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製造方法
2023-10-17 07:26:04 1
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製造方法
【專利摘要】本發明公開了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，涉及接觸網檢測【技術領域】。本發明技術要點：同步採集列車牽引電流信號與弓網燃弧電信號，並對牽引電流信號去趨勢項；對去趨勢後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；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後三個時段；計算每個時段的小波包奇異熵值的均值；對燃弧發生前後時段的熵值均值求平均，得到參考值；計算燃弧發生時段的熵值均值相對於參考值的變化得到燃弧發生時牽引電流的擾動量等。
【專利說明】-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
【技術領域】
[0001] 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】
[0002] 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於其它很多因素，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。
[0003] 調研國內成熟的檢測技術發現，弓網動態關係檢測大都採用傳統的基於在受電弓 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 由於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 映弓網動態關係。
[0004] 另外，國外成熟的檢測技術對弓網動態關係的檢測大都檢測弓網之間產生的燃 弧。如日本、義大利相繼都採用了燃弧檢測方法。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係。
[0005] 但是國內外對弓網燃弧的研究都僅局限於燃弧率的檢測，而燃弧率是線路整體宏 觀指標，對於接觸網線路局部情況很難有效反映，對於接觸網檢修的針對性較差，效率較 低。
【發明內容】
[0006] 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 析弓網動態關係，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係。
[0007] 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：
[0008] 步驟1 :同步採集列車牽引電流信號與弓網燃弧電信號，並對牽引電流信號進行 EMD分解，除去牽引電流中的趨勢項；
[0009] 步驟2:設置時間窗，對去趨勢後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；
[0010] 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 後三個時段；
[0011] 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 wE(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WE(b);以及計算 燃弧發生後時段中各時間窗中電流信號的小波包奇異熵值的均值WEw;
[0012] 步驟5 :再對均值WE(a)與均值WE(e)求均值，得到參考值WEteef);
[0013] 步驟6 :利用公式
【權利要求】
1. 一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，其特徵在於，包括： 步驟1 :同步採集列車牽引電流信號與弓網燃弧電信號，並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，對去趨勢後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後三 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WE(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WE(b);以及計算燃弧發 生後時段中各時間窗中電流信號的小波包奇異熵值的均值WEw ; 步驟5 :再對均值WE(a)與均值WEw求均值，得到參考值WE(dMf); ψ(b)-ψidref) 步驟6:利用公式廠=￡ -計算燃弧發生時牽引電流的擾動量。
2. 根據權利要求1所述的一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，其特徵在 於，步驟2中對去趨勢後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+S)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+2Χδ)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Nt個時間 窗Cnt從（起始時間點+(Nt-I)Xδ)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。
3. 根據權利要求2所述的一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，其特徵在 於，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Cq內的牽引電流信號進行j層小波包分解，將第j層的W個子信號組成一 個m行，η列的矩陣Dmxn，其中m= 2j，η=ω;j為非零自然數；1彡q彡Nt ; 對矩陣Dmxn進行奇異值分解，得到矩陣Dmxn奇異值；令Λ·Γ(/1，2,…，〇是矩陣Dmxn奇 異值中的非零奇異值，1為非零自然數； 計算時間窗Cq中每個非零奇異值的分布概率：戶/q=Aciy ; 計算時間窗Cq中的電流信號的小波包奇異熵值>^% :
4. 根據權利要求2所述的一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，其特徵在 於，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Cq內的牽引電流信號進行j層小波包分解，將第j層的W個子信號組成一 個m行，η列的矩陣Dmxn，其中m= 2j，η=ω;j為非零自然數；1彡q彡Nt ; 對矩陣Dmxn進行奇異值分解，得到矩陣Dmxn奇異值；令Λγ/ΗΑ…，/)是矩陣Dmxi^ 異值中的非零奇異值，1為非零自然數； / 計算時間窗Cq中每個非零奇異值的分布概率：/Σ1；% ; i=l 2 計算加權因子; 計算時間窗Cq中的電流信號的小波包奇異熵值
5. 根據權利要求3或4所述的一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，其特 徵在於，所述時間窗的滑動步長因子S為1。
6. 根據權利要求5所述的一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法，其特徵在 於，步驟3中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後三 個時段的步驟進一步包括：確定弓網燃弧電信號峰值出現的時刻； 以弓網燃弧電信號峰值出現的時刻為基準分別向前、向後延展一定時段得到燃弧發生 時時段； 燃弧發生時時段之前的時段為燃弧發生前時段； 燃弧發生時時段之後的時段為燃弧發生後時段。
7. 根據權利要求6所述的一種弓網燃弧發生時牽引電流擾動量的獲取方法， 其特徵在於，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
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
燃弧發生後時段中各時間窗中電流信號的小波包奇異熵值的均值
其中，?為燃弧發生前時段中各時間窗的小波包奇異熵 值，YsECjvnM 為燃弧發生時時段中各時間窗的小波包奇異熵值， 為燃弧發生後時段中各時間窗的小波包奇異熵值；NT1、Nt2均為非零自 然數且Nn <Nt2 <Nt。
8. -種用於同步採集列車牽引電流信號與弓網燃弧電信號的燃弧檢測裝置，其特徵在 於，包括光學透鏡組、光電倍增管、信號採集處理板、數據存儲器、無線發送板、電流傳感器 以及定位裝置； 光學透鏡組用於採集弓網燃弧中的特徵紫外光信號；光學透鏡組與光電倍增管之間通 過光纖連接； 光電倍增管用於將所述紫外光信號轉換為燃弧電信號； 電流傳感器用於採集列車牽引電流； 定位裝置用於實時定位並輸出定位信息，從而確定由弓網燃弧引起的牽引電流發生擾 動的位置； 所述信號採集處理板用於同步採集所述燃弧電信號、所述列車牽引電流以及所述定位 信息，並對這三路信息進行預處理後輸出給數據存儲器； 所述數據存儲器用於存儲預處理後的燃弧電信號、列車牽引電流以及定位信息； 所述無線發送板用於將數據存儲器中的燃弧電信號、列車牽引電流以及定位信息無線 發射出去。
9. 根據權利要求8所述的一種用於同步採集列車牽引電流信號與弓網燃弧電信號的 燃弧檢測裝置，其特徵在於，還包括紅外熱像儀；所述紅外熱像儀用於採集弓網運行熱圖像 及弓網燃弧的溫度分布；紅外熱像儀的信號輸出端與所述數據存儲器連接。
【文檔編號】B61L1/20GK104442840SQ201410715033
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】於龍, 蒲文旭, 趙文軍, 盧兵 申請人:西南交通大學