[發明專利]相位可控的弓網離線電磁騷擾模擬系統及測試方法

在審

• 申請號: 202210503714.9
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114720779A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張明志;高志偉;楊軼軒;劉尚合;曹利寶;劉衛東;曹鶴飛;白英杰;李茜鈺
• 申請（專利權）人: 北京全路通信信號研究設計院集團有限公司;石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R23/16;G01R19/00
• 代理公司: 河北冀華知識產權代理有限公司 13151
• 代理人: 王占華

本發明公開了一種相位可控的弓網離線電磁騷擾模擬系統及測試方法，包括模擬裝置和測試裝置，所述模擬裝置包括交流電源、相位控制器和模擬升降工裝置，所述測試裝置包括天線、示波器以及頻譜儀；本申請中相位控制器采集電壓探頭測量的接觸線和受電弓之間的電壓信號和流過弓網之間的電流信號，并對信號的相位進行判斷，在設定的相位發出驅動信號控制受電弓的上下運動，同時向多通道示波器發送觸發信號，示波器同時采集電壓探頭測量的接觸線和受電弓之間的電壓信號、流過弓網之間的電流信號和天線接收到的電弧輻射電磁波信號，頻譜儀采集電磁輻射信號和示波器采樣信號進行對比分析，使得相位可控，便于弓網離線電磁騷擾特性的全面研究。

技術領域

本發明涉及列車弓網系統技術領域，尤其涉及一種相位可控的弓網離線電磁騷擾模擬系統及測試方法。

背景技術

列車運行過程中，受電弓和接觸網間會因接觸網不平順、振動等原因造成受電弓和接觸網之間短暫的分離和接觸現象，簡稱“弓網離線”。弓網離線過程會伴隨拉弧和放電現象，電弧會產生電磁輻射，對周邊的信號設備、控制設備、通信設備造成干擾。由于現場對弓網離線電磁騷擾特性研究比較困難，因此需要搭建相應的模擬裝置在實驗室內進行分析研究。

接觸網額定電壓為25kV、常規運行條件下流過受電弓的電流超過200A，這種高電壓、大電流試驗條件通常在實驗室中很難實現，在一般科研工作中往往采用高電壓小電流或低電壓大電流測試裝置，進行弓網離線特性研究。

這種實驗室模擬裝置通常存在以下問題：

1）試驗裝置是單一的模擬大電流分斷或高電壓擊穿；

2）模擬弓網的接觸和分離是隨機的，接觸時刻電壓和分離時刻電流可能在工頻的任意相位；

3）環境噪聲的存在使得天線測量到的輻射難以與拉弧放電產生的電磁騷擾對應。

牽引供電系統采用50Hz交流電，受電弓和接觸網接觸時，弓網之間流過的電流為正弦波，弓網分離時，弓網之間的電壓也是正弦波，周期為20ms，如圖1所示：

當發生弓網分離時，電流可能在正弦波的任意相位；當弓網重新接觸時，電壓也可能在正弦波的任意相位。由于正弦波的不同相位會導致電流或電壓的瞬時值不同，因此產生電弧的電磁輻射特性也會不同，因此，要研究弓網離線電弧電磁騷擾特性，相位是不可忽略的影響因素。現有的研究和測試裝置都是隨機分合，主要研究電磁騷擾的統計特性，不利于對弓網離線電磁騷擾特性的全面研究。此外，對電磁輻射的測量通常采用頻譜儀的最大保持功能進行測試，難以排除外界環境干擾的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種能夠相位可控，且能夠排除外界環境電磁干擾影響的相位可控的弓網離線電磁騷擾模擬系統。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種相位可控的弓網離線電磁騷擾模擬系統，其特征在于：包括模擬裝置和測試裝置，所述模擬裝置包括交流電源、相位控制器和模擬升降工裝置，所述測試裝置包括天線、示波器以及頻譜儀；

所述交流電源可以產生高壓小電流和低壓大電流，分別用于模擬高電壓的擊穿放電和大電流的拉弧；交流電源與調壓器的一次側連接，所述調壓器的二次側經選擇開關S1后分為兩路，第一路與升壓變壓器的一次側連接，用于為升壓變壓器供電，第二路與降壓變壓器的一次側連接，用于為降壓變壓器供電；升壓變壓器二次側繞組的高壓端依次經過保護電阻R1以及開關S2后與模擬升降弓裝置的接觸線相連，升壓變壓器二次側繞組的低壓端與模擬升降弓裝置的受電弓相連；降壓變壓器的二次側繞組的高壓端經開關S3后與所述模擬升降弓裝置的接觸線相連，降壓變壓器的二次側繞組的低壓端與模擬升降弓裝置的受電弓相連；模擬升降弓裝置的受電弓由步進電機控制可以上下運動，實現與接觸線的接觸與分離；