本發(fā)明涉及機(jī)車的高壓電氣絕緣檢測和監(jiān)測技術(shù)，特別涉及超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

動車組車頂高壓設(shè)備為戶外安裝，為了保證機(jī)車運(yùn)行的可靠性，要求25KV高壓電氣設(shè)備與機(jī)車車頂及本身接地導(dǎo)體有足夠的高壓絕緣性能?，F(xiàn)實(shí)中，機(jī)車的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，車頂高壓設(shè)備的絕緣材料要經(jīng)受風(fēng)、沙、雨、雪等惡劣氣候的侵害及雷電天氣過電壓的侵襲，當(dāng)機(jī)車的車頂高壓設(shè)備的絕緣性顯著降低時，由于乘務(wù)員及調(diào)度中心無法掌握設(shè)備狀態(tài)，機(jī)車一旦升起受電弓將導(dǎo)致高壓放電、接地，輕則造成受電弓滑板與接觸網(wǎng)粘結(jié)、支撐絕緣子閃絡(luò)，重則造成接觸網(wǎng)燒斷、主斷路器滅弧室瓷瓶爆炸、避雷器爆炸等重大事故。

現(xiàn)有的絕緣檢測技術(shù)基于不帶高壓電纜的車載高壓系統(tǒng)，然而，目前部分列車車型具有較長的車載高壓電纜，測試時由于電纜長度很大，需要復(fù)雜龐大的電源系統(tǒng)，這對現(xiàn)實(shí)的絕緣檢測技術(shù)來講成本過于高昂而難以實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有的絕緣檢測技術(shù)僅檢測互感器的二次側(cè)電壓，在負(fù)載很大的電流時，僅在絕緣發(fā)生嚴(yán)重短路故障時才能在電壓表上有所反應(yīng)，檢測精度較低，無法檢測到絕緣受潮、絕緣污染導(dǎo)致的電導(dǎo)增大、局部放電等絕緣下降故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

（一）發(fā)明目的：為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可檢測帶有高壓電纜的電力機(jī)車車頂高壓系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)的裝置，乘務(wù)員可通過觀察司機(jī)室的顯示器及指示燈等來確定車頂高壓設(shè)備是否接地或絕緣性能降低，從而及時發(fā)現(xiàn)車頂高壓系統(tǒng)絕緣性能降低或接地故障，有效防止和避免事故發(fā)生。

（二）技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)方案提供一種超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，包括監(jiān)測支架、超低頻高壓發(fā)生器、探測接頭彈射機(jī)構(gòu)、電壓監(jiān)測模塊、顯示模塊及220V電源；

220V電源與超低頻高壓發(fā)生器連接，超低頻高壓發(fā)生器通過鋪設(shè)在監(jiān)測支架上的導(dǎo)線、探測接頭彈射機(jī)構(gòu)與動車組車頂?shù)能囕d高壓電纜的兩個監(jiān)測點(diǎn)連接，支架上的導(dǎo)線上設(shè)有電壓監(jiān)測模塊，電壓監(jiān)測模塊與顯示模塊連接；

超低頻高壓發(fā)生器包括單片機(jī)、高壓開關(guān)、升壓變壓器及A/D轉(zhuǎn)換器；

電壓監(jiān)測模塊包括高壓互感器、二次側(cè)電流傳感器。

優(yōu)選的，所述監(jiān)測支架為分段式支架，監(jiān)測車載高壓電纜的導(dǎo)線鋪設(shè)在分段式支架上并在分段節(jié)點(diǎn)設(shè)置探測接頭彈射機(jī)構(gòu)，探測接頭彈射機(jī)構(gòu)包括套式底座、套式底座具有柱狀容置空間，柱狀容置空間的底部設(shè)有氣缸，氣缸的伸縮桿上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器上設(shè)有彈簧，彈簧頂部為連接接頭，連接接頭與導(dǎo)線連接，所述氣缸上包括開關(guān)裝置及信號接收裝置，信號接收裝置與電壓監(jiān)測模塊連接。

