[发明专利]一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统

说明书

本发明公开了一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，包括传感器检测模块，用于实时采集弓网电弧发射光谱、弧声信号和电压电流信号，并将采集的弓网电弧发射光谱、弧声信号和电压电流信号上传至信号调理模块；信号调理模块，用于接收传感器检测模块发送的检测信号，并将检测信号进行前置放大和低通滤波；数据采集及控制模块，用于接收信号调理模块发送的调理信号，并实时对调理信号进行A/D采集，以及进行电源的供电和控制指令的收发；通信模块，用于实现数据采集及控制模块和上位机之间的通信连接；上位机，用于进行电弧参数的实时处理、显示及存储。

技术领域

本发明属于电气化铁路系统测量的技术领域，具体涉及一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统。

背景技术

在牵引供电系统中，高速动车组通过车顶的受电弓与接触网之间的良好接触来获取电能。由于列车运行是一个动态过程，受电弓和接触网之间并不是时刻都能保持良好接触的，由于线路不平顺、接触线硬点、车体振动摇晃导致受电弓与接触线分离，弓网间隙被高压击穿，弓网电弧随之产生。

随着高速动车组运行速度的提升，受电弓与接触网之间的振动加剧，导致弓网离线频繁，弓网电弧频发。弓网电弧等离子体具有温度高，能量大的特点，不仅会烧蚀接触线和受电弓滑板，还会产生高频电磁噪声和过电压，前者会缩短受电弓的服役寿命，后者会对列车的通信系统和绝缘部件产生冲击，威胁列车的行车安全。因此，要使得列车安全稳定运行，必须确保受电弓与接触线之间的良好接触。在工程应用中，除了对接触线悬挂的设计、安装等方面有一定要求外，还必须进行一系列的弓网检测工作，以便及时发现隐患，克服弓网系统中存在的一些问题，保证弓网系统处于良好接触状态。

当前关于弓网电弧在线监测的研究大都集中在电弧的电气特性、紫外光特征以及图像特性等方面，但无论是紫外光检测还是电弧电气参数检测，由于其测量参数过于单一，往往难以准确获取到弓网燃弧信息。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，以解决现有技术测量参数过于单一，往往难以准确获取到弓网燃弧信息的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其包括：

传感器检测模块，用于实时采集弓网电弧发射光谱、弧声信号和电压电流信号，并将采集的弓网电弧发射光谱、弧声信号和电压电流信号上传至信号调理模块；

信号调理模块，用于接收传感器检测模块发送的检测信号，并将检测信号进行前置放大和低通滤波；

数据采集及控制模块，用于接收信号调理模块发送的调理信号，并实时对调理信号进行A/D采集，以及进行电源的供电和控制指令的收发；

通信模块，用于实现数据采集及控制模块和上位机之间的通信连接；

上位机，用于进行电弧参数的实时处理、显示及存储。

优选地，传感器检测模块包括光电传感器、声传感器及电压电流传感器。

优选地，光电传感器包括滤光系统及光电转换模块，用于将特定波长的电弧发射光谱信号转换为电压信号，以及将紫外光信号转换为脉冲电压信号，用于信号的放大、采集或计数；声传感器包括驻极体式声传感器，用于采集电弧的声信号；电压电流传感器分别采用电压转换电路与电流转换电路，用于将电弧的电压与电流转换为AD电路可采集的电压信号。

优选地，滤光系统的滤光中心波长分别为521.82nm和578.21nm；光电转换模块包括硅光电二极管和日盲型紫外光电管。

优选地，信号调理模块包括前置放大器和滤波器，用于将光电传感器和声传感器产生的微弱信号进行前置放大及低通滤波。