一種機車車頂絕緣子紫外光檢查裝置的制作方法

本實用新型涉及到一種軌道交通的檢測部件裝置，具體涉及一種機車車頂的絕緣子檢測裝置，用于對機車車頂絕緣子絕緣性能進行適時檢測，屬軌道交通部件設備監測控制
技術領域：
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背景技術：
：近年來，我國高鐵、重載機車取得了大力發展，電氣化鐵路總線路長度遙遙領先其他國家。作為電氣化鐵路，機車的車載電氣部件是機車最為重要的部分之一，機車車載電氣部件的絕緣好與壞至關重要，其部件的絕緣劣化直接導致安全系數、運輸效率的降低。比如，目前電氣化鐵路運營時間已長達幾十年，即使高鐵如武廣線路也已運行數年；而作為線路運行的機車車載電氣系統是機車電氣化驅動的關鍵系統部件，這些電氣系統部件也都慢慢進入老化期，這時需要不斷地對車載電氣設備，尤其是受電弓和車頂絕緣子、車內的逆變器，車載變壓器、主控制器和電機等重要電氣部件進行絕緣性能檢測，以防車載電氣設備因為絕緣老化而出現故障；可是目前對于車載電氣設備的絕緣檢測仍主要通過人工觀察或通過兆歐表等工具以定期檢修的方式進行，這種方式耗費的人力物力大，而且極易出現漏檢、錯檢，且設備劣化狀態沒有評判依據，也沒有長期監測的方法，這樣長期下去，很容易出現運行故障，線路或機車的電氣設備老化會導致絕緣故障；例如電力機車車頂高壓設備為戶外安裝設備，要求25kv高壓電氣設備與機車車頂有足夠的高壓絕緣性能，以防止由于雨雪等惡劣天氣的侵害及雷電大氣過電壓的襲擊。如果機車車頂高壓設備發生故障或因其它原因造成高壓設備故障，由于無法判斷故障情況，一旦再次升起受電弓，將導致高壓放電、接地，輕則造成受電弓滑板與接觸網粘接，重則燒斷接觸網。2006年底，洛陽機務段機車就因為下雪，車頂絕緣降低，車頂放電，造成大量機車趴窩，幾乎使西隴海線鐵路運輸癱瘓，嚴重干擾了鐵路運輸。因此急需開發一種電力機車載電氣設備在線絕緣性能的有效檢測方法及裝置。通過專利檢索沒發現有與本實用新型相同技術的專利文獻報道，與本實用新型有一定關系的專利主要有以下幾個：1、專利號為CN201510312179.9，名稱為“基于紫外光檢測技術的配網局放閃絡在線監測系統”的發明專利，該專利公開了一種基于紫外光檢測技術的配網局放閃絡在線監測系統，該系統包括數據采集模塊、通信模塊和控制終端，所述數據采集模塊包括依次連接的紫外光傳感器、光電轉換單元、模數轉換單元、主控制器；所述光電轉換單元和模數轉換單元之間設有反向比例放大電路和高通濾波器，紫外光傳感器接收到紫外光脈沖，經光電轉換模塊轉換為負向的電流脈沖信號，經前置反向比例放大電路，得到正向電壓信號，正向電壓信號通過高通濾波器濾除低頻干擾；進行模數轉換后將信號送至裝置主控制器。通過采用先進的紫外光傳感技術，可以實現對配網設施故障隱患的主要表現形式之一的局放閃絡提前把控和預警。2、專利號為CN201310327941.1，名稱為“非接觸式紫外脈沖放電監測裝置”的發明專利，該專利公開了一種非接觸式紫外脈沖放電監測裝置，包括傳感器組、與傳感器組相連的信號調理單元、與信號調理單元相連的微處理器，所述微處理器上還連接有供電單元、存儲單元、顯示單元和控制單元，所述微處理器上還連接有通訊單元和GPS定位單元，所述傳感器組包括紫外線傳感器。該實用新型通過紫外線傳感器對放電情況進行監測、通過通訊單元進行遠程通訊、通過GPS定位單元定位，不受高頻干擾，且能夠在局部放電擊穿絕緣、破壞電力設備之前發現放電，及時報警和采取措施，保障電力系統的穩定和安全，具有靈敏度高、體積小、便于攜帶等優點。