優(yōu)選的，220V電壓經(jīng)超低頻高壓發(fā)生器輸出電壓范圍為0-300V，頻率為0.01-300Hz。

優(yōu)選的，高壓監(jiān)測模塊還串聯(lián)有保護(hù)電路模塊。

優(yōu)選的，高壓監(jiān)測模塊還包括截止損耗角分析模塊。

優(yōu)選的，高壓監(jiān)測模塊還包括電流電壓波形分析模塊。

優(yōu)選的，超低頻高壓發(fā)生器與兩個自復(fù)式開關(guān)連接，兩個自復(fù)式開關(guān)分離設(shè)置。

優(yōu)選的，動車組車頂?shù)能囕d高壓電纜設(shè)置在兩根固定支柱之間，兩根固定支柱上設(shè)有滑軌，滑軌上設(shè)有爬行測試架，爬行測試架通過驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)和獨(dú)立電源驅(qū)動，爬行測試架包括與滑軌連接的滑輪及框架，框架的兩端分別固定設(shè)有兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)為車載高壓電纜的兩個監(jiān)測點(diǎn)，探測接頭彈射機(jī)構(gòu)包括套式底座、套式底座具有柱狀容置空間，柱狀容置空間的底部設(shè)有氣缸，氣缸的伸縮桿上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器上設(shè)有彈簧，彈簧頂部為連接接頭，連接接頭與導(dǎo)線連接，所述氣缸上包括開關(guān)裝置及信號接收裝置，信號接收裝置與電壓監(jiān)測模塊連接。

超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測方法，包括如下步驟：

S1：將超低頻高壓發(fā)生器與車載220V電源連接，超低頻高壓發(fā)生器的輸出電壓范圍為0-300V，頻率為0.01-300Hz；

S2：超低頻高壓發(fā)生器通過導(dǎo)線與電壓監(jiān)測模塊、兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)連接；

S3：兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)的連接接頭抵壓在待測試的車載高壓電纜的表面，電壓監(jiān)測模塊監(jiān)測兩個監(jiān)測點(diǎn)之間的車載高壓電纜的電流數(shù)值及電壓數(shù)值；

S4：顯示模塊與電壓監(jiān)測模塊連接，顯示模塊顯示電壓監(jiān)測模塊的監(jiān)測數(shù)值；

S5：打開220V電源的開關(guān)，顯示器顯示兩個監(jiān)測點(diǎn)之間的電流數(shù)值和電壓數(shù)值，當(dāng)電流數(shù)值高于電流監(jiān)測閾值時，表明車載高壓電纜的兩個測試點(diǎn)之間的絕緣值降低；或者，當(dāng)電壓數(shù)值低于電壓監(jiān)測閾值時，表明車載高壓電纜的兩個測試點(diǎn)之間的絕緣值降低。

優(yōu)選的，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)監(jiān)測車載高壓電纜的方法包括：a1，沿車載高壓電纜的延伸方向按固定距離順序測量；或a2，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)測試車載高壓電纜的兩端；或a3，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)運(yùn)行至故障位置處，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)測試車載高壓電纜的故障位置的兩側(cè)。

（三）有益效果：本發(fā)明提供的超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1，通過超低頻電壓發(fā)生器測試帶高壓電纜的車載高壓系統(tǒng)，避免了測試時需要斷電等問題；

2，測試僅需要小電容電源，不需要復(fù)雜龐大的電源系統(tǒng)，避免了復(fù)雜龐大的電源系統(tǒng)在測試中的成本高及難實(shí)現(xiàn)的問題，可適用于電纜長度較長的車載高壓電纜；

3，可測試潛伏性絕緣故障，避免25KV電壓下實(shí)際泄露電流較小而難以測試的問題，可消除由于漏檢造成的車頂高壓設(shè)備的事故隱患；

4，測量出的電流電壓數(shù)據(jù)可進(jìn)一步分析電纜絕緣降低嚴(yán)重程度和缺陷類型。

附圖說明

圖1是本發(fā)明超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的分段式支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的探測接頭彈射機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

10-車載高壓電纜；11-分段式支架；12-探測接頭彈射機(jī)構(gòu)；13-導(dǎo)線；14-套式底座；15-柱狀容置空間；16-氣缸；17-伸縮桿；18-壓力傳感器；19-彈簧；20-連接接頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其他方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1-2是本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖，需要注意的是，此附圖僅作為示例，并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明的實(shí)際要求保護(hù)范圍構(gòu)成限制。

現(xiàn)有的絕緣檢測技術(shù)基于不帶高壓電纜的車載高壓系統(tǒng)，然而，目前部分列車車型具有較長的車載高壓電纜10，測試時由于電纜長度很大，需要復(fù)雜龐大的電源系統(tǒng)，這對現(xiàn)實(shí)的絕緣檢測技術(shù)來講成本過于高昂而難以實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有的絕緣檢測技術(shù)僅檢測互感器的二次側(cè)電壓，在負(fù)載很大的電流時，僅在絕緣發(fā)生嚴(yán)重短路故障時才能在電壓表上有所反應(yīng)，檢測精度較低，無法檢測到絕緣受潮、絕緣污染導(dǎo)致的電導(dǎo)增大、局部放電等絕緣下降故障。

