CN105004974A - 动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统，该方法包括：实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，并进行保存；根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。本发明能够实时检测动车组车顶高压绝缘子绝缘性能，提高检测的可靠性和准确性，确保列车运行安全。

Description

动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统

技术领域

本发明涉及列车绝缘检测领域，尤其涉及一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统。

背景技术

动车组车顶高压系统是列车能量供给的核心，其电气安全性直接关系到高速列车的安全、稳定运行。由于车顶高压系统的部件多裸露在车体外部，一方面：受列车车体振动、高速列车风的吹拂、弓网电弧的辐射等因素的影响，车顶高压系统的绝缘部件发生老化、裂解，绝缘性能降低；另一方面：由于受雨雪、线路煤灰、金属粉尘等污秽的侵蚀，高压部件表面污秽粘附、绝缘本体受潮，导致绝缘性能急剧下降。高压系统部件污秽、受潮、绝缘性能下降，轻则导致绝缘子沿面闪络，接触网对车体短路，牵引变电所隔离开关跳闸，重则引发车顶高压互感器爆裂，接触网导线烧断，造成严重的行车事故。可见，受电弓支撑绝缘子是动车组车顶高压系统的薄弱环节，对车顶高压绝缘子绝缘性能的实时检测对列车的安全、稳定运行极为重要。

目前，既有线上利用机车高压互感器产生高压加载在高压系统上，通过观测二次侧的电压来判断绝缘是否可靠。该方法简洁，便于现场测试，但受线路运行气候环境的影响，判断阈值变化太大，容易出现误报或漏报；同时由于动车组列车车顶高压电缆多，线路长，电容量大，车顶高压互感器的容量无法满足高速列车的需求；而且这种检测装置和方法只能检测车顶高压系统当前时刻绝缘性能，并不能实现车顶高压绝缘子绝缘性能的实时检测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统，以提高检测的可靠性和准确性，确保列车运行安全。

根据本发明的一个方面，提供了一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法，该方法包括：

实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，并进行保存；

根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；

根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

其中，所述根据绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态，包括：

分别将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较；

根据比较结果，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

其中，所述方法还包括：

实时获取所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据，并进行保存；

根据所述当前温度数据和湿度数据对所述泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行调整。

其中，所述方法还包括：

根据绝缘子的当前绝缘状态，判断所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角是否大于预设阈值；

当所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，发出报警信息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统，该系统包括：

泄漏电流采集模块，用于实时采集流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流；

电压采集模块，用于实时采集所述绝缘子两端的电压；

中央处理器，用于实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；

所述中央处理器，还用于根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

其中，所述中央处理器包括：

比较单元，用于将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较；

判定单元，用于根据所述比较单元的比较结果，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

其中，所述系统还包括：

温湿度采集模块，用于实时采集所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据；

所述中央处理器还包括：

阈值调整单元，用于实时获取所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据，根据实时采集的温度数据和湿度数据对所述泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行调整。

其中，所述中央处理器还包括：

判断单元，用于根据绝缘子的当前绝缘状态，判断所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角是否大于预设阈值；

报警信息发送单元，用于当所述判断单元的判断结果为所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，发出报警信息。

其中，所述系统还包括：

声光报警模块，用于接收到所述报警信息发送单元发送的报警信息后，进行声光报警。

其中，所述系统还包括：

存储模块，用于保存所述绝缘子泄漏电流、绝缘子两端的电压、阻抗相位角、绝缘子周围的温度数据和湿度数据以及绝缘子发生闪络的时间。

本发明的有益效果为：

本发明提供的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统，能够实时检测动车组车顶受电弓支撑绝缘子绝缘性能，避免检测盲区；以绝缘子泄露电流和阻抗相位角为绝缘性能评估的因素，避免了单一因素检测的不确定性；能够适应动车组长距离、跨越气候变化较大的地域环境，可以根据绝缘子附近环境温度和湿度数据调整泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值，改善检测系统工作的可靠性和检测的准确性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提出的一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提出的一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统的结构框图；

