[发明专利]基于紫外光探测的铁路接触网电火花识别方法及系统

说明书

基于紫外光探测的铁路接触网电火花识别系统，包括有光信号接收单元，光信号接收单元与信号处理单元相连，信号处理单元与信息存储单元相连；信号处理单元包括滤波放大模块、A/D采样模块和微处理器；信息存储单元存储采集电压和电流信息；1)通过检测日盲区紫外光来检测高压放电；2)反向放大负脉冲信号，得到正向电流脉冲；对负向电流脉冲进行滤波处理；对得到的波形调整；3)滤除背景光后，判断放电程度；对数字量进行单位时间的积分，用计算机分析接收信号；4)检测放电现象；确定火花放电位置点，得到接触网火花放电频谱图，提取的相应特征频率成分的范围，分成频率段，据每个频段所占比例提取放电特征；可准确检测接触网放电的位置和强弱。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及基于紫外光探测的铁路接触网电火花识别方法。

背景技术

近年来，我国高速铁路快速的发展，在铁路大幅提速的背景下，交通的安全性日益受到广泛关注。车载受电弓与接触网连接构成电流回路，为机车提供电能，作为列车前行动力来源，接触网与受电弓的动态状况对列车安全运行具有重大影响。在铁路巡检中，铁路沿线环境复杂多变，气候不定，接触网作为常年架空设备非常容易受本身使用寿命与环境因素的影响，因此在电气化铁道设备故障中，接触网故障所占比例相当大，并且由于接触网沿线分布长，很多区间难以实现人工检测，因此接触网的实时动态检测已成为工程技术难题之一。

现在的接触网综合状态检测多依靠人工作业，该种方式耗时耗力，并且存在很大人身安全隐患。国内外接触网状态检测主要分为两种方式：一种为接触式检测方法，即采用传感器来获取弓网状态的动力学参数，从而得出拉出值与磨损等信息；另一种为非接触式检测方法，即采用红外线激光、CCD图像、超声波等非接触方式采集弓网运行状态信息，通过数据分析对弓网状态进行实时评估。非接触式方式具有高效率、高速度、可维护性强的特点，发展前景良好。现有的非接触式的检测方法存在计算速度慢、精度低等缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供基于紫外光探测的铁路接触网电火花识别方法及系统，可准确检测接触网放电的位置和强弱，对保证电力系统的可靠运行和减少人身及设备的损坏具有重要的意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于紫外光探测的铁路接触网电火花识别系统，包括有光信号接收单元，光信号接收单元与信号处理单元相连，信号处理单元与信息存储单元相连；光信号接收单元包括光电倍增管和驱动电路；信号处理单元包括滤波放大模块、A/D采样模块和微处理器；信息存储单元存储采集电压和电流信息；

通过光电倍增管将接收到的光信号转换为电信号，电信号比较微弱，通过滤波放大转换模块进行一级放大，运用差分可调放大器把信号二级放大，然后运用高速模数转换器对放电信号进行模拟信号转换为数字信号，微处理器对单位时间内采样信号积分处理求取均值，并还原为电压值，最后将电压值和电流信息进行储存并输出脉冲整型信号；通过脉冲信号可以检测到接触网电火花放电位置和强度。

本发明所采用技术方案的特征还在于，在高铁接触网电火花巡检时，由于高铁的运行时速一般高达250Km/h，通过检测电火花放电脉冲信号到放电结束时的脉冲信号时刻差，根据高铁运行速度确定出放电点的位置，根据脉冲信号得到电火花强度，当探测信号超过预定门限的持续时间，同时有脉冲输出时，脉冲频率在整个波谱的比例会增大，通过最大相似度指标法可将脉冲高频信号进行提取并对放电脉冲信号进行识别。

基于紫外光探测的铁路接触网电火花识别方法，包括以下步骤：

步骤1，首先通过高铁接触网设备电离放电时空气中的电子不断获得和释放能量，辐射出紫外线，其波长大部分在280～400nm的范围，通过检测日盲区紫外光来检测高压放电；具体为：辐射出的紫外光通过光电倍增管接收装置，光电倍增管驱动电路提供各倍增极的极间电压，将阳极接地，负高压电源连接至阴极，将光电倍增管作为电流源并与前置放大器相连接；