CN206178085U - 一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置 - Google Patents

Abstract

一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置，在机车的顶部安装有绝缘子，绝缘子上安装有受电弓，机车主电路通过受电弓从电网取电；在机车容易发生绝缘失效的机车车顶绝缘子的侧面设置紫外传感器，紫外传感器与绝缘子之间采取非接触的安装方式；在机车车厢内设有紫外光检测控制器，紫外光检测控制器与紫外传感器通过信号传输线通讯；由紫外传感器采集机车车顶绝缘子所发出的紫外光信号，并将所检测到的紫外光子数作为信号源进行转换为脉冲信号，再通过信号传送线传送到控制器，经控制器进行信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与控制器内的标准阈值进行比较统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度分级来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况。

Description

一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置

技术领域

本实用新型涉及到一种轨道交通的检测部件装置，具体涉及一种机车车顶的绝缘子检测装置，用于对机车车顶绝缘子绝缘性能进行适时检测，属轨道交通部件设备监测控制技术领域。

背景技术

近年来，我国高铁、重载机车取得了大力发展，电气化铁路总线路长度遥遥领先其他国家。

作为电气化铁路，机车的车载电气部件是机车最为重要的部分之一，机车车载电气部件的绝缘好与坏至关重要，其部件的绝缘劣化直接导致安全系数、运输效率的降低。比如，目前电气化铁路运营时间已长达几十年，即使高铁如武广线路也已运行数年；而作为线路运行的机车车载电气***是机车电气化驱动的关键***部件，这些电气***部件也都慢慢进入老化期，这时需要不断地对车载电气设备，尤其是受电弓和车顶绝缘子、车内的逆变器，车载变压器、主控制器和电机等重要电气部件进行绝缘性能检测，以防车载电气设备因为绝缘老化而出现故障；可是目前对于车载电气设备的绝缘检测仍主要通过人工观察或通过兆欧表等工具以定期检修的方式进行，这种方式耗费的人力物力大，而且极易出现漏检、错检，且设备劣化状态没有评判依据，也没有长期监测的方法，这样长期下去，很容易出现运行故障，线路或机车的电气设备老化会导致绝缘故障；例如电力机车车顶高压设备为户外安装设备，要求25kv 高压电气设备与机车车顶有足够的高压绝缘性能， 以防止由于雨雪等恶劣天气的侵害及雷电大气过电压的袭击。如果机车车顶高压设备发生故障或因其它原因造成高压设备故障， 由于无法判断故障情况，一旦再次升起受电弓，将导致高压放电、接地，轻则造成受电弓滑板与接触网粘接，重则烧断接触网。2006 年底，洛阳机务段机车就因为下雪，车顶绝缘降低，车顶放电，造成大量机车趴窝，几乎使西陇海线铁路运输瘫痪，严重干扰了铁路运输。因此急需开发一种电力机车载电气设备在线绝缘性能的有效检测方法及装置。

通过专利检索没发现有与本实用新型相同技术的专利文献报道，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201510312179.9，名称为“基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***” 的发明专利，该专利公开了一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，该***包括数据采集模块、通信模块和控制终端，所述数据采集模块包括依次连接的紫外光传感器、光电转换单元、模数转换单元、主控制器；所述光电转换单元和模数转换单元之间设有反向比例放大电路和高通滤波器，紫外光传感器接收到紫外光脉冲，经光电转换模块转换为负向的电流脉冲信号，经前置反向比例放大电路，得到正向电压信号，正向电压信号通过高通滤波器滤除低频干扰；进行模数转换后将信号送至装置主控制器。通过采用先进的紫外光传感技术，可以实现对配网设施故障隐患的主要表现形式之一的局放闪络提前把控和预警。

