接觸網(wǎng)絕緣子泄漏電流特性與污穢檢測(cè)研究.pdf

1、近年來(lái)隨著我國(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)，使得沿線絕緣子分布區(qū)域較廣，大多數(shù)絕緣子長(zhǎng)期工作在復(fù)雜的露天現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，其表面易積累污穢。特別是近年來(lái)全國(guó)眾多城市都飽受霧霾天氣的影響，當(dāng)接觸網(wǎng)絕緣子長(zhǎng)期暴露在小雨、霧霾、露等氣象

2、條件下，無(wú)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(yíng)。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(cè)與等值附鹽密度(Equivalent Salt Deposit Density，ESDD)檢測(cè)相結(jié)合的方法。故研究現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的絕緣子污穢度檢測(cè)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(wèn)題。首先開(kāi)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(kù)。通過(guò)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(zhǎng)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(rùn)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(guò)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(cè)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)過(guò)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(guò)車數(shù)據(jù)并將識(shí)別出的過(guò)車數(shù)據(jù)段直接從原始數(shù)據(jù)段中去除來(lái)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(guò)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(kù)。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(cè)和評(píng)估接觸網(wǎng)絕緣子表面所積累污穢度。通過(guò)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(cè)試樣本代入支持向量機(jī)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，結(jié)果表明此模型所輸出的預(yù)測(cè)值相對(duì)于實(shí)際值相關(guān)系數(shù)較高，均方差較小，誤差