图3为本发明另一实施例提出的一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1示出了本发明实施例提出的一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法的流程图。

参照图1，本发明实施例提出的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法包括：

S11、实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，并进行保存；

S12、根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；

S13、根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

本发明提出的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法，能够实时检测动车组车顶受电弓支撑绝缘子绝缘性能，避免检测盲区，而且以绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角为绝缘性能评估的因素，避免了单一因素检测的不确定性，提高检测的可靠性和准确性，确保列车运行安全。

在本发明实施例中，步骤S13中根据绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态，进一步包括以下步骤：

分别将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较；

根据比较结果，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

本发明实施例将绝缘子泄漏电流有效值、泄露电流和网压间阻抗相位角作为确定绝缘子绝缘状态的判定依据，通过将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较，实现动车组车顶高压绝缘子绝缘状态的实时检测，避免了单一因素检测的不确定性。

本发明实施例中，所述动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法还包括以下步骤：

实时获取所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据，并进行保存；

根据所述当前温度数据和湿度数据对所述泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行调整。

为了实现在天气变化较大的环境中对动车组车顶高压绝缘子绝缘性能的实时检测，本发明通过同时检测绝缘子预设范围环境温度和湿度，按照预设策略在预设范围内自动调整泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值，从而能够更准确的判定绝缘子的绝缘状态，改善检测系统工作的可靠性。

本发明实施例中，所述动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法还包括以下步骤：

根据绝缘子的当前绝缘状态，判断所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角是否大于预设阈值；

当所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，发出报警信息。

本发明能够对列车车顶受电弓支撑绝缘子绝缘性能进行实时检测，在绝缘性能下降到一定程度，可使得绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，给出报警信息，提示乘务人员采取相应措施，抑制闪络的发生或减小闪络发生几率，确保列车运行安全。

图2示出了本发明实施例提出的一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统的结构框图。

参照图2，本发明实施例提出的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统包括泄漏电流采集模块201、电压采集模块202以及中央处理器203，其中：

所述泄漏电流采集模块201，用于实时采集流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流；

所述电压采集模块202，用于实时采集所述绝缘子两端的电压；

所述中央处理器203，用于实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；

所述中央处理器203，还用于根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

进一步地，所述中央处理器包括：

比较单元，用于将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较；

判定单元，用于根据所述比较单元的比较结果，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

其中，泄漏电流采集模块可采用罗氏线圈和电流变换电路实现，电压采集模块可采用电压互感器和电压变送器实现，泄漏电流采集模块和电压采集模块通过模拟量输入模块与中央处理器连接。

本发明另一实施例提供的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统，如图3所示，还包括：

温湿度采集模块204，用于实时采集所述绝缘子周围环境的温度数据和湿度数据；

其中，温湿度采集模块可采用温湿度传感器和温湿度变送器实现，温湿度采集模块通过模拟量输入模块与中央处理器连接。

进一步地，所述中央处理器203还包括：

阈值调整单元，用于实时获取所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据，根据实时采集的温度数据和湿度数据对所述泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行调整。

本发明实施例中，所述中央处理器203还包括：

判断单元，用于根据绝缘子的当前绝缘状态，判断所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角是否大于预设阈值；

报警信息发送单元，用于当所述判断单元的判断结果为所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，发出报警信息。

本实施例中，由罗氏线圈、电压互感器和温湿度传感器检测的泄露电流、绝缘子两端的电压和绝缘子周围环境的温度和湿度信号经采集和处理后，得到当前时刻泄露电流有效值和阻抗相位角，根据当前的温度和湿度自动调整泄露电流和阻抗相位角阈值，通过两者间比较判断绝缘子当前的绝缘状态，根据绝缘子的当前绝缘状态以及泄露电流、阻抗相位角的变化趋势判断是否会发生闪络，若闪络发生的几率较大，立即发出报警信息。

