模數轉換的位數；t為弓網電弧產生的時長；

其中，弓網電弧產生的紫外輻射能與弓網電弧能量滿足如下關系：

I＝nqsv；

其中，h為普朗克常數；ν為入射光的頻率；m_e為光電子的質量；v表示出射光電子的速度；φ₀為光電陰極的逸出功；I為光電倍增管輸出電流，用于確定弓網電弧能量；n代表單位體積內電子個數；q為單個電子的帶電量；s為電子流的橫截面積；v為電子移動速度。