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原文传递接触网绝缘子污秽在线监测研究

论文题名：	接触网绝缘子污秽在线监测研究
关键词：	接触网;绝缘子污秽;在线监测;泄漏电流;功率谱;神经网络;电气化铁道
摘要：	随着我国铁路事业的快速发展，绝缘子在电气化铁道中得到了广泛的应用。与此同时，由于使用环境特殊，接触网绝缘子的受污染程度要比一般电力线路的绝缘子严重。特别的，随着“四纵四横”客运专线等跨省、跨地区远距离高速铁路相继投入运营，铁路沿线的环境、气候、企业分布等影响因素更趋复杂化，将对绝缘子的电气绝缘强度提出更高要求。近期以来全国大部分地区持续出现雾霾天气，加重了接触网绝缘子的受污程度。这不仅容易造成绝缘子沿面放电，乃至污秽闪络，甚至线路跳闸，给牵引供电系统的正常运行带来极大的安全隐患。因此，开展接触网绝缘子的污秽在线监测，分析表面积污状况，发现潜在的污闪风险，及时采取措施，防止突发性故障的产生，具有一定的现实意义。这既可以避免灾难性的设备故障，还可以避免失修和过甚检修，为促进铁路可持续发展提供技术支撑。　　本文以实现接触网绝缘子污秽在线监测为目的，总结国内外污秽绝缘子运行状态表征参数的基础上，基于绝缘子的污秽沿面放电机理，针对流经污秽绝缘子表面的泄漏电流，提出了接触网绝缘子污秽在线监测的设计方案，并就其中的关键问题进行了详细分析。依托西高所的试验平台，开展人工污秽试验，采集不同环境参数、不同污秽程度下的泄漏电流样本数据。　　针对泄漏电流信号的数学表征问题，通过时域和频域分析相结合的方法提取泄漏电流特征参数。一方面，通过泄漏电流波形的变化特征提取三个时域特征参数，即泄漏电流有效值、最大值和标准差，分析这三个参数与环境参数、污秽度之间的关系;另一方面，通过FFT变换提取3次谐波与基波、5次谐波与3次谐波的幅值比，分析特征参数的变化规律后，采用以5次谐波与3次谐波的幅值比作为污秽状态评估的频域特征参数。其次以短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform，STFT)作为时频信号分析工具，分析泄漏电流时频分布的细节信息，通过时变功率谱形状系数建立与污秽度之间的关联性，并以此作为污秽状态评估的另一频域特征参数。研究表明，泄漏电流的这5个特征参数可以为污秽状态评估提供有效信息。　　最后，为了增加模型的适用性，充分考虑爬电距离不同对污秽状态评估结果的影响，对提取的泄漏电流时域特征参数进行修正，结合提取的频域特征参数，鉴于环境湿度的影响，建立了基于BP神经网络的接触网绝缘子表面污秽状态评估模型，并通过测试数据验证了模型评估结果。结果表明，该模型可为工程实际中接触网绝缘子的日常检修和维护，乃至污闪预警提供有效的数据参考。
作者：	张智涛
专业：	电力系统及其自动化
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：	2014
正文语种：	中文