高速列车车顶绝缘子绝缘状态监测系统的研究

发布时间：2017-10-12 10:30

  本文关键词：高速列车车顶绝缘子绝缘状态监测系统的研究

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【摘要】：高速铁路是电气化铁路发展的必然趋势。至2014年底,我国投入运营的高速铁路总里程已达到16000公里,运营里程居世界第一,约占世界高铁运营里程的50%,“四纵四横”快速铁路网主骨架已初具规模。因此高速列车作为高速铁路的重要一部分,其安全可靠的运行具有重要意义。高速列车车顶绝缘子作为安装在车顶与受电弓之间的重要电气部件,主要起支撑和电绝缘作用。然而由于列车尾气和雾霾等污秽积累在绝缘子表面,并且当污秽受潮后,绝缘子在工作电压下就可能发生闪络。这严重地影响了列车的安全运行。但目前为止,国内在电力机车上,利用机车上的高压互感器产生高压,该高压加载在高压系统上,通过观察二次侧的电压判断绝缘是否可靠。在高速列车上,绝缘检测装置独立地产生高压电源加载在高压系统上,以判断绝缘是否可靠。但这两种方法都有一定的缺陷且不能在线监测绝缘子的状态。因此,本论文对高速列车车顶绝缘子绝缘状态监测系统进行了研究。它可以实现在线监测。本论文主要完成了以下几方面的工作：首先,本文研究了绝缘子发生闪络的机理。该部分主要研究了绝缘子发生闪络的四个发展阶段。随后,本文又分析了几种绝缘子的放电模型,通过研究放电模型发现,绝缘子的泄漏电流与绝缘子的放电现象和绝缘子的污秽程度确实存在一定的联系。所以选用泄漏电流作为绝缘子状态的表征量确实具有一定的理论基础,同时泄漏电流也受绝缘子两端电压和环境温湿度等因素影响。其次,完成了高速列车车顶绝缘子绝缘状态监测系统的硬件系统设计和软件程序设计。硬件系统设计部分主要根据系统需求对系统的整体方案进行了设计,并分别对传感器模块、数据采集与处理模块、报警模块、电源模块和人机界面进行了选型和调试。由于BR PLC采用分时多任务操作系统,所以软件程序采用模块化设计,根据不同的功能设计不同的程序,并且根据功能的紧要程度不同,设置不同的任务循环周期。然后根据需要监测的数据,设计了人机屏界面。通过调实验证,该监测系统能够满足系统的功能需要。最后,使用该监测系统在实验室中进行了系统整体实验。经过实验得出了在25kV电压下,三种不同污秽程度的绝缘子的泄漏电流值并得到了绝缘子表面泄漏电流与其污秽程度之间的关系,为高速列车车顶绝缘子泄漏电流阈值的设定提供了试验方法上的参考。
【关键词】：高速列车 车顶绝缘子 绝缘子状态监测 泄漏电流
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U264;TM216
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景和研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 绝缘子状态检测方法12-14
• 1.2.2 泄漏电流与污秽沿面放电的关系14-16
• 1.3 本文的主要工作16-17
• 第2章 车顶绝缘子沿面放电机理及其运行环境17-23
• 2.1 绝缘子沿面放电的发展过程17-18
• 2.2 绝缘子沿面放电模型18-21
• 2.3 车顶绝缘子的运行环境21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 硬件系统的设计23-37
• 3.1 硬件系统的整体设计23-26
• 3.1.1 监测系统的需求分析23-24
• 3.1.2 监测系统的设计24-26
• 3.2 硬件系统的子模块设计26-34
• 3.2.1 传感器模块26-29
• 3.2.2 数据采集与处理模块29-31
• 3.2.3 报警模块31-32
• 3.2.4 人机界面32-33
• 3.2.5 电源模块33-34
• 3.3 系统安全性分析34-36
• 3.4 系统抗干扰设计36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 软件程序的设计37-54
• 4.1 PLC程序设计37-48
• 4.1.1 B&R PLC的编程系统37-40
• 4.1.2 程序设计方案40-41
• 4.1.3 主程序41-42
• 4.1.4 数据采集与处理系统42-46
• 4.1.5 存储系统46-48
• 4.1.6 通信系统48
• 4.2 人机界面设计48-53
• 4.2.1 MCGS软件48-51
• 4.2.2 主界面51-52
• 4.2.3 单个绝缘子信息界面52-53
• 4.2.4 曲线显示界面53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 监测系统的调试与试验54-66
• 5.1 功能模块的调试54-61
• 5.1.1 电源模块的调试54-56
• 5.1.2 电流测量模块的调试56-57
• 5.1.3 电压测量模块的调试57-59
• 5.1.4 阻抗角计算模块的调试59-61
• 5.2 监测系统的试验61-65
• 5.2.1 试验方案61
• 5.2.2 试验原理及平台搭建61-63
• 5.2.3 试验步骤及试验结果63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果71

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本文编号：1018196