城市轨道交通车辆直流电缆局部放电检测系统的设计
轨道交通直流电缆线路在线监测方案研究
①在 1 到 n 个 Q 值中任取两个数, 记为 Q i 和 Q j ,
若 Q 值与 I j 值相差较大且满足式 (2) 的关系, 即可
判断集电线路存在隐患放电情况。
Qi - Qj = c
(2)
Q ≥ 1. 5Ij
式中, c 值的范围为: 0≤c≤0. 1max( Q i , Q j ) 。
②在 1 到 l 和 m 到 n 个 Q 值中, 各取值两个数,
测, 减少了因轨道交通直流电缆线路停电造成的恶劣社会影响。
关键词: 轨道交通; 直流电缆; 局部放电; 隐患预警; 行波法测距
0 引言
我国国土辽阔, 人口分布较为分散, 随着城市化
发展进程的加快, 城市化客运运输成为了重要的研究
方向, 而城市化轨道交通由于其占地面积小、 客运运
输体量大成为了主流运输方式, 相对于发达国家而
传感器放大示意图。
图 5 柔性霍尔传感器放大示意图
如图 5 所示, 传感器卡于电缆出口处, 其采集原
理如式 (1) 所示:
E( t) = KHI( t) Bcosθ
(1)
式中, E( t) 为霍尔传感器输出电动势, K H 为霍
尔系数, I( t) 为直流电缆线路中负载电流, B 传感
器为磁感应强度, cosθ 为传感器与磁感与法线所成角
要, 状态监测可提前预警直流电缆状态, 为直流电缆
线路提供检修依据, 同时在直流电缆线路发生供电故
障时, 快速实现故障点精确定位辅助现场运维人员实
现故障排查成为轨道交通直流电缆线路的重要研究
内容。
2023.06∕
1
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
局部放电设计方案
局部放电设计方案引言局部放电是一种在电气设备中经常会出现的故障现象，可能导致设备的损坏和性能下降。
因此，设计一个有效的局部放电监测与控制方案变得至关重要。
本文将介绍一个局部放电设计方案，包括局部放电监测技术、设备布置以及监测数据的分析与处理。
1. 局部放电监测技术1.1 传感器选择局部放电监测技术的核心是选择适合的传感器，用于检测设备中的局部放电现象。
目前常用的局部放电传感器包括电感耦合传感器（TEV）、电容耦合传感器（HFCT）以及超声波传感器等。
在选择传感器时，需要考虑以下几个因素： - 传感器的灵敏度和频率响应范围 - 传感器的尺寸和安装方式 - 传感器的稳定性和可靠性 - 传感器的成本和易用性1.2 监测系统配置一个完整的局部放电监测系统包括传感器、数据采集单元、信号处理单元以及数据存储与分析单元。
传感器用于检测局部放电信号，数据采集单元将信号转换为数字信号，信号处理单元用于滤波和放大信号，数据存储与分析单元用于存储和分析监测数据。
在配置监测系统时，需要考虑以下几个因素： - 传感器与监测设备的连接方式 - 数据采集单元的采样率和分辨率 - 信号处理单元的滤波和放大参数 - 数据存储与分析单元的存储容量和算法选择2. 设备布置设备布置是局部放电监测方案中的一个重要环节。
合理的设备布置可以提高监测的准确性和效果。
2.1 传感器位置选择选择适当的传感器位置是设备布置中的关键一步。
传感器应该安装在设备中容易发生局部放电的部位，如绝缘材料缺陷处、接头处和变压器绕组等。
2.2 传感器布线传感器的布线要尽量减少干扰源对监测信号的影响。
布线时应避免与高压电源线路和其他电磁干扰源过近，采取屏蔽和接地等措施。
2.3 数据采集单元位置选择数据采集单元应尽量靠近传感器，以减少信号传输过程中的信号损失和干扰。
3. 监测数据的分析与处理3.1 数据采集与存储监测系统每隔一段时间采集一次局部放电信号，并将采集的数据存储在数据存储与分析单元中。
局部放电测试课程设计