2、专利号为CN201310327941.1，名称为“非接触式紫外脉冲放电监测装置” 的发明专利，该专利公开了一种非接触式紫外脉冲放电监测装置，包括传感器组、与传感器组相连的信号调理单元、与信号调理单元相连的微处理器，所述微处理器上还连接有供电单元、存储单元、显示单元和控制单元，所述微处理器上还连接有通讯单元和GPS定位单元，所述传感器组包括紫外线传感器。该实用新型通过紫外线传感器对放电情况进行监测、通过通讯单元进行远程通讯、通过GPS定位单元定位，不受高频干扰，且能够在局部放电击穿绝缘、破坏电力设备之前发现放电，及时报警和采取措施，保障电力***的稳定和安全，具有灵敏度高、体积小、便于携带等优点。

3、专利号为CN201010244378.8， 名称为“紫外法电力电缆在线状态监测评估仪”的发明专利，该专利公开了一种紫外法电力电缆在线状态监测评估仪，由局部放电紫外检测单元、绝缘介质参数测量单元、温度检测单元、中央控制处理单元、GSM数据通信单元和电源管理电路构成；局部放电紫外检测单元的输出端和绝缘介质参数测量单元的输出端以及温度检测单元的输出端分别与中央控制处理单元的输入端连接；中央控制处理单元的输出端通过CAN总线与GSM数据通信单元的输入端连接；电源管理电路的输出端分别与局部放电紫外检测单元、绝缘介质参数测量单元、温度检测单元、中央控制处理单元以及GSM数据通信单元的电源端连接。评估以在线检测埋地下电缆温度、局部放电、介质特性变化及环境状况等参数，具有检测效果可靠灵敏、检测成本较低的优点。

所以上述这些专利虽然都涉及到利用紫外光进行监测，并提出了一些具体的监测方法，但是都没有提出如何利用紫外光电晕技术对机车车顶绝缘子进行绝缘检测和控制的方法及装置，更未提出如何针对机车车顶绝缘子所发出的紫外光进行区别检测，从而有效区分正常的紫外光放电和绝缘失效的紫外光放电，而现有的机车车顶绝缘子都在较为恶劣的工况场所工作，很容易出现绝缘性能下降导致产生一些紫外光放电的现象，但这并不表示其部件的绝缘已经失效，所以直接采用现有的紫外光技术直接用来检测车载电气设备，会经常容易出现误报，这将直接影响车辆的运行，导致车辆的安全系数真实性、运输效率的降低，所以仍有待进一步加以改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有机车车顶绝缘子绝缘性能状况检测所存在的问题，提出一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置，该种机车车顶绝缘子紫外光检查装置具有能详细检测机车车载电气设备绝缘状态的监测功能，区别正常的紫外光放电和危险的紫外光放电，这样可以提前预判机车车载电气设备绝缘部件是否真实存在故障隐患、何种程度的故障隐患，也可以做到更进一步的机车车载电气设备***寿命分析。

为了达到这一目的，本实用新型提供了一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置，在机车的顶部安装有绝缘子，绝缘子上安装有受电弓，机车主电路通过受电弓从电网取电；在机车容易发生绝缘失效的机车车顶绝缘子的侧面设置紫外传感器；在机车车厢内设有紫外光检测控制器，紫外光检测控制器与紫外传感器之间通过信号传输线通讯；由紫外传感器适时采集机车车顶绝缘子所发出的紫外光信号，并将所检测到的紫外光子数作为信号源进行整理后转换为脉冲信号，再通过信号传送线传送到控制器，与设定在控制器内的标准阈值进行比较来统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度分级来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况。

进一步地，紫外传感器与绝缘子之间采取非接触的安装方式，紫外传感器与机车车顶绝缘子的离开的直线距离在200-500mm以外，以保证所安装紫外传感器不对车顶绝缘子形成干扰。

进一步地，紫外传感器设置在容易发生绝缘失效的机车车顶绝缘子的背面部位（机车行进方向的背面），因为绝缘子最容易出现绝缘老化或污物导致绝缘破坏的位置就是绝缘子的背面。

