CN207908574U - 接触网电压非接触式测量设备 - Google Patents

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张文轩
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盛良
王婧
王燕国
周威
汪海瑛
李艳龙
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Abstract

本实用新型提供了一种接触网电压非接触式测量设备,该设备包括:非接触式电场耦合传感器,设置在接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路周围的电场分布均匀区域,用于在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号;显示装置,与所述非接触式电场耦合传感器连接,用于接收非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,显示根据所述电场强度信号确定的接触网电压。上述技术方案提高了接触网电压检测和维护的安全性、便利性。

Description

接触网电压非接触式测量设备
技术领域
本实用新型涉及电气化铁道接触网检测技术领域,特别涉及一种接触网电压非接触式测量设备。
背景技术
接触网电压是电气化铁路牵引供电***能力的重要指标,接触网电压过高影响电气绝缘性能;接触网电压过低,负载设备无法正常工作;接触网电压中谐波成分影响牵引供电***的稳定性及运行质量,因此接触网电压是一项重要的技术指标。
目前,电气化铁路传统采用的电压互感器包括电磁式电压互感器(PT)和电容式电压互感器(CVT),两种互感器需要连接带电体,互感器顶部与带电体形成等电势,且传感器体积大、重量大、绝缘要求高,不利于维修。
现有采用的传统电压互感器的检测方法存在如下问题,主要表现在:
(1)电气不安全,采用绝缘材料实现高压电气绝缘,受到外部环境、制作工艺、运行老化等影响,易发生高压击穿问题;
(2)难于维护,安装在车辆、线路、检测***后需进行周期性测试,受安装环境及安全性要求,周期测试难于实现,存在较多维护缺失;
(3)体积大、重量大,传统电压互感器大量采用绝缘材料,为增大爬电距离,伞裙面积大,重量大。
综上,现有采用的传统电压互感器的检测方案已经不能满足接触网电压检测、安全运用的需求。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种接触网电压非接触式测量设备,用以提高接触网电压检测和维护的安全性、便利性,该设备包括:
非接触式电场耦合传感器,设置在接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路周围的电场分布均匀区域,用于在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号;
显示装置,与所述非接触式电场耦合传感器连接,用于接收非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,显示根据所述电场强度信号确定的接触网电压。
与现有技术中利用需要连接带电体的传统电压互感器,互感器顶部与带电体形成等电势,进行接触网电压的检测方案相比较,本实用新型实施例提供的技术方案,首先,在无需与接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路接触的情况下,利用电场耦合原理,在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号,电气绝缘安全性高,频率响应宽,装置体积小,重量轻。然后,显示装置接收非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,显示根据电场强度信号确定的接触网电压,提高了接触网电压检测和维护的安全性、便利性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
图1是本实用新型实施例中接触网电压非接触式测量设备的结构示意图;
图2是本实用新型实施例中平板电极式耦合传感器的结构示意图;
图3是本实用新型实施例中对非接触式电场耦合传感器进行标定的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施方式和附图,对本实用新型做进一步详细说明。在此,本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型,但并不作为对本实用新型的限定。
