首页 电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望

电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望

举报
开通vip

电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望 电力机车受电弓离线检测技术的现状及展 望 综述述评 文章编号:1007-6034(2004】06-0001-04 电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望 刘浩,王黎,高晓蓉 (西南交通大学,四川成都610031) 摘要:阐述了弓网离线的危害及其原因,介绍了国内外弓网离线检测技术状况,简 述了相关原理 及其功能. 关键词:受电弓;接触网;离线;检测 中图分类号:U262.27文献标识码:A Currentsituationandprospectsofthe...

电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望
电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望 电力机车受电弓离线检测技术的现状及展 望 综述述评 文章编号:1007-6034(2004】06-0001-04 电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望 刘浩,王黎,高晓蓉 (西南交通大学,四川成都610031) 摘要:阐述了弓网离线的危害及其原因,介绍了国内外弓网离线检测技术状况,简 述了相关原理 及其功能. 关键词:受电弓;接触网;离线;检测 中图分类号:U262.27文献标识码:A Currentsituationandprospectsofthedetectiontechnology forthecontact—lossofpantographonelectriclocomotive L/UHao,WANGLi,GAOXiao-rong (SouthwestJiaotongUniversity,610031Chengdu,China) Abstract:Theharmfulnessandcauseofthecontactlossofpantographareoutlined,whilethec urrentsituation ofthedetectiontechniques.bothathomeandabroad,aimingatthisproblemisintroducedatthe sametime alongwiththeirprinciplesandfunctions. Keywords:pantograph;catenary;contact—Loss;detection 前言 在电气化铁路中,接触网是电气化铁道的主要 供电设备,电力机车是通过接触网取得电能的.弓 网关系对整个电气化铁路运营系统的正常运作起着 非常重要的作用.受电弓一旦离线,除了直接发生 供电中断外,还会伴随着电弧火花的产生,这种现象 不但对沿线通信线路产生干扰,还会加剧受电弓滑 板与接触线的磨耗,对电力变流装置(如逆变器等) 的控制系统也会产生影响. 电力机车上的受电弓和接触悬挂件都是具有一 定弹性的电气设备及供电装置,由于接触悬挂沿跨 距的悬挂弹性不均匀(如接触线的接头线夹,定位线 夹,中心锚接线夹以及分段绝缘器等处)和导线接触 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面附着煤烟,冰雪等都会造成硬点下的离线,这种 离线是非周期性的,一般时间都比较短.从受电弓 方面看,当列车运行速度增大至100km/h以上时, 收稿日期:2004—08—15 作者简介:刘浩(1978一),男,山东曹县人,2002年毕业于西南交通 大学,工学学士,硕士研究生在读,研究方向为光电检测及信息处理. 受电弓自身就要产生垂直方向的加速度,从而引起 接触悬挂的振动,由此使二者的良好接触遭到破坏, 造成离线,这种离线周期性次数大大增加,离线时间 也比较长(达到0.1S),称之为大离线.离线是制约 电气化铁路提速的关键因素,随着铁路运输量的日 益增加,列车运行速度的不断提高,正确地检测出离 线状态,找出离线发生的原因,并提出有效的预防措 施,是接触网研究中的一个重要课题. 1弓网离线的主要特征 离线发生时伴随着以下特征: (1)离线时伴有高频电磁波产生; (2)测量用受电弓(不受流的受电弓)离线时产 生火花,火花电流变化陡峭; (3)测量用受电弓离线时,受电弓与接触线间的 电阻变大; (4)受电弓和接触线之间的接触压力趋近于0; (5)机车受电弓在牵引状态下离线时会产生电 弧,发出强烈的紫外光; 利用上述5种特征都可检测出离线信号,目前 国内外广泛投入研究使用的检测方法主要有电阻测 1 综述述评机车车辆工艺第6期2004年l2月 量法,电流测量法以及光学测量法. 