进一步地，紫外传感器设置在机车车顶绝缘子的正反两面，以确保机车正反两面行走都能准确进行监测。

进一步地，脉冲数的密集程度分级设定为四级，分别为良好、合格、不良和更换四个等级；四个等级所对应的紫外光子数范围值如下表：

紫外光子数	绝缘状态等级
		0-10个/min	良好
10-20个/min	合格
		20-200个/min	不良
200个/min以上	更换

其中，将“良好”、“合格”两个等级表示机车车载电气设备绝缘部分虽已经发生了紫外光现象，但尚属于允许的范围之内；在所检测到的紫外光子数在20-200个/min“不良”等级时，表示机车车载电气设备绝缘部分已经接近损坏，需要引起注意，这时将通过信号传送进行报警；在所检测到的紫外光子数在200个/min以上“更换”等级时，表示机车车载电气设备绝缘部分已经破坏，必须马上进行更换，否则将出现事故，这时也将通过信号传送进行报警。

进一步地，所述的紫外传感器传送信号通过16通道数字信号，以信号频率小于2K，电平8—14V，最小脉宽大于100us的方式，隔离传输到控制器；控制器同时采集2路电压输入模拟量（0—5V），1路电流模拟量(0—20mA)；经控制器进行信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，再将紫外传感器传送过来的脉冲信号与在控制器内设置的标准阀值进行比较，以此判断紫外传感器检测到的放电信号是否符合绝缘安全要求。

进一步地，所述的经控制器信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理是将紫外传感器获取的紫外光子数信号先通过信号转换装置转换为脉冲信号，再通过滤波放大装置进行处理。

本实用新型的优点在于：

本实用新型利用紫外电晕检测机车车载电器部件绝缘性能，由紫外传感器适时检测机车车载电气设备绝缘部分放电所发出的紫外光信号，并将放电紫外光信号转换为脉冲信号，经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况，具有能详细检测机车车载电气设备绝缘状态的监测功能，且通过分级能区别正常的紫外光放电和危险的紫外光放电，可以提前预判机车车载电气设备绝缘部件是否真实存在故障隐患、何种程度的故障隐患，也可以做到更进一步的机车车载电气设备***寿命分析。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的原理示意图；

图2是本实用新型的硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本实用新型。

实施例一

通过附图1和2可以看出，本实用新型是一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置，在机车1的顶部安装有绝缘子2，绝缘子2上安装有受电弓3，机车主电路5通过受电弓3从电网4取电；其特征在于，在机车1容易发生绝缘失效的机车车顶绝缘子2的背面部位（机车行进方向的背面），设置紫外传感器6，因为绝缘子6最容易出现绝缘老化或污物导致绝缘破坏的位置就是绝缘子的背面，采取非接触的安装方式，离开绝缘子在200-500mm的距离安装紫外传感器，由紫外传感器适时采集机车车顶绝缘子所发出的紫外光信号，并将所检测到的紫外光子数作为信号源进行整理后转换为脉冲信号，再通过信号传送线7传送到控制器8，经控制器8进行信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定在控制器内的标准阈值进行比较来统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度分级来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况。

脉冲数的密集程度分级设定为四级，分别为良好、合格、不良和更换四个等级；四个等级所对应的紫外光子数范围值如下表：

紫外光子数	绝缘状态等级
		0-10个/min	良好
10-20个/min	合格
		20-200个/min	不良
200个/min以上	更换

其中，将“良好”、“合格”两个等级表示机车车载电气设备绝缘部分虽已经发生了紫外光现象，但尚属于允许的范围之内；在所检测到的紫外光子数在20-200个/min“不良”等级时，表示机车车载电气设备绝缘部分已经接近损坏，需要引起注意，这时将通过信号传送进行报警；在所检测到的紫外光子数在200个/min以上“更换”等级时，表示机车车载电气设备绝缘部分已经破坏，必须马上进行更换，否则将出现事故，这时也将通过信号传送进行报警。

如附图2所示，所述的紫外传感器传送信号通过16通道数字信号，以信号频率小于2K，电平8—14V，最小脉宽大于100us的方波脉冲信号，隔离传输到STM32微控制器；控制器同时采集2路电压输入模拟量（0—5V），1路电流模拟量(0—20mA)的3路模拟量信号；再将紫外传感器传送过来的脉冲信号与在控制器内设置的标准阀值进行比较，以此判断紫外传感器检测到的放电信号是否符合绝缘安全要求，并将结果通过USB接口通讯上传，同时通过显示屏显示；当所比较的数据超出所允许的范围，到达“不良”等级时，将自动接通报警***，实施报警。STM32微控制器由锂电池或87-137V的直流供电，同时通过触摸式控制按键控制。