3、專利號為CN201010244378.8，名稱為“紫外法電力電纜在線狀態監測評估儀”的發明專利，該專利公開了一種紫外法電力電纜在線狀態監測評估儀，由局部放電紫外檢測單元、絕緣介質參數測量單元、溫度檢測單元、中央控制處理單元、GSM數據通信單元和電源管理電路構成；局部放電紫外檢測單元的輸出端和絕緣介質參數測量單元的輸出端以及溫度檢測單元的輸出端分別與中央控制處理單元的輸入端連接；中央控制處理單元的輸出端通過CAN總線與GSM數據通信單元的輸入端連接；電源管理電路的輸出端分別與局部放電紫外檢測單元、絕緣介質參數測量單元、溫度檢測單元、中央控制處理單元以及GSM數據通信單元的電源端連接。評估以在線檢測埋地下電纜溫度、局部放電、介質特性變化及環境狀況等參數，具有檢測效果可靠靈敏、檢測成本較低的優點。所以上述這些專利雖然都涉及到利用紫外光進行監測，并提出了一些具體的監測方法，但是都沒有提出如何利用紫外光電暈技術對機車車頂絕緣子進行絕緣檢測和控制的方法及裝置，更未提出如何針對機車車頂絕緣子所發出的紫外光進行區別檢測，從而有效區分正常的紫外光放電和絕緣失效的紫外光放電，而現有的機車車頂絕緣子都在較為惡劣的工況場所工作，很容易出現絕緣性能下降導致產生一些紫外光放電的現象，但這并不表示其部件的絕緣已經失效，所以直接采用現有的紫外光技術直接用來檢測車載電氣設備，會經常容易出現誤報，這將直接影響車輛的運行，導致車輛的安全系數真實性、運輸效率的降低，所以仍有待進一步加以改進。技術實現要素：本實用新型的目的在于針對現有機車車頂絕緣子絕緣性能狀況檢測所存在的問題，提出一種機車車頂絕緣子紫外光檢查裝置，該種機車車頂絕緣子紫外光檢查裝置具有能詳細檢測機車車載電氣設備絕緣狀態的監測功能，區別正常的紫外光放電和危險的紫外光放電，這樣可以提前預判機車車載電氣設備絕緣部件是否真實存在故障隱患、何種程度的故障隱患，也可以做到更進一步的機車車載電氣設備系統壽命分析。為了達到這一目的，本實用新型提供了一種機車車頂絕緣子紫外光檢查裝置，在機車的頂部安裝有絕緣子，絕緣子上安裝有受電弓，機車主電路通過受電弓從電網取電；在機車容易發生絕緣失效的機車車頂絕緣子的側面設置紫外傳感器；在機車車廂內設有紫外光檢測控制器，紫外光檢測控制器與紫外傳感器之間通過信號傳輸線通訊；由紫外傳感器適時采集機車車頂絕緣子所發出的紫外光信號，并將所檢測到的紫外光子數作為信號源進行整理后轉換為脈沖信號，再通過信號傳送線傳送到控制器，與設定在控制器內的標準閾值進行比較來統計脈沖數，根據統計脈沖數的密集程度分級來判斷車載電氣設備監測位置的絕緣情況。進一步地，紫外傳感器與絕緣子之間采取非接觸的安裝方式，紫外傳感器與機車車頂絕緣子的離開的直線距離在200-500mm以外，以保證所安裝紫外傳感器不對車頂絕緣子形成干擾。進一步地，紫外傳感器設置在容易發生絕緣失效的機車車頂絕緣子的背面部位（機車行進方向的背面），因為絕緣子最容易出現絕緣老化或污物導致絕緣破壞的位置就是絕緣子的背面。進一步地，紫外傳感器設置在機車車頂絕緣子的正反兩面，以確保機車正反兩面行走都能準確進行監測。