局部放电测试课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握局部放电测试的基本原理、方法和应用，培养学生进行电力系统设备检测和维护的能力。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：学生能够了解局部放电的概念、特点及其在电力系统中的重要性；掌握局部放电测试的基本原理和方法，包括电晕放电试验、局部放电检测技术等；了解局部放电测试在电力设备运行维护中的应用。
2.技能目标：学生能够运用局部放电测试原理和方法，对电力设备进行检测和分析，判断设备是否存在局部放电现象；具备操作局部放电测试设备的能力，能够正确进行测试并解读测试结果。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电力系统安全运行的责任感和使命感，提高学生对局部放电测试工作的重视程度，培养学生的团队合作精神和敬业精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.局部放电基本概念：介绍局部放电的定义、特点及其在电力系统中的重要性。
2.局部放电测试原理：讲解局部放电测试的基本原理，包括电晕放电试验、局部放电检测技术等。
3.局部放电测试方法：介绍局部放电测试的方法和步骤，包括测试设备的选用、测试环境的设置、测试数据的采集与分析等。
4.局部放电测试应用：讲解局部放电测试在电力设备运行维护中的应用案例，强调其在保障电力系统安全运行中的重要作用。
5.实践操作：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作局部放电测试设备，提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：教师讲解局部放电测试的基本概念、原理和方法，引导学生掌握相关知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解局部放电测试在电力设备运行维护中的应用，提高学生的实践能力。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作局部放电测试设备，培养学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行分组讨论，鼓励学生提出问题、分享心得，提高学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的局部放电测试教材，为学生提供系统的学习资料。
城轨车辆轨道检测系统设计方案
城轨车辆轨道检测系统设计方案城轨车辆轨道检测系统设计方案城轨车辆轨道检测系统是一种重要的技术设备，用于监测和维护城市轨道交通系统的运行状况。
以下是一个基于步骤思考的城轨车辆轨道检测系统设计方案。
第一步：确定系统需求在设计城轨车辆轨道检测系统之前，需要明确系统的具体需求。
这包括确定系统的监测范围、监测精度、数据采集频率等。
例如，系统可能需要监测轨道的平整度、轨道间距、轨道几何形状等指标，以及车辆通过轨道时的振动、速度等信息。
第二步：选择传感器根据系统需求，选择适合的传感器来采集轨道的监测数据。
常用的传感器包括激光测距仪、加速度计、倾角传感器等。
这些传感器可以安装在车辆上或固定在轨道旁边，以获取所需的数据。
第三步：设计数据采集和传输系统设计一个高效可靠的数据采集和传输系统，用于将传感器采集到的数据传输到监测中心。
可以使用无线传输技术，如蓝牙或Wi-Fi，将数据从车辆传输到基站。
基站将数据传输到监测中心进行进一步的处理和分析。
第四步：数据处理和分析在监测中心，使用专门的软件来处理和分析从传感器收集到的数据。
这些软件可以用于计算轨道的平整度、轨道间距、轨道几何形状等指标，并进行数据可视化，以便工作人员能够直观地了解轨道的状况。
第五步：报警和维护设计一个报警系统，当轨道的状况达到预定的异常值时，系统能够发出警报并通知相关人员进行维护工作。