2电阻测量法 2.1电阻变大法 我国研制的JLY—l型离线检测装置,就是利用 了离线时受电弓和接触导线间电阻变大的原理来实 现离线的检测,其基本原理见图l.图中cl为隔 离电容;I为恒流源;J为检测电路环节;C2为接触网 对地(钢轨的)分布电容.弓网接触时,电流通过Cl 一 受电弓一接触网一c2一钢轨,构成回路,使流人J 的电流变小,一旦产生"离线"弓网之间的阻抗变大, 电流流人J内,从而检测出离线信号.为了减少 cl,c2间的阻抗,I采用了高频信号.信号源产生的 高频电流信号经功率放大器放大后,产生一个恒定 的信号电流,.当受电弓与导线接触时,接触电阻 很小,检测回路J被旁路,信号电流大部分通过高压 电容流向接触网,再经接触网沿线分布电容泻回钢 轨,经检测车接触轴流回接触网离线检测装置,形成 回路.当受电弓和接触导线发生离线时,在上述"接 触"和"离线"2种状态下,反映至检测回路中的信号 电流,可产生2种幅值不同的电压信号,此电压信号 经选频,解调,触发等环节可测量出离线信号.电阻 法由于其技术简单和费用低,被大多数检测车所采 用. c1为检测仪的高电压隔离电容;I为测量信号恒定电流源;J为检 测电路环节;C2为接触网对地(钢轨)分布电容. 图1电阻变大法测量原理 2.2电阻一电容法 电阻一电容法是在测量用受电弓与地面之间接 人2个电容器和1个电阻,见图2所示.利用电 容器C1测量受电弓电压,电阻测量受电弓电流,电 容器c0充当分压器.当受电弓和接触线良好接触 2 时.在接触线电压发生改变时,对电容充电和放电的 电流将流经受电弓;而当离线时,电流将随着受电弓 与接触线间的距离和电压差的变化而变化:离线时 电压呈阶梯状,而电流为间隔不规则的脉冲或0电 流情况,见图3.阻容式离线检测就是通过检测这 些波形的变化来检测离线的,该方法测量精确度高, 现在应用于日本某铁路线检测车上. 图2电阻一电容法检测原理 图3离线时电流电压坡,f?图 3受电弓电流测量法 3.1交流电式测量法 受电弓离开导线时,流过受电弓的电流就为 0.2000年,日本研究人员研制出了交流电式离线 检测装置,在日本的新干线得到了广泛应用,其原理 见图4.电流沿接触导线一受电弓一变流器一电动 机一钢轨流动.一旦受电弓1离开接触导线,流过受电弓l的电流为0.检测出这种电流为0的状态 就是交流电式的离线测定方法.由于交流电大小以 0为中心上下振动,即使没有离线,电流也有为0的 情形,这种状态称为"过零".为了排除"过零点",应 将受电弓电流及其微分值2个均为0的情形作为检 测离线的依据.用这种方法可以准确地检测出离 线.其优点是可以在车内立刻就知道目前的离线率 电力机车受电弓离线检测技术现状及展望 等数据;缺点是列车惰行时(不加速也没有施加制动 的状态),由于受电弓电流大体上为0,不知道信号 中何处是离线,故不能测定.另外,当加速放缓而受 电弓电流值急剧减小时,或碰上异相电源切换的切 换区段,此时实际上滑板并没有离开接触导线,却见 到了输出为"离线"的异常显示.此装置只能测量 "大离线"的工况,对"拉弧","放电","小离线"不能 测定. 图4交流电式离线检测原理 3.2电流循环式测量法 电流循环式离线检测法测量结构如图5所 示,检测车中由振荡器产生的高频信号由电容器 和测量用受电弓送至接触网,再经接触网接地电容 流回地面.电容器在接触网电压频率较低时为高阻 抗,频率较高时为低阻抗.离线时,电容的阻抗由低 到高发生突变,从而使通过接触网的高频率电流突 变.电流循环式离线检测技术被采用在我国.I.IC—l 图5电流循环式离线检测原理 型接触网检测车上. 4光学法 4.1火花测量法 火花测量装置结构见图6.在透镜系统中采 用一排独立输出的光接收器(单镜头反光式照相 机),并将光电二极管放置在透镜系统的焦点处.将 离线产生的电火花转化为电信号并放大,采用高通 滤波器除掉环境光影响,再将各信号光整流后叠加, 得到输出的离线信号.这种方法的优点是不用接触 受电弓上高压部分就可以实现离线检测,而且可以 实现对任何受电弓/接触网系统进行检测;缺点是在 直流系统或者列车滑行时由于离线很小,弧光很弱 而不能实现精确的检测. 图6火花检测测量装置结构 4.2紫外光测量法 机车受电弓在牵引状态下离线时会产生电弧, 发出强烈的紫外光,紫外光测量法就是通过测量受 电弓离线时发出的紫外光来检测离线的.紫外光离 线检测装置见图7.在该系统中,放置在金属圆 柱体内的光电传感器被安装在受电弓前的机车顶 部,该金属圆柱口安装有特殊的透明石英玻璃,只允 许波长为175,195nm的紫外光通过.这种方法能 够持续监视机车运行区间,可适用于高速运行的列 车.目前意大利比萨大学就是采用这种方法来检测 图7紫外光离线检测测量 3 综述述评机车车辆工艺第6期2004年12月 离线. 5其他检测方法 弓网离线检测方法有很多,有的还处于研究阶 段或没有在现场应用,主要有电磁检测法,压力检测 法,现将其原理简介如下. 