進一步地，脈沖數的密集程度分級設定為四級，分別為良好、合格、不良和更換四個等級；四個等級所對應的紫外光子數范圍值如下表：紫外光子數絕緣狀態等級0-10個/min良好10-20個/min合格20-200個/min不良200個/min以上更換其中，將“良好”、“合格”兩個等級表示機車車載電氣設備絕緣部分雖已經發生了紫外光現象，但尚屬于允許的范圍之內；在所檢測到的紫外光子數在20-200個/min“不良”等級時，表示機車車載電氣設備絕緣部分已經接近損壞，需要引起注意，這時將通過信號傳送進行報警；在所檢測到的紫外光子數在200個/min以上“更換”等級時，表示機車車載電氣設備絕緣部分已經破壞，必須馬上進行更換，否則將出現事故，這時也將通過信號傳送進行報警。進一步地，所述的紫外傳感器傳送信號通過16通道數字信號，以信號頻率小于2K，電平8—14V，最小脈寬大于100us的方式，隔離傳輸到控制器；控制器同時采集2路電壓輸入模擬量（0—5V），1路電流模擬量(0—20mA)；經控制器進行信號調理電路的濾波放大以及軟件系統的濾波處理后，再將紫外傳感器傳送過來的脈沖信號與在控制器內設置的標準閥值進行比較，以此判斷紫外傳感器檢測到的放電信號是否符合絕緣安全要求。進一步地，所述的經控制器信號調理電路的濾波放大以及軟件系統的濾波處理是將紫外傳感器獲取的紫外光子數信號先通過信號轉換裝置轉換為脈沖信號，再通過濾波放大裝置進行處理。本實用新型的優點在于：本實用新型利用紫外電暈檢測機車車載電器部件絕緣性能，由紫外傳感器適時檢測機車車載電氣設備絕緣部分放電所發出的紫外光信號，并將放電紫外光信號轉換為脈沖信號，經過信號調理電路的濾波放大以及軟件系統的濾波處理后，與設定的閾值進行比較來統計脈沖數，根據統計脈沖數的密集程度來判斷車載電氣設備監測位置的絕緣情況，具有能詳細檢測機車車載電氣設備絕緣狀態的監測功能，且通過分級能區別正常的紫外光放電和危險的紫外光放電，可以提前預判機車車載電氣設備絕緣部件是否真實存在故障隱患、何種程度的故障隱患，也可以做到更進一步的機車車載電氣設備系統壽命分析。附圖說明圖1是本實用新型一個實施例的原理示意圖；圖2是本實用新型的硬件框圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例來進一步闡述本實用新型。實施例一通過附圖1和2可以看出，本實用新型是一種機車車頂絕緣子紫外光檢查裝置，在機車1的頂部安裝有絕緣子2，絕緣子2上安裝有受電弓3，機車主電路5通過受電弓3從電網4取電；其特征在于，在機車1容易發生絕緣失效的機車車頂絕緣子2的背面部位（機車行進方向的背面），設置紫外傳感器6，因為絕緣子6最容易出現絕緣老化或污物導致絕緣破壞的位置就是絕緣子的背面，采取非接觸的安裝方式，離開絕緣子在200-500mm的距離安裝紫外傳感器，由紫外傳感器適時采集機車車頂絕緣子所發出的紫外光信號，并將所檢測到的紫外光子數作為信號源進行整理后轉換為脈沖信號，再通過信號傳送線7傳送到控制器8，經控制器8進行信號調理電路的濾波放大以及軟件系統的濾波處理后，與設定在控制器內的標準閾值進行比較來統計脈沖數，根據統計脈沖數的密集程度分級來判斷車載電氣設備監測位置的絕緣情況。脈沖數的密集程度分級設定為四級，分別為良好、合格、不良和更換四個等級；四個等級所對應的紫外光子數范圍值如下表：紫外光子數絕緣狀態等級0-10個/min良好10-20個/min合格20-200個/min不良200個/min以上更換其中，將“良好”、“合格”兩個等級表示機車車載電氣設備絕緣部分雖已經發生了紫外光現象，但尚屬于允許的范圍之內；在所檢測到的紫外光子數在20-200個/min“不良”等級時，表示機車車載電氣設備絕緣部分已經接近損壞，需要引起注意，這時將通過信號傳送進行報警；在所檢測到的紫外光子數在200個/min以上“更換”等級時，表示機車車載電氣設備絕緣部分已經破壞，必須馬上進行更換，否則將出現事故，這時也將通過信號傳送進行報警。