由于发明人考虑到了现有技术中存在的技术问题,一种接触网电压非接触式电压测量方案,该方案主要包括:通过对接触网检测车车顶高压设备、动车组(电力机车)高压设备、接触网周围电场分析,选取电场分布均匀区域,在保障电气绝缘距离条件下,安装非接触式电场耦合传感器;根据电场分布原理,对数据采集***采集的传感器输出的信号进行分析,得出接触网电压,通过显示装置进行显示。本实用新型的接触网电压非接触测量方法及设备,利用电场耦合原理,采用非接触式电场耦合传感器,电气绝缘安全性高,频率响应宽,装置体积小,重量轻,为接触网电压的测量提供了一种可靠的技术手段,提升了供电设备检测的安全性、效率和便利性。下面对该方案做详细介绍如下。
图1是本实用新型实施例中接触网电压非接触式测量设备的结构示意图,如图1所示,该设备包括:
非接触式电场耦合传感器1,设置在接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路周围的电场分布均匀区域,用于在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号;
显示装置2,与所述非接触式电场耦合传感器连接,用于接收非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,显示根据所述电场强度信号确定的接触网电压。
与现有技术中利用需要连接带电体的传统电压互感器,互感器顶部与带电体形成等电势,进行接触网电压的检测方案相比较,本实用新型实施例提供的技术方案,首先,在无需与接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网接触的情况下,利用电场耦合原理,在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号,电气绝缘安全性高,频率响应宽,装置体积小,重量轻。然后,显示装置接收非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,显示根据所述电场强度信号确定的接触网电压,提高了接触网电压检测和维护的安全性、便利性。
具体实施时,本实用新型实施例提供的方案中,非接触式电场耦合传感器耦合感应电场强度信号,可以利用一个其他设备(例如一个数据采集分析装置)根据所述电场强度信号,以及电场强度信号与电压的关系,确定接触网电压(具体如何确定详见下文关于其他设备:数据采集分析装置的介绍),通过显示装置显示根据所述电场强度信号确定的接触网电压。目前非接触式电场耦合传感器是应用在气象或地质勘探领域,与现有技术中利用需要连接带电体的传统电压互感器,互感器顶部与带电体形成等电势,进行接触网电压的检测方案相比较,通过上述非接触式电场耦合传感器耦合感应电场强度信号,根据耦合感应电场强度信号确定接触网电压并显示的方式,是重大的突破,具有重大的意义。
在一个实施例中,上述其他设备可以是一数据采集分析装置,该设备根据所述电压信号,确定接触网电压,通过上述显示装置显示,以便工作人员及时了解接触网电压情况,提高安全性。具体实施时,数据采集分析装置可以根据检测的电压信号,以及预先存储的接电场强度信号与电压的关系,确定接触网电压。
具体实施时,电场强度信号与电压的关系可以是预先存储的,该关系可以以表格、图表或数学模型的形式存储,上述数据采集分析装置确定接触网电压的方法可以是:接收到耦合感应电场强度信号后,将耦合感应电场强度信号在电场强度信号与电压的关系中进行匹配,找到耦合感应电场强度信号对应的电压,即为接触网电压。
具体实施时,能表示接触网电压的有三个场景:①接触网检测车车顶高压设备附近,②电力机车高压设备附近,以及③接触网线缆周围。具体地,接触网电压涉及的①接触网检测车车顶高压设备、②电力机车高压设备是由于车辆受电弓升起与接触网形成等电位,该位置电压等同于接触网电压。另外,③接触网是铁路供电专业术语,是指为铁路供电的在轨道上方的线索,其所有线索及与之相连的金属体(如受电弓)均会形成等电势体。因此,以上①、②和③的电压均能代表接触网电压。
基于以上陈述,具体实施时,非接触式电场耦合传感器1可以设置的场景可以包括三个:①接触网检测车车顶高压设备、②电力机车高压设备或③接触网。这个三个位置是使用场景不同,均只安装1个。如在接触网检测车上使用,就安装在接触网检测车车顶高压设备带电体低压侧附近;如在电力机车上使用,就安装在电力机车高压设备带电体低压侧附近;如在接触网附近用,就安装在接触网周围,例如带电体低压侧绝缘子处。
具体实施时,非接触电场耦合传感器与上述“①接触网检测车车顶高压设备、②电力机车高压设备和③接触网”不连接,是指在上述三处特殊位置进行安装,上述位置周围会形成较为稳定的电场分布(电场分布均匀),非接触电场耦合传感器在分布均匀区域电场中产生耦合感应电场强度信号。