本发明实施例提供的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统，进一步包括：

声光报警模块205，用于接收到所述报警信息发送单元发送的报警信息后，进行声光报警，以提示乘务人员采取相应措施，抑制闪络的发生或减小闪络发生几率，确保列车运行安全。

具体的，中央处理器通过数字量输出模块与声光报警模块相连接，将报警信息发送到声光报警模块，进行声光报警。

本发明实施例提供的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统，进一步包括：

存储模块206，用于保存所述绝缘子泄漏电流、绝缘子两端的电压、阻抗相位角、绝缘子周围的温度数据和湿度数据以及绝缘子发生闪络的时间。

具体的，所述存储模块可以为U盘、硬盘等存储设备。

中央处理器自动将运行过程中检测到的绝缘子泄漏电流、绝缘子两端的电压、阻抗相位角、绝缘子周围的温度数据和湿度数据以及绝缘子发生闪络的时间等信息保存到存储模块，以便于后续的数据统计及分析。考虑到绝缘子发生闪络是逐渐累积的缓慢变化过程，数据保存的周期可设定为1秒。

此外，本发明实施例提出的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统，进一步包括：

人机交互模块207，用于实现检测过程中检测系统与乘务人员的人机交互。

综上所述，本发明实施例提供的动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法及系统具体以下有益效果：

(1)能够实时检测动车组车顶受电弓支撑绝缘子绝缘性能，避免检测盲区；

(2)以绝缘子泄露电流和阻抗相位角为绝缘性能评估的因素，避免了单一因素检测的不确定性；

(3)能够适应动车组长距离、跨越气候变化较大的地域环境，可以根据绝缘子附近环境温度和湿度调整泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值，改善检测系统工作的可靠性和检测的准确性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测方法，其特征在于，所述方法包括：

实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，并进行保存；

根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；

根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态，包括：

分别将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较；

根据比较结果，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时获取所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据，并进行保存；

根据所述当前温度数据和湿度数据对所述泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行调整。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据绝缘子的当前绝缘状态，判断所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角是否大于预设阈值；

当所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，发出报警信息。

5.一种动车组车顶高压绝缘子绝缘性能实时检测系统，其特征在于，所述系统包括：

泄漏电流采集模块，用于实时采集流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流；

电压采集模块，用于实时采集所述绝缘子两端的电压；

中央处理器，用于实时获取流经动车组车顶高压绝缘子的泄漏电流和所述绝缘子两端的电压，根据所述泄漏电流以及所述绝缘子两端的电压，计算绝缘子泄漏电流有效值以及电压与泄漏电流间的阻抗相位角；

所述中央处理器，还用于根据所述绝缘子泄漏电流有效值和阻抗相位角，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中央处理器包括：

比较单元，用于将所述绝缘子泄漏电流有效值和所述阻抗相位角与泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行比较；

判定单元，用于根据所述比较单元的比较结果，确定动车组车顶高压绝缘子的当前绝缘状态。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

温湿度采集模块，用于实时采集所述绝缘子周围环境的温度数据和湿度数据；

所述中央处理器还包括：

阈值调整单元，用于实时获取所述绝缘子周围环境的当前温度数据和湿度数据，根据实时采集的温度数据和湿度数据对所述泄漏电流预设阈值和阻抗相位角预设阈值进行调整。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中央处理器还包括：

判断单元，用于根据绝缘子的当前绝缘状态，判断所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角是否大于预设阈值；

报警信息发送单元，用于当所述判断单元的判断结果为所述绝缘子泄露电流有效值和阻抗相位角大于预设阈值时，发出报警信息。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

声光报警模块，用于接收到所述报警信息发送单元发送的报警信息后，进行声光报警。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

存储模块，用于保存所述绝缘子泄漏电流、绝缘子两端的电压、阻抗相位角、绝缘子周围环境的温度数据和湿度数据以及绝缘子发生闪络的时间。