如附圖2所示，所述的紫外傳感器傳送信號通過16通道數字信號，以信號頻率小于2K，電平8—14V，最小脈寬大于100us的方波脈沖信號，隔離傳輸到STM32微控制器；控制器同時采集2路電壓輸入模擬量（0—5V），1路電流模擬量(0—20mA)的3路模擬量信號；再將紫外傳感器傳送過來的脈沖信號與在控制器內設置的標準閥值進行比較，以此判斷紫外傳感器檢測到的放電信號是否符合絕緣安全要求，并將結果通過USB接口通訊上傳，同時通過顯示屏顯示；當所比較的數據超出所允許的范圍，到達“不良”等級時，將自動接通報警系統，實施報警。STM32微控制器由鋰電池或87-137V的直流供電，同時通過觸摸式控制按鍵控制。實施例二實施例二與實施例一的基本原理一樣，只是結構有所不同，在車頂絕緣子的正反兩面分別設置紫外傳感器，利用紫外傳感器監測車載電氣主控制柜的各種電氣部件，當車載電氣主控制柜內的電器部件發出紫外光時，紫外傳感器適時采集紫外光信號，并將兩個紫外傳感器所采集的紫外光信號的紫外光子數轉換成脈沖信號，再分別傳送到控制器，經控制器進行信號調理電路的濾波放大以及軟件系統的濾波處理后，與設定在控制器內的標準閾值進行比較來統計脈沖數，根據統計脈沖數的密集程度分級來判斷車載電氣設備監測位置的絕緣情況。脈沖數的密集程度分級設定為四級，分別為良好、合格、不良和更換四個等級；四個等級所對應的紫外光子數范圍值如下表：紫外光子數絕緣狀態等級0-10個/min良好10-20個/min合格20-200個/min不良200個/min以上更換其中，將“良好”、“合格”兩個等級表示機車車載電氣設備絕緣部分雖已經發生了紫外光現象，但尚屬于允許的范圍之內；在所檢測到的紫外光子數在20-200個/min“不良”等級時，表示機車車載電氣設備絕緣部分已經接近損壞，需要引起注意，這時將通過信號傳送進行報警；在所檢測到的紫外光子數在200個/min以上“更換”等級時，表示機車車載電氣設備絕緣部分已經破壞，必須馬上進行更換，否則將出現事故，這時也將通過信號傳送進行報警。上述所列實施例，只是結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述；顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型的優點在于：本實用新型利用紫外電暈檢測機車車載電器部件絕緣性能，由紫外傳感器適時檢測機車車載電氣設備絕緣部分放電所發出的紫外光信號，并將放電紫外光信號轉換為脈沖信號，經過信號調理電路的濾波放大以及軟件系統的濾波處理后，與設定的閾值進行比較來統計脈沖數，根據統計脈沖數的密集程度來判斷車載電氣設備監測位置的絕緣情況，具有能詳細檢測機車車載電氣設備絕緣狀態的監測功能，且通過分級能區別正常的紫外光放電和危險的紫外光放電，可以提前預判機車車載電氣設備絕緣部件是否真實存在故障隱患、何種程度的故障隱患，也可以做到更進一步的機車車載電氣設備系統壽命分析。具有以下一些特點：1、采用紫外脈沖法進行非接觸式絕緣檢測；2、采用分等級區分紫外光信號，實現高壓絕緣設備的早期故障預警。3、裝置可通過WIFI數據傳輸。4、FTP服務器安裝的數據分析軟件可直觀的了解被試件的絕緣狀態。5、通過對大量檢測數據的統計分析研究，尋找出紫外光的放電規律，總結出四種等級的標準值，作為對被試絕緣子絕緣狀態的定量診斷依據。當前第1頁1 2 3