本發(fā)明的目的是提供一種可檢測帶有高壓電纜的電力機(jī)車車頂高壓系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)的裝置，乘務(wù)員可通過觀察司機(jī)室的顯示器及指示燈等來確定車頂高壓設(shè)備是否接地或絕緣性能降低，從而及時發(fā)現(xiàn)車頂高壓系統(tǒng)絕緣性能降低或接地故障，有效防止和避免事故發(fā)生。

本技術(shù)方案提供一種超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，包括監(jiān)測支架、超低頻高壓發(fā)生器、探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12、電壓監(jiān)測模塊、顯示模塊及220V電源；

顯示模塊包括存儲器、顯示器、控制面板、電路接口、指示燈等。

顯示器設(shè)置在司機(jī)室中，司機(jī)可方便觀察顯示屏中電流、電壓變化，來確定車頂高壓設(shè)備是否接地或絕緣降低。當(dāng)車頂高壓設(shè)備絕緣接地或者絕緣降低時，指示燈亮。

220V電源與超低頻高壓發(fā)生器連接，超低頻高壓發(fā)生器通過鋪設(shè)在監(jiān)測支架上的導(dǎo)線13、探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12與動車組車頂?shù)能囕d高壓電纜10的兩個監(jiān)測點(diǎn)連接，支架上的導(dǎo)線13上設(shè)有電壓監(jiān)測模塊，電壓監(jiān)測模塊與顯示模塊連接；

超低頻高壓發(fā)生器包括單片機(jī)、高壓開關(guān)、升壓變壓器及A/D轉(zhuǎn)換器；

單片機(jī)型號為AT89C55DW。

電壓監(jiān)測模塊包括高壓互感器、二次側(cè)電流傳感器。

所述監(jiān)測支架為分段式支架11，監(jiān)測車載高壓電纜10的導(dǎo)線13鋪設(shè)在分段式支架11上并在分段節(jié)點(diǎn)設(shè)置探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12，探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12包括套式底座14、套式底座14具有柱狀容置空間15，柱狀容置空間15的底部設(shè)有氣缸16，氣缸16的伸縮桿17上設(shè)有壓力傳感器18，壓力傳感器18上設(shè)有彈簧19，彈簧19頂部為連接接頭20，連接接頭20與導(dǎo)線13連接，所述氣缸16上包括開關(guān)裝置及信號接收裝置，信號接收裝置與電壓監(jiān)測模塊連接。

220V電壓經(jīng)超低頻高壓發(fā)生器輸出電壓范圍為0-300V，頻率為0.01-300Hz。

高壓監(jiān)測模塊還串聯(lián)有保護(hù)電路模塊。檢測時，機(jī)車車頂上加有25KV的高壓電，為防止人為誤操作而造成人身傷害，故設(shè)計保護(hù)電路模塊。

高壓監(jiān)測模塊還包括截止損耗角分析模塊。如介質(zhì)損耗角增大，則說明絕緣性降低，還可以進(jìn)一步與歷史數(shù)據(jù)庫比較確定絕緣性能降低的嚴(yán)重程度。

高壓監(jiān)測模塊還包括電流電壓波形分析模塊，可判斷絕緣缺陷類型，若為放電性故障，則電流電壓波形會有高頻毛刺或者尖脈沖出現(xiàn)，若為電導(dǎo)性故障，則無高頻分量。

超低頻高壓發(fā)生器與兩個自復(fù)式開關(guān)連接，兩個自復(fù)式開關(guān)分離設(shè)置。兩個自復(fù)式開關(guān)分別安裝在司機(jī)室及控制盒上，必須兩個人同時分別閉合，保證兩個同時在場同時操作時方可檢測。

動車組車頂?shù)能囕d高壓電纜10設(shè)置在兩根固定支柱之間，兩根固定支柱上設(shè)有滑軌，滑軌上設(shè)有爬行測試架，爬行測試架通過驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)和獨(dú)立電源驅(qū)動，爬行測試架包括與滑軌連接的滑輪及框架，框架的兩端分別固定設(shè)有兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12為車載高壓電纜10的兩個監(jiān)測點(diǎn)，探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12包括套式底座14、套式底座14具有柱狀容置空間15，柱狀容置空間15的底部設(shè)有氣缸16，氣缸16的伸縮桿17上設(shè)有壓力傳感器18，壓力傳感器18上設(shè)有彈簧19，彈簧19頂部為連接接頭20，連接接頭20與導(dǎo)線13連接，所述氣缸16上包括開關(guān)裝置及信號接收裝置，信號接收裝置與電壓監(jiān)測模塊連接。