这可以通过手机短信、邮件或其他通信方式实现。
第六步：系统优化和改进定期对城轨车辆轨道检测系统进行优化和改进，以提高系统的精确性和可靠性。
可以根据实际应用情况收集用户反馈，不断改进系统的功能和性能。
总结：通过以上步骤的设计和实施，一个城轨车辆轨道检测系统可以有效地监测和维护城市轨道交通系统的运行状况。
这个系统可以帮助城市轨道交通运营商及时发现并解决轨道问题，确保乘客的安全和顺畅出行。
同时，这个系统还可以提供有关轨道状况的数据，用于优化轨道维护和规划工作。
分析地铁直流电缆局部放电在线监测系统的研制
分析地铁直流电缆局部放电在线监测系统的研制发布时间：2021-12-21T05:10:19.039Z 来源：《防护工程》2021年26期作者：周伟[导读] 本文对地铁直流电缆局部放电在线监测系统的研制进行研究，先结合实际情况，简单对直流电缆局部放电问题进行分析，再以此为基础，对直流电缆局部放电在线监测系统的研制进行研究，旨在确保地铁直流电缆的稳定运行，降低各类安全隐患，保证地铁工程的功能性和安全性。
确保地铁的稳定服务。
周伟天津轨道交通运营集团有限公司 300380摘要：本文对地铁直流电缆局部放电在线监测系统的研制进行研究，先结合实际情况，简单对直流电缆局部放电问题进行分析，再以此为基础，对直流电缆局部放电在线监测系统的研制进行研究，旨在确保地铁直流电缆的稳定运行，降低各类安全隐患，保证地铁工程的功能性和安全性。
确保地铁的稳定服务。
关键词：地铁；直流电缆；局部放电；在线监测系统；研制地铁工程在实际的服务中，为了保证各项工作的稳定进行，需要确保地铁的供电系统稳定，才能使得地铁工程的各项服务稳定发挥，才能提高列车的运行效率，不至于出现列车随意运行的问题，提升地铁车辆的运行效率。
基于此，本文对地铁直流电缆局部放电在线监测系统的研究进行分析，简单分析地铁直流电缆局部放电与在线监测系统，从而保证地铁的功能性与可靠性，满足城市居民出行需求。
1.地铁直流电缆局部放电的研究地铁直流电缆，是地铁轨道交通中的基础，直流电缆主要负责对直流电的运送，确保车辆能够按照预定的线路运行。
但是，如果直流电缆，在实际的服务中，出现局部放电的问题，就会影响电缆的正常运作，甚至可能带来重大安全隐患。
同时，地铁直流电缆局部放电的基本情况，从而得到，地铁直流电缆在实际的服务中，如果出现局部放电，就会给地铁的安全带来负面作用，所以需要实现对地铁直流电缆局部放电的监测，并且控制安全隐患。
其中，局部放电和地铁直流电缆的老化有直接关系。
长期的服务中，电缆会因为各种原因的影响，导致电缆发生老化的问题。
地铁电缆放电信号采集系统的设计
璜 市 轫 厘 交 癌 鳃
㈡ ㈡
０ ㈠
㈦ Ｏ 隼
地铁 电缆放 电信号采集 系统的设计
李立学 江秀 臣 曾 奕 达世 鹏２ 窦同江２ 沈坚强２
（． １上海交通大学 电气工程系 ，０ ００ 上海 ； ． ２０３ ， ２ 上海地铁运营有 限公 司 ，０ ０ １ 上海／第一作者 ， ２０４ ， ／ 博士研究生）
一
般 一 个牵 引变 电站有 ４组 电缆 ， 因此 ， 采集 系统设
计 成 能对最 多 ２ 通道 放 电信 号实 现 同步采集 。 ０个
（Ｄ）ｒ ｐｒ ｃｕｒｄｉ ｉ ｕ ｔｎｉｔｅ ｊｒ ｅｓｎｔ ｕｅ Ｐ ｏ ａｋｏｃｒｅ ｓｌ ｉ ｏ ａｏ ｃ ｓ ｓ ｎ ｎ ａ ｏ ｓ ｈ ｍａ ｒ ｏａ
图 １所示 为实验 室观测 得到 的直 流 电缆 放 电信 号波 形 。该信 号在输 入 到 示 波 器之 前 进 行 了 ２ ５倍 的放 大 。 由 图 可知 ， 电信 号 的频 谱 在 ４ＭＨｚ左 放
右， 电压 幅值 大概 为 ±２ ０ｍＶ。
Ｏ４
ｈ ｉ ｔｎ ｉｅｓ ｙ，０ ０ ０， ｈ ｇ ａ， ｉａ ｌ ｏ ａ Ｊａ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ２ ０ ３ Ｓ ａ ｈ ｉＣｈｎ ｔ ｎ
