接觸網(wǎng)絕緣子泄漏電流特性與污穢檢測研究.pdf

1、近年來隨著我國鐵道科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及為了滿足人們對(duì)鐵路出行日益增長的需求，鐵路建設(shè)規(guī)模也逐年擴(kuò)大，而電氣化鐵路又在所有鐵路中占有相當(dāng)重要的地位。接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路的重要組成部分，接觸網(wǎng)絕緣子是接觸網(wǎng)中連接帶電部分與非帶電部分的重要設(shè)備。由于鐵路跨度很長，使得沿線絕緣子分布區(qū)域較廣，大多數(shù)絕緣子長期工作在復(fù)雜的露天現(xiàn)場環(huán)境中，其表面易積累污穢。特別是近年來全國眾多城市都飽受霧霾天氣的影響，當(dāng)接觸網(wǎng)絕緣子長期暴露在小雨、霧霾、露等氣象

2、條件下，無疑會(huì)加重絕緣子表面的污穢積累程度，容易造成其沿面放電，甚至發(fā)展為閃爍事故，危及鐵路的安全運(yùn)營。為了盡可能降低接觸網(wǎng)絕緣子的污穢閃爍事故及提高其預(yù)警能力，當(dāng)前行之有效的方法是利用泄漏電流在線檢測與等值附鹽密度(Equivalent Salt Deposit Density，ESDD)檢測相結(jié)合的方法。故研究現(xiàn)場絕緣子表面ESDD積污規(guī)律和泄漏電流特性，分別分析泄漏電流在時(shí)域和頻域范圍內(nèi)的波形和頻譜特性并提取特征量，分析各特征量與

3、ESDD之間的關(guān)系。對(duì)現(xiàn)場的絕緣子污穢度檢測及預(yù)防污閃事故具有一定的參考價(jià)值，具有實(shí)際意義。
　　本文針對(duì)絕緣子人工污穢試驗(yàn)不能完全反映絕緣子表面的污穢積累規(guī)律和表面外絕緣特性的問題。首先開展了為期一年的接觸網(wǎng)絕緣子自然積污試驗(yàn)。建立起自然積污下的絕緣子泄漏電流特征量、環(huán)境相對(duì)濕度和ESDD的數(shù)據(jù)庫。通過分析得出在氣候相對(duì)干燥寒冷，周圍工礦企業(yè)較多且全年霧霾時(shí)間較長等相對(duì)惡劣的環(huán)境下，接觸網(wǎng)絕緣子積污總體較為迅速，其中春季、冬季的

4、積污速率相對(duì)更快，而夏季由于氣候較為濕潤而且雨水較多使得積污速率減緩甚至污穢度降低。
　　然后對(duì)于所采集的泄漏電流信號(hào)存在過車干擾以及其他噪聲干擾的情況，利用接觸網(wǎng)絕緣子泄漏電流在線檢測裝置進(jìn)行現(xiàn)場過車試驗(yàn)。采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解、希爾伯特變換與能量相結(jié)合的方法識(shí)別過車數(shù)據(jù)并將識(shí)別出的過車數(shù)據(jù)段直接從原始數(shù)據(jù)段中去除來達(dá)到去除干擾的目的。然后分析EMD去噪法的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合小波閾值去噪的優(yōu)點(diǎn)，采用基于EMD的小波閾值去噪法對(duì)泄露電流進(jìn)行

5、去噪。實(shí)踐表明，基于EMD的小波閾值去噪法相對(duì)于EMD法在去噪的同時(shí)能保留泄漏電流信號(hào)的有效信息，適用于絕緣子泄漏電流信號(hào)的去噪處理。
　　接著對(duì)已經(jīng)過預(yù)處理的泄漏電流信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，并提取了不同污穢程度下泄漏電流的有效值、最大值、三次諧波與基波幅值比和總的諧波畸變率四個(gè)特征量，用擬合和曲線圖的方式分析了它們各自與ESDD之間的變化關(guān)系。結(jié)果顯示，它們均與絕緣子表面ESDD變化存在密切關(guān)系。且擬合度在90％以上，滿足工程需

6、求，可以作為泄漏電流特征量以供后續(xù)分析。
　　最后利用前面所建立的自然積污下泄漏電流特征量、環(huán)境相對(duì)濕度以及ESDD的數(shù)據(jù)庫。將泄漏電流特征量和環(huán)境相對(duì)濕度作為輸入?yún)?shù)，ESDD作為輸出參數(shù)，建立起支持向量機(jī)回歸模型用于預(yù)測和評(píng)估接觸網(wǎng)絕緣子表面所積累污穢度。通過20組訓(xùn)練樣本對(duì)支持向量機(jī)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到最佳模型。將8組測試樣本代入支持向量機(jī)模型進(jìn)行預(yù)測評(píng)估，結(jié)果表明此模型所輸出的預(yù)測值相對(duì)于實(shí)際值相關(guān)系數(shù)較高，均方差較小，誤差