[发明专利]非接触式弓网燃弧检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触式弓网燃弧检测系统。

背景技术

在电气化铁路中，电力机车的运行需要通过其顶部的受电弓与接触线的接触来获取电能。受电弓与接触线接触状态直接影响着机车的受流质量，同时也是接触网几何特征值的综合反映。实际工况的接触线硬点或者不均匀磨耗将直接导致不良的弓网接触，从而产生燃弧并导致以下情况发生：(1)造成电力机车不稳定运行；(2)引起弓网之间异常磨耗；(3)产生电磁干扰；(4)使牵引电机整流条件恶化；(5)在主电路中引起过电压。因此，需要检测弓网之间的燃弧情况，从而保障电力机车安全可靠运行，指导相应维护工作。

目前国内外还没有专门针对弓网燃弧检测装置问世，现阶段主要是检测弓网离线状态，当弓网之间发生离线时，便会产生弓网燃弧，但这种方法测量参数不具体，不能检测出离线时是否发生了弓网燃弧现象，更不能提供燃弧时间、强度等参数，具有一定的局限性。

检测弓网离线状态的方法主要有：

(1)电流法

该方法将受电弓电流及其微分值两者都为零的情形作为发生弓网离线的判定依据，电流沿接触网-受电弓-变流器-电动机-钢轨流动，若发生弓网离线，流过受电弓的电流便会变为零，但因此电流为交流电，不离线时也有可能为零，但此时其微分值也为零，故可以检测出弓网离线状态。

(2)电阻法

该方法根据弓网离线时导线间电阻突然变大的原理进行检测，一旦发生离线现象，弓网间电阻变大，电流变小，进而检测到离线信号。

(3)电容电阻法

该方法是在测量时，在受电弓和地之间接入两个电容器和一个电阻，利用电容器测量受电弓电压，电阻测量受电弓电流，通过检测在弓网离线时电压电流波形的变化来检测离线状态。

(4)压力检测法

该方法是通过在受电弓上安装压力传感器，对弓网接触压力进行检测，从而判断是否发生离线。

在电气化铁路中，受电弓和接触网会由于种种因素发生弓网燃弧现象，对受电弓、接触线均造成较大损害，影响弓网受流质量，并会产生过电压，影响电气化铁路的运行质量。现阶段对弓网燃弧现象的检测还没有具体设备问世，主要是由于弓网燃弧发生的随机性、瞬时性等诸多不确定因素的存在。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具备较高精度和可靠性的非接触式弓网燃弧检测系统。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种非接触式弓网燃弧检测系统，包括光学成像测量装置、紫外光电传感装置和数据分析处理系统，光学成像测量装置采集弓网燃弧的光信号，紫外光电传感装置将光信号转化为脉冲电流信号，数据分析处理系统将脉冲电流信号解析成燃弧持续的时间、强度以及每个跨距燃弧发生的次数，同时结合既有数据库中的信息，对发生燃弧的区域进行精确定位。

进一步地，所述光学成像测量装置为能够将燃弧的光信号放大数十倍的紫外线采集透镜组，该紫外线采集透镜组安装在列车车顶外。

更进一步地，所述紫外光电传感装置主要由紫外传感器和驱动电路组成，紫外传感器安装在列车车内。

更进一步地，所述光学成像测量装置与紫外光电传感装置通过UV光纤连接。

更进一步地，所述数据分析处理系统主要由基于FPGA的采集电路和基于DSP的嵌入式系统组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：首次将紫外光电检测原理应用于弓网燃弧检测技术上，将弓网燃弧发出的特定波长作为其检测特征。通过对发生弓网燃弧时发出的紫外光进行检测，从而判断是否有弓网燃弧的产生，并根据相应的算法计算出燃弧时间及强度等具体参数，并且通过既有数据库对燃弧地点进行定位，方便以后线路的维护和改造。使用UV光纤传输紫外光信号，从而可将紫外传感器安放至车体内，大大减少了传感器安装在车顶受到强电压、强磁场、噪声以及其他气候条件的影响，具有较高的检测精度和可靠性。另外，设备的后端数据处理采用嵌入式系统，代替了传统的工控机系统，使设备使用起来更加便携和可靠，具有较强的便携性和设备可靠性，功能扩展及维护也更加方便。采用紫外线采集透镜组采集微弱紫外光，能最大程度收集到燃弧发射出的紫外光子。结合既有数据库定位信息，能将燃弧发生地点精确定位。

附图说明

图1为本发明非接触式弓网燃弧检测系统的原理方框图。

图中：1-光学成像测量装置，2-数据分析处理系统，3-紫外传感器，4-UV光纤，5-采集电路，6-嵌入式系统。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。