牵 引变 电站 直流 １５ ０Ｖ馈 出 电缆是 地铁 供 电 ０ 的重要 部 件 。上 海 轨 道 交 通 １号 线 自投 入 运 营 以 来 ， 生 多起 因直 流 电缆故 障造 成 地 铁牵 引供 电 已发 系统 的停 电 。当前 国 内外 对交 流 电缆 的在 线监 测方
一
Ｏ２
牵引变 电站 直流 １５０Ｖ 馈 出 电缆 一 般是 ５根 ０ 电缆 为一组 并联 运行 ， 给地铁 机车供 电。理论 上讲 ， 并联 在一 起 的 ５根 电缆 中有 １根发 生 放 电 ， 它 电 其 缆上 也会 有相 应 的放 电信号 出现 。对 ５根 电缆 的同
局部放电检测仪器施工方案
局部放电检测仪器施工方案1. 引言局部放电是电气设备运行中常见的故障形式之一。
为了及时发现设备中的局部放电故障，保障电力系统的安全运行，需要使用局部放电检测仪器进行检测和监测。
本文档将介绍局部放电检测仪器的施工方案，包括设备准备、安装布置、接线连接、调试验收等方面。
2. 设备准备在进行局部放电检测仪器的施工之前，需要准备以下设备和工具：•局部放电检测仪器：选择合适的型号和规格的局部放电检测仪器。
根据实际情况，可以选择便携式或固定式局部放电检测仪器。
•手持工具：包括螺丝刀、线缆剥皮钳等，用于安装和连接仪器。
•接线材料：选用合适规格和材质的接线电缆，确保连接可靠。
•安全防护用品：如安全帽、安全鞋、绝缘手套等，用于保障施工人员的安全。
3. 安装布置局部放电检测仪器的安装布置需要根据具体的检测要求和设备情况进行规划。
以下是一般的安装布置方案：1.确定检测区域：根据实际需要，确定需要进行局部放电检测的区域。
2.安装仪器支架：根据检测区域的特点，选择合适的位置，安装仪器支架。
支架应稳固可靠，以确保仪器的安全和稳定。
3.安装仪器：将局部放电检测仪器安装在支架上，并调整至合适的位置和角度，以便检测信号的获取和分析。
4.布置接线：根据仪器的接线要求，布置接线电缆。
将电缆连接至仪器的输入和输出端口，并进行固定和标识，以避免接线松动和混乱。
5.确定供电方式：根据实际情况，确定仪器的供电方式，可以是直流电源、交流电源或者电池供电。
确保供电稳定可靠。
4. 接线连接正确的接线连接是局部放电检测仪器施工中的重要环节，不正确的接线连接容易引起误差和干扰。
以下是一般的接线连接方案：1.根据仪器的接线图和说明书，了解仪器接线的要求和方法。
2.使用合适的手持工具，剥去接线电缆的外绝缘层，露出内部的导线。
3.按照接线图和说明书的要求，将导线插入仪器的对应端口中，并确保插头与插孔之间的接触良好。
4.使用螺丝刀或螺母扳手，将接线端子上的螺母或螺丝拧紧，以确保接线牢固可靠。
局部放电智慧监测系统设计方案
局部放电智慧监测系统设计方案局部放电是指电气设备在运行过程中产生的局部放电现象，这种现象会导致设备的损坏和电网的故障，因此对于局部放电进行及时监测是非常重要的。
本文将介绍一种智慧监测系统的设计方案，用于监测局部放电现象。
1. 系统结构该监测系统由以下几个主要组成部分构成：1.1 传感器：用于采集电气设备上的局部放电信号，常用的传感器有高频电流传感器和超高频传感器。
1.2 数据采集装置：用于将传感器采集到的信号转换为数字信号，并进行滤波、放大等处理。
1.3 数据处理和存储装置：用于对采集到的数据进行处理和存储，常用的装置有嵌入式系统或者服务器。
1.4 数据传输装置：用于将处理后的数据传输至监测中心，可以使用以太网、无线网络等传输方式。
1.5 监测中心：对传输过来的数据进行分析和处理，判断是否存在局部放电，并进行告警。
2. 传感器选择在设计该监测系统时，需要选择合适的传感器进行局部放电信号的采集。
传感器的选择要满足以下几个要求：2.1 轻便小巧：传感器需要安装在电气设备上，因此需要满足体积小、重量轻的要求。
2.2 高灵敏度：传感器需要能够对微弱的局部放电信号进行采集，因此需要具备高灵敏度。