实施例二

实施例二与实施例一的基本原理一样，只是结构有所不同，在车顶绝缘子的正反两面分别设置紫外传感器，利用紫外传感器监测车载电气主控制柜的各种电气部件，当车载电气主控制柜内的电器部件发出紫外光时，紫外传感器适时采集紫外光信号，并将两个紫外传感器所采集的紫外光信号的紫外光子数转换成脉冲信号，再分别传送到控制器，经控制器进行信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定在控制器内的标准阈值进行比较来统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度分级来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况。

脉冲数的密集程度分级设定为四级，分别为良好、合格、不良和更换四个等级；四个等级所对应的紫外光子数范围值如下表：

紫外光子数	绝缘状态等级
		0-10个/min	良好
10-20个/min	合格
		20-200个/min	不良
200个/min以上	更换

其中，将“良好”、“合格”两个等级表示机车车载电气设备绝缘部分虽已经发生了紫外光现象，但尚属于允许的范围之内；在所检测到的紫外光子数在20-200个/min“不良”等级时，表示机车车载电气设备绝缘部分已经接近损坏，需要引起注意，这时将通过信号传送进行报警；在所检测到的紫外光子数在200个/min以上“更换”等级时，表示机车车载电气设备绝缘部分已经破坏，必须马上进行更换，否则将出现事故，这时也将通过信号传送进行报警。

上述所列实施例，只是结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的优点在于：

本实用新型利用紫外电晕检测机车车载电器部件绝缘性能，由紫外传感器适时检测机车车载电气设备绝缘部分放电所发出的紫外光信号，并将放电紫外光信号转换为脉冲信号，经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况，具有能详细检测机车车载电气设备绝缘状态的监测功能，且通过分级能区别正常的紫外光放电和危险的紫外光放电，可以提前预判机车车载电气设备绝缘部件是否真实存在故障隐患、何种程度的故障隐患，也可以做到更进一步的机车车载电气设备***寿命分析。具有以下一些特点：

1、采用紫外脉冲法进行非接触式绝缘检测；

2、采用分等级区分紫外光信号，实现高压绝缘设备的早期故障预警。

3、装置可通过WIFI数据传输。

4、FTP服务器安装的数据分析软件可直观的了解被试件的绝缘状态。

5、通过对大量检测数据的统计分析研究，寻找出紫外光的放电规律，总结出四种等级的标准值，作为对被试绝缘子绝缘状态的定量诊断依据。

Claims (4)

1.一种机车车顶绝缘子紫外光检查装置，在机车的顶部安装有绝缘子，绝缘子上安装有受电弓，机车主电路通过受电弓从电网取电；其特征在于：在机车容易发生绝缘失效的机车车顶绝缘子的侧面设置紫外传感器；在机车车厢内设有紫外光检测控制器，紫外光检测控制器与紫外传感器之间通过信号传输线通讯；由紫外传感器适时采集机车车顶绝缘子所发出的紫外光信号，并将所检测到的紫外光子数作为信号源进行整理后转换为脉冲信号，再通过信号传送线传送到控制器，与设定在控制器内的标准阈值进行比较来统计脉冲数，根据统计脉冲数的密集程度分级来判断车载电气设备监测位置的绝缘情况。

2.如权利要求1所述的机车车顶绝缘子紫外光检查装置，其特征在于：紫外传感器与绝缘子之间采取非接触的安装方式，紫外传感器与机车车顶绝缘子的离开的直线距离在200-500mm，以保证所安装紫外传感器不对车顶绝缘子形成干扰。

3.如权利要求1所述的机车车顶绝缘子紫外光检查装置，其特征在于：紫外传感器设置在容易发生绝缘失效的机车车顶绝缘子的背面部位。

4.如权利要求1所述的机车车顶绝缘子紫外光检查装置，其特征在于：紫外传感器设置在机车车顶绝缘子的正反两面。