[发明专利]一种弓网燃弧发生时牵引电流扰动量的获取方法及燃弧检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及接触网检测技术领域，尤其涉及一种弓网燃弧检测装置及受流质量评估方法。

背景技术

接触网作为牵引供电系统中重要的组成部分，而受电弓是电力列车获取电能的关键组成部件，其接触网和受电弓良好的动态接触性能是保证电力列车正常运行的前提保障。但接触网和受电弓良好机械接触受约于其它很多因素，如接触网悬挂、接触线材质、受电弓滑板缺陷以及轨道不平顺等。若存在上述影响因素，使接触线与受电弓接触面稍有不良接触，弓网之间就可能产生燃弧。该放电现象的产生不仅恶化弓网受流之间的质量，而且对接触线和受电弓滑板造成电气磨耗，极大的减少了使用寿命。如何对接触网和受电弓受流质量实时在线检测监测，及时掌握真实弓网之间的运行状态和各项指标就显得非常必要。

调研国内成熟的检测技术发现，弓网动态关系检测大都采用传统的基于在受电弓滑条上安装力传感器的方式来实现。通过弓网接触压力参数评估弓网受流质量的优劣。但由于测量接触压力的方式改变了受电弓原有的结构，因此弓网接触压力不能真实准确地反映弓网动态关系。

另外，国外成熟的检测技术对弓网动态关系的检测大都检测弓网之间产生的燃弧。如日本、意大利相继都采用了燃弧检测方法。但目前只实现了弓网燃弧的检测，没有关联相关的电气参量，如牵引电流、弓网运行热图像等，来辅助分析弓网动态关系。

但是国内外对弓网燃弧的研究都仅局限于燃弧率的检测，而燃弧率是线路整体宏观指标，对于接触网线路局部情况很难有效反映，对于接触网检修的针对性较差，效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种弓网燃弧发生时牵引电流扰动量的获取方法，在弓网燃弧的检测过程中能够关联相关的电气参量来辅助分析弓网动态关系，可以局部衡量弓网的受流质量，对接触网线路局部的燃弧情况实现有效反映。本发明还提供了一种燃弧弓网燃弧检测装置，实现了不改变受电弓原有的结构，真实准确地反映弓网动态关系。

本发明提供的弓网燃弧发生时牵引电流扰动量的获取方法包括：

步骤1：同步采集列车牵引电流信号与弓网燃弧电信号，并对牵引电流信号进行EMD分解，除去牵引电流中的趋势项；

步骤2：设置时间窗，对去趋势后的牵引电流信息进行加窗，计算每个时间窗中的电流信号的小波包奇异熵值；

步骤3：根据弓网燃弧电信号将时间划分为燃弧发生前、燃弧发生时及燃弧发生后三个时段；

步骤4：计算燃弧发生前时段中各时间窗中电流信号的小波包奇异熵值的均值W_E^(a)；计算燃弧发生时时段中各时间窗中电流信号的小波包奇异熵值的均值W_E^(b)；以及计算燃弧发生后时段中各时间窗中电流信号的小波包奇异熵值的均值W_E^(c)；

步骤5：再对均值W_E^(a)与均值W_E^(c)求均值，得到参考值W_E^(dref)；

步骤6：利用公式计算燃弧发生时牵引电流的扰动量。

步骤2中对去趋势后的牵引电流信息进行加窗的步骤进一步包括：第1个时间窗C₁从起始时间点的牵引电流值起，顺序取ω个时间点的牵引电流值，第2个时间窗C₂从(起始时间点+δ)的牵引电流值起，顺序取ω个时间点的牵引电流值，第3个时间窗从(起始时间点+2×δ)的牵引电流值起，顺序取ω个时间点的牵引电流值，以此类推，第N_T个时间窗C_NT从(起始时间点+(N_T-1)×δ)的牵引电流值起，顺序取ω个时间点的牵引电流值；其中δ为时间窗的滑动步长因子，ω为时间窗的窗宽因子,δ、ω均为非零自然数。

步骤2中计算每个时间窗中的电流信号的小波包奇异熵值的步骤进一步包括：

对某时间窗C_q内的牵引电流信号进行j层小波包分解，将第j层的2^j个子信号组成一个m行，n列的矩阵D_m×n，其中m＝2^j，n＝ω；j为非零自然数；1≤q≤N_T；

对矩阵D_m×n进行奇异值分解，得到矩阵D_m×n奇异值；令(i＝1,2,…,l)，是矩阵D_m×n奇异值中的非零奇异值，l为非零自然数；