2.3 宽带特性：传感器需要具备较宽的频率范围，以便能够采集到不同频率的局部放电信号。
2.4 高可靠性：传感器需要具备较高的工作可靠性，以保证监测系统的正常运行。
3. 数据处理和存储装置的选择在监测系统中，对于采集到的数据进行处理和存储是非常重要的。
可以选择以下几种方式进行处理和存储：3.1 嵌入式系统：使用嵌入式系统可以对采集到的数据进行实时处理和存储，优点是实时性高。
3.2 服务器：使用服务器可以对采集到的数据进行离线处理和存储，优点是存储容量大。
4. 数据传输装置的选择在监测系统中，将处理后的数据传输至监测中心也是非常重要的。
可以选择以下几种方式进行数据传输：4.1 以太网：通过有线网络传输数据，优点是传输速度快，稳定性高。
电力设备局部放电检测系统的设计及其性能测试
电力设备局部放电检测系统的设计及其性能测试第一章绪论电力设备是电力系统的重要组成部分，其稳定运行对于保障电力系统的正常运行至关重要。
由于电力设备长期运行，温度、湿度、压力等环境因素会对设备绝缘系统造成一定的损伤，随着时间的推移，绝缘系统中逐渐形成缺陷。
缺陷的存在不仅会威胁设备的正常运行，还会构成人身安全的威胁。
因此，对电力设备的局部放电情况进行监测和检测是电力系统中非常重要的一项工作。
局部放电检测技术是目前国际上普遍采用的检测电力设备绝缘系统缺陷的方法之一。
局部放电检测技术是定义了在电力设备的绝缘系统中由于局部电场强度过大而导致局部气体放电的现象，并采用非损伤性的监测手段对电力设备绝缘系统进行缺陷定位和监测的技术。
本文旨在通过局部放电检测进行电力设备缺陷的诊断，提升电力设备的安全性和可靠性。
第二章局部放电检测系统的设计2.1 局部放电检测系统的组成局部放电检测系统主要由放电传感器模块、信号采集模块、计算机控制及数据处理模块所组成。
其中，放电传感器模块主要是通过检测电力设备绝缘系统中局部放电信号，对信号进行放大和采集，使信号转化为电信号输出；信号采集模块主要是将局部放电传感器模块采集到的电信号进行处理并转换为数字信号输出；计算机控制模块主要是通过设立一套数据处理软件，实现局部放电信号的获取、处理、分析、诊断以及报警处理等操作。
2.2 放电传感器模块的设计放电传感器是局部放电检测系统中最为重要的检测模块，其检测灵敏度和可靠性对于整个检测系统的工作效率和准确性有着非常重要的影响。
为了确保检测系统的准确性和灵敏度，需要对放电传感器的设计进行深入研究。
传感器的电源模块主要是将传感器所需的电力提供给传感器，使其能够运转。
传感器的信号放大模块主要是将传感器输出的微弱信号放大、滤波，以使其能够被采集模块所采集并传输到计算机控制模块中进行处理。
2.3 信号采集模块的设计信号采集模块主要是负责将局部放电传感器模块输出的电信号进行采集和处理，并转换为计算机能够处理的数字信号。
城市轻轨地铁用直流电缆的特性要求和设计
城市轻轨地铁用直流电缆的特性要求和设计1．城市轻轨地铁用直流电缆的主要技术问题及要1.1由于城市轻轨地铁用直流电缆的使用环境多为人口密集的地下,对阻燃性能要求较高,我们接触到的招标文件都要求符合GB/T18380.3中A级,B级或C级的要求,并且随着设计过程中与使用部门的沟通,阻燃性能的要求提高到了A级,也就是阻燃要求为GB/T18380.3中的A级此外,过去PVC为绝缘或护套的电缆燃烧时释放大量烟雾和有毒气体,妨碍消防工作的进行,并且酸性气体对人和设备都会造成伤害,所以在人口密集,通风条件差的地下,设计单位一般都选用低烟无卤或低烟低卤型的电缆,因此电缆的发烟量,卤酸气体释放量必然有较高的要求,我们结合用户提出的技术条件,制订了我公司的企业标准,关于阻燃及低烟无(低)卤特性的具体参数见表1表1 