具体实施时,非接触式电场耦合传感器与显示装置可以通过信号线缆进行有线连接,二者之间也可以是集成无线通讯模块,进行数据无线传输。
具体实施时,本实用新型实施例提供的方案,首先确定电场分布均匀区域:对接触网检测车车顶设备、动车组(电力机车)高压设备、接触网周围电场分布情况进行分析,选取电场分布均匀区域。具体确定过程可以包括:对接触网检测车车顶设备、动车组(电力机车)高压设备、线路接触网周围电场分析,搭建接触网检测车车顶高压设备、动车组高压设备、接触网的仿真模型,根据电磁场基本原理,采用有限元分析方法,设置边界条件,可以利用现有ANSYS,COMSOL,MATLAB等软件,分析上述高压设备周围电场分布情况。
具体实施时,上述电场分布可以包括交流电场和直流电场。电力机车可以包括动车。
在一个实施例中,所述非接触式电场耦合传感器与接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路之间的距离是根据高压设备或接触网线索所处电压等级、海拔高度因素进行确定的。
具体实施时,本实用新型实施例提供的方案,其次在保障电气绝缘距离条件下,安装非接触式电场耦合传感器,具体过程可以包括:保障电气绝缘距离条件下,在上述选取电场分布均匀区域内,安装非接触式电场耦合传感器,根据高压设备所处电压等级、海拔高度等因素,按照相关规范要求,设置合理的安装距离,满足电气绝缘要求。具体地,确定安全距离的方法可以是:在实验室,模拟非接触式电场耦合传感器与接触网等高压设备的相互安装位置,搭建接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备和接触网线路的模型,通过该模型进行实时模拟,确定出非接触式电场耦合传感器的距离,即安全距离,在现场实际安装时,就可以根据该安全距离,安装非接触式电场耦合传感器,与在现场确定安全距离后,再安装的方式相比,不仅安全,而且效率高。按照TB10621-2014《高速铁路设计规范》要求,不同电压等级带电体至周围物体有不同绝缘距离要求;按照GB 311.1-2012《绝缘配合第1部分定义、原则和规则》根据使用环境,可对海拔修正因数进行修正。这样的方案提高了接触网电压检测的安全性。
在一个实施例中,所述非接触式电场耦合传感器可以包括:平板电极式耦合传感器;所述平板电极式耦合传感器可以包括:
绝缘防水材料制密封封装壳体1;
第一电极板2,设置在所述绝缘防水材料制密封封装壳体内,与电场强度信号输出正极端连接;
第二电极板3,设置在所述绝缘防水材料制密封封装壳体内,与电场强度信号输出负极端连接;
极板间浇筑绝缘树脂4,设置在所述绝缘防水材料制密封封装壳体内的第一电极板和第二电极板之间。
具体实施时,该平板电极式耦合传感器结构简单可靠,体积轻,成本低,耦合感应精确。
在一个实施例中,所述非接触式电场耦合传感器可以包括:微机电***MEMS式电场耦合传感器,用于在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号。
在一个实施例中,所述非接触式电场耦合传感器可以包括:所述非接触式电场耦合传感器包括:光纤式电场耦合传感器,用于检测所述电场分布均匀区域中的光信号的变化,根据所述光信号的变化,输出耦合感应电场强度信号。
具体实施时,上述微机电***MEMS式电场耦合传感器和光纤式电场耦合传感器可以是现有的微机电***MEMS式电场耦合传感器和光纤式电场耦合传感器。
具体实施时,非接触式电场耦合传感器可以包括:平板电极式、MEMS(微机电***)式和光纤式。平板电极式耦合传感器对处于不同电场中的两极板间感应电压进行信号输出;MEMS(微机电***)式对处于不同电场中对内部微机电***装置作用不同,输出不同信号;光纤式对处于不同电场中的光信号的变化输出不同信号。
在一个实施例中,所述非接触式电场耦合传感器的数目可以为三个,分别设置在接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路周围的不同电场分布均匀区域。该方案可以对接触网电压全面的监测,提高检测和维护的效率、安全性、便利性。
在一个实施例中,还可以包括:存储器,与所述非接触式电场耦合传感器连接,用于存储非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,以及存储根据所述电场强度信号确定的接触网电压。
具体实施时,上述存储的数据可以便于后续维护设备或进行大数据分析时使用,提高维护和接触网故障预测的便利性。
发明人考虑到为了提高电气绝缘安全性能,减少设备维护工作,提出了如下设备标定方法:
