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原文传递接触网绝缘子泄漏电流特性与污秽检测研究

论文题名：	接触网绝缘子泄漏电流特性与污秽检测研究
关键词：	接触网;绝缘子;泄漏电流;闪烁事故;污秽检测;支持向量机
摘要：	近年来随着我国铁道科学技术的迅速发展以及为了满足人们对铁路出行日益增长的需求，铁路建设规模也逐年扩大，而电气化铁路又在所有铁路中占有相当重要的地位。接触网作为电气化铁路的重要组成部分，接触网绝缘子是接触网中连接带电部分与非带电部分的重要设备。由于铁路跨度很长，使得沿线绝缘子分布区域较广，大多数绝缘子长期工作在复杂的露天现场环境中，其表面易积累污秽。特别是近年来全国众多城市都饱受雾霾天气的影响，当接触网绝缘子长期暴露在小雨、雾霾、露等气象条件下，无疑会加重绝缘子表面的污秽积累程度，容易造成其沿面放电，甚至发展为闪烁事故，危及铁路的安全运营。为了尽可能降低接触网绝缘子的污秽闪烁事故及提高其预警能力，当前行之有效的方法是利用泄漏电流在线检测与等值附盐密度(Equivalent Salt Deposit Density，ESDD)检测相结合的方法。故研究现场绝缘子表面ESDD积污规律和泄漏电流特性，分别分析泄漏电流在时域和频域范围内的波形和频谱特性并提取特征量，分析各特征量与ESDD之间的关系。对现场的绝缘子污秽度检测及预防污闪事故具有一定的参考价值，具有实际意义。　　本文针对绝缘子人工污秽试验不能完全反映绝缘子表面的污秽积累规律和表面外绝缘特性的问题。首先开展了为期一年的接触网绝缘子自然积污试验。建立起自然积污下的绝缘子泄漏电流特征量、环境相对湿度和ESDD的数据库。通过分析得出在气候相对干燥寒冷，周围工矿企业较多且全年雾霾时间较长等相对恶劣的环境下，接触网绝缘子积污总体较为迅速，其中春季、冬季的积污速率相对更快，而夏季由于气候较为湿润而且雨水较多使得积污速率减缓甚至污秽度降低。　　然后对于所采集的泄漏电流信号存在过车干扰以及其他噪声干扰的情况，利用接触网绝缘子泄漏电流在线检测装置进行现场过车试验。采用经验模态分解、希尔伯特变换与能量相结合的方法识别过车数据并将识别出的过车数据段直接从原始数据段中去除来达到去除干扰的目的。然后分析EMD去噪法的优缺点，并结合小波阈值去噪的优点，采用基于EMD的小波阈值去噪法对泄露电流进行去噪。实践表明，基于EMD的小波阈值去噪法相对于EMD法在去噪的同时能保留泄漏电流信号的有效信息，适用于绝缘子泄漏电流信号的去噪处理。　　接着对已经过预处理的泄漏电流信号进行时域和频域分析，并提取了不同污秽程度下泄漏电流的有效值、最大值、三次谐波与基波幅值比和总的谐波畸变率四个特征量，用拟合和曲线图的方式分析了它们各自与ESDD之间的变化关系。结果显示，它们均与绝缘子表面ESDD变化存在密切关系。且拟合度在90％以上，满足工程需求，可以作为泄漏电流特征量以供后续分析。　　最后利用前面所建立的自然积污下泄漏电流特征量、环境相对湿度以及ESDD的数据库。将泄漏电流特征量和环境相对湿度作为输入参数，ESDD作为输出参数，建立起支持向量机回归模型用于预测和评估接触网绝缘子表面所积累污秽度。通过20组训练样本对支持向量机模型进行训练，得到最佳模型。将8组测试样本代入支持向量机模型进行预测评估，结果表明此模型所输出的预测值相对于实际值相关系数较高，均方差较小，误差在实际工程允许的范围内。故该模型可以有效地预测评估接触网绝缘子表面污秽程度。
作者：	朱虹宇
专业：	电气工程
导师：	陈唐龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文