低烟无(低)卤性能的具体参数项目标准要求执行标准及试验方法低烟低卤阻燃电缆低烟无卤阻燃电缆成束燃烧试验(A级)炭化部分高度最大/m2.52.5GB/T18380.3电缆烟密度试验透光率最小/%3560GB/T17651取自电缆的材料燃烧时的卤酸气体释放量最大(mg/g)1005GB/T17650.1取自电缆的材料燃烧时释出气体的水溶液PH值最小水溶液的电导率最大(μs/mm)//4.310GB/T17650.2GB/T17650.21.2用户提出电缆需要具备防白鼠,防白蚁性能.1.3 用户提出电缆要具有防水性能.1.4 由于电缆有可能敷设在户外,所以,电缆要耐紫外线,适应各种气候条件2电缆设计及研制在轻轨地铁用直流电缆的设计和研制中,重点在于阻燃结构的设计以及一些特殊性能的结构设计,如防水,防鼠,防白蚁等, 铜导体的结构可以参照国家标准《电缆的导体》中第2类或第5类设计, 绝缘(用户要求为交联聚乙烯)可以参照GB/T12706.1《额定电压1kV 到35kV挤包绝缘电力电缆及附件》进行设计,这里不再进行说明。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用４片１２位ＡＤ并行工作，主要面向同步高速信号
测量。ＭＰＸ４２４支持全速、连续大容量采样，可以
用来提高信噪比。放大部分主要由Ｖ．一Ｖ，组成， Ｖ，是低噪声场效应管３ＤＪ４，起到脉冲电压信号放
大的作用。
直接将采样信号缓冲在计算机内存中，采样长度可 以由软件设置，最大采样速率可达１（）ＭＨｚ，采样启 动可以由软件或外部硬件触发启动。采样结束后，
低。图４为不同匝数下传感器的频率响应特性。
相差不大。为更好地满足自积分条件，同时拓宽频
带，选取凡＝１（）。 ２．２放大器设计以及数据采集模块选择
从传感器上得到的局部放电脉冲电压信号一般
都非常小，为数十毫伏到数百毫伏，并且混合一定量
的干扰信号，因此，为了只获得局部放电脉冲信号，需
（）（ＪＩ （Ｊ｜｜ １ ｌ（） Ｉ（）（）
城市轨道交通（以下简称，城轨）直流电缆主要 适用于额定电压１ ５（）（）Ｖ及以下的直流电力传输，目 前我国规定为７５（）Ｖ和１ ５（）（）Ｖ两种。直流电缆是 城轨车辆供电系统重要的电力输送线路，其绝缘状 态的好坏直接关系着车辆的安全可靠运营［１］。 电缆局部放电是造成绝缘老化的主要原因，也
・５４・
缆绝缘材料的绝缘体表面或内部区域所承受的电 场不均匀的现象。在电缆运行过程中，在电场作 用下绝缘体内部或表面就会出现一些区域的电场 强度比平均电场强度要高，一些区域的击穿场强 比平均击穿场强要低，因此在这些区域便会首先 出现放电现象，而其它区域仍然保持着正常的绝
分析
是绝缘劣化的重要征兆和表现形式。当前国内外对
交流电缆的局部放电检测方法都做了很多研究，主
要的检测方法有脉冲电流法、差分法、方向耦合法、 电磁耦合法、电容耦合法、超声波检测法等，并且已
成功应用到现场交流电缆局部放电检测中，但在直 流电缆局部放电检测方面的研究还相对较少。直流 电缆的绝缘部分一般采用电性能优良的ＸＬＰＥ或 ＥＰＲ材料，绝缘材料和交流电缆采用的材料基本相
Ｓｅｎｓｏｒ
ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ
ａＩｎｐｌｉｆｉｅｒ
ａｒｅ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｊｓ－
ａｒｅ
ｔ砖，ｐｒｏｐｅｒ
ｗａｒｅ
ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｃｉｏｎ ｃａｒｄｓ
ｗｒｏｔｅｎ ｔｏ
ｓｅＩｅｃｔｅｄ，ａ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔ—
艟电量
７．¨
一簋事 ．●７
“
系统软件可归结为系统登录模块、用户管理模 块、通讯模块、数据采集与处理模块、参数显示模块、 试验数据存储与管理模块、频谱分析模块七大模块。
软件系统的基本流程如图６所示。
－，
簟电晓ｔ Ｏ．０７４ “