如图3所示,在实验室或设备安装现场,模拟非接触式电场耦合传感器与接触网等高压设备的相互安装位置,通过升压变压器加载不同等级电压,对非接触式电场耦合传感器输出信号进行标定,形成被测电压与输出信号的标定关系。在多次标定过程中除了确定了电场强度信号与电压的关系之外,同时可以使非接触式电场耦合传感器更加精确,实际应用后,可以耦合感应更加精确的电场强度信号,进而提高接触网电压确定的精确度。
以上方法,采用非接触式电场耦合传感器,测量接触网检测车车顶设备、动车组(电力机车)高压设备、接触网的电压,提出了设备标定方法,提高了电气绝缘安全性能,减少了设备维护工作,有利于提高我国电气化铁路接触网检测及维护的效率。
通过不同电场强度下,非接触式电场耦合传感器输出信号,得出高压带电体的电压,方法如下:
在实验室或设备安装现场,模拟非接触式电场耦合传感器与接触网等高压设备的相互安装位置,通过升压变压器加载不同等级电压,对非接触式电场耦合传感器输出信号进行标定,形成被测电压与输出信号的关系。
本实用新型实施提供的技术方案的有益技术效果为:本实用新型的接触网电压非接触测量方法及设备,利用电场耦合原理,采用非接触式电场耦合传感器,电气绝缘安全性高,频率响应宽,装置体积小,重量轻,为接触网电压的测量提供了一种可靠的技术手段,提升了供电设备检测和维护的效率、安全性、便利性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,包括:
非接触式电场耦合传感器,设置在接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路周围的电场分布均匀区域,用于在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号;
显示装置,与所述非接触式电场耦合传感器连接,用于接收非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,显示根据所述电场强度信号确定的接触网电压。
2.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,所述非接触式电场耦合传感器包括:平板电极式耦合传感器;所述平板电极式耦合传感器包括:
绝缘防水材料制密封封装壳体;
第一电极板,设置在所述绝缘防水材料制密封封装壳体内,与电场强度信号输出正极端连接;
第二电极板,设置在所述绝缘防水材料制密封封装壳体内,与电场强度信号输出负极端连接;
极板间浇筑绝缘树脂,设置在所述绝缘防水材料制密封封装壳体内的第一电极板和第二电极板之间。
3.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,所述非接触式电场耦合传感器包括:微机电***MEMS式电场耦合传感器,用于在所述电场分布均匀区域耦合感应电场强度信号。
4.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,所述非接触式电场耦合传感器包括:光纤式电场耦合传感器,用于检测所述电场分布均匀区域中的光信号的变化,根据所述光信号的变化,输出电场强度信号。
5.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,所述非接触式电场耦合传感器与接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路之间的距离是根据高压设备或接触网线路所处电压等级、海拔高度因素进行确定的。
6.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,所述电场分布包括交流电场分布和直流电场分布。
7.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,还包括:存储器,与所述非接触式电场耦合传感器连接,用于存储非接触式电场耦合传感器耦合感应的电场强度信号,以及存储根据所述电场强度信号确定的接触网电压。
8.如权利要求1所述的接触网电压非接触式测量设备,其特征在于,所述非接触式电场耦合传感器的数目为三个,分别设置在接触网检测车车顶高压设备、电力机车高压设备或接触网线路周围的电场分布均匀区域。
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CN108362928A (zh) * 2018-03-21 2018-08-03 中国铁道科学研究院 接触网电压非接触式测量设备及方法
CN113848367A (zh) * 2021-09-22 2021-12-28 温州大学乐清工业研究院 一种非接触式电压测量的自适应动态补偿方法及装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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