5.1电磁检测法 (1)场强测量法 电磁辐射的功率与电磁辐射的场强有着严格的 对应关系.根据这个原理,西南交通大学研究人员 做出了一体化离线率传感器,他们采用测量弓头 局部"电磁辐射场强"的方法,再根据车速,前进距 离,换算出每个跨距内的离线率的大小.这种方法 必须试制选择性极高,抗干扰能力极强的接收机,因 此难度大. (2)辐射电磁信号分析法 国内有些学者和技术人员对电力机车弓网离线 放电时的电磁辐射信号做了基于小波变换的信号分 析研究,他们认为:随机脉冲型辐射电磁信号主要 由车辆振动和接触网弹性偏差引起弓网离线放电造 成.可以将脉冲型辐射电磁信号分离出来,检测离 线放电产生的高频辐射电磁信号,并利用小波变换 进行频谱分析.得出的结论为:谱图变化情况能反 映放电量的变化,据此用于在线监测离线放电的大 小和离线时间,进而判断大离线,计算离线率,该方 法理论上可以检测离线,但是处理方式较为复杂,并 且不易去除噪声. 5.2压力检测法 当弓网接触压力趋近于零值或小于零值时,会 导致离线….西南交通大学研究人员开发了通过 压力测量的受电弓离线检测系统,在受电弓横向支 撑架上的4个角落,安装4个TEDEA—HUNTLEIGH 公司的1022电阻应变式压力传感器,这种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 要求 传感器安装在弓头上,处于高压状态,工作环境比较 恶劣,要求传感器有良好的抗干扰能力和很强的适 应能力,对传感器的要求较高,不易达到要求. 6结束语 随着我国电气化铁路的不断发展,电气化铁路 的检测和检修手段的现代化程度正不断提高,国内 铁路局已具备用检测车进行弓网离线状态检测的能 4 力.现阶段我国投入使用的检测车,大多利用离线 时受电弓与接触导线间电阻变大的原理,来实现弓 网离线的检测.这种方法技术简单,费用低,但是, 接触网检测车每年只能安排3,4次线路运行,不能 满足频繁检测和在线检测的需要.国内一些学者和 技术人员对其他方法(如电磁检测法,压力检测法) 也进行了研究,但是由于技术条件或成本的限制并 未能全面推广.国外离线检测技术主要分为检测车 检测和在线检测.检测车检测主要是通过检测离线 时受电弓电流和电压变化以及波形变化来实现离线 检测(如日本的交流电式测量法以及电容一电阻 法),这种方法检测精度高,但也不能实现频繁检测 和在线检测.在线检测主要是采用光学法进行检测 (如火花检测法和意大利的紫外光测量法),这种方 法测量精确,安全性高,并可实现在线监测,但是这 种方法技术含量高,目前还不是十分成熟.笔者认 为,随着对列车速度要求的增加,光学法离线检测技 术必将以其高精度,高安全性和结构简便等优点,会 越来越被人们所关注. 参考文献: [1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版 社.2003. [2]韩通新.接触网一受电弓受流技术及其测量技术的研究[D].北 京:北方交通大学硕士论文,2002. E33HiroyaMochizuka,ShunichiKusumi,MasamiMoriandNobuyukiKoba. yashi.NewMeasuringMethodofContactLossofPantographInACElec— tricRailroads[J],IEEE2000. [4]根津一嘉.受电弓离线自动测定装置[J].变流技术及电力牵引, 2【x】1(5). [5]李岚,王黎.锁相式离线检测系统及数据处理[J].铁道,1994 (16) [63FumioNAKAMA,MatsutaroICHIKAWA.HirokiNAGASAWA.Measure. mentofcontactlossbyDetectingSpark[J],QUARTERLYREPORTS Vo1.25No3,1984. [7]0.Bruno,A.Landi,M.Papi,phototubesensorformonitoringthequali. tyofcurrentcollectiononoverheadelectrifiedrailways[J],proceedings oftheinstitutionofmechanicalengineers,partF,2001. [83卢爱国,郭世明.弓网故障检测系统的设计[D].成都:西南交通 大学硕士论文.2003. [9]赵施林,陈唐龙.电气化铁路弓网离线基于小波变换的信号分析 [J].兰州铁道学院,2001(3). [1O]苏平安,陈唐龙.接触网参数检测系统研究[D].成都:西南交通 大学硕士论文,2003.一 (编辑:高心海)
本文档为【电力机车受电弓离线检测技术的现状及展望】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_562397
暂无简介~
格式:doc
大小:23KB
软件:Word
页数:8
分类:生活休闲
上传时间:2017-09-30
浏览量:90