一種超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的監(jiān)測支架為分段式支架11，分段節(jié)點(diǎn)的探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12的開關(guān)裝置及信號接收裝置通過3G網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，電壓監(jiān)測模塊通過信號接收裝置、3G網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。

遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)時采集電壓監(jiān)測模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障信號時，通過信號接收裝置及開關(guān)裝置分段監(jiān)測車載高壓電纜10，可快速監(jiān)測出故障發(fā)生的具體位置，方便及時排查故障。

遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)時采集電壓監(jiān)測模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障信號時，通過信號接收裝置控制驅(qū)動部件電機(jī)驅(qū)動爬行測試架步進(jìn)再次監(jiān)測車載高壓電纜10，可快速監(jiān)測出故障發(fā)生的具體位置，方便及時排查故障。

由遠(yuǎn)程服務(wù)器遠(yuǎn)程監(jiān)控車載高壓電纜10，可避免車組人員分散精力監(jiān)控過多數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程服務(wù)器遠(yuǎn)程自動監(jiān)控車載高壓電纜10的絕緣性，還可以避免車組人員由于精力有限，導(dǎo)致故障無法及時發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)一步加強(qiáng)對車載高壓電纜10的絕緣性的實(shí)時監(jiān)測，還可以避免由于高壓監(jiān)測對人員的專業(yè)操作的要求較高增加車組人員的技能負(fù)擔(dān)。

通過超低頻電壓發(fā)生器測試帶高壓電纜的車載高壓系統(tǒng)，避免了測試時需要斷電等問題；測試僅需要小電容電源，不需要復(fù)雜龐大的電源系統(tǒng)，避免了復(fù)雜龐大的電源系統(tǒng)在測試中的成本高及難實(shí)現(xiàn)的問題，可適用于電纜長度較長的車載高壓電纜10；可測試潛伏性絕緣故障，避免25KV電壓下實(shí)際泄露電流較小而難以測試的問題，可消除由于漏檢造成的車頂高壓設(shè)備的事故隱患；測量出的電流電壓數(shù)據(jù)可進(jìn)一步分析電纜絕緣降低嚴(yán)重程度和缺陷類型。

超低頻動車組車頂高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測方法，包括如下步驟：

S1：將超低頻高壓發(fā)生器與車載220V電源連接，超低頻高壓發(fā)生器的輸出電壓范圍為0-300V，頻率為0.01-300Hz；

S2：超低頻高壓發(fā)生器通過導(dǎo)線13與電壓監(jiān)測模塊、兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12連接；

S3：兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12的連接接頭20抵壓在待測試的車載高壓電纜10的表面，電壓監(jiān)測模塊監(jiān)測兩個監(jiān)測點(diǎn)之間的車載高壓電纜10的電流數(shù)值及電壓數(shù)值；

S4：顯示模塊與電壓監(jiān)測模塊連接，顯示模塊顯示電壓監(jiān)測模塊的監(jiān)測數(shù)值；

S5：打開220V電源的開關(guān)，顯示器顯示兩個監(jiān)測點(diǎn)之間的電流數(shù)值和電壓數(shù)值，當(dāng)電流數(shù)值高于電流監(jiān)測閾值時，表明車載高壓電纜10的兩個測試點(diǎn)之間的絕緣值降低；或者，當(dāng)電壓數(shù)值低于電壓監(jiān)測閾值時，表明車載高壓電纜10的兩個測試點(diǎn)之間的絕緣值降低。

兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12監(jiān)測車載高壓電纜10的方法包括：a1，沿車載高壓電纜10的延伸方向按固定距離順序測量；或a2，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12測試車載高壓電纜10的兩端；或a3，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12運(yùn)行至故障位置處，兩個探測接頭彈射機(jī)構(gòu)12測試車載高壓電纜10的故障位置的兩側(cè)。

以上內(nèi)容是對本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)選的實(shí)施例的說明，可以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員更充分地理解本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案。但是，這些實(shí)施例僅僅是舉例說明，不能認(rèn)定本發(fā)明創(chuàng)造的具體實(shí)施方式僅限于這些實(shí)施例的說明。對本發(fā)明創(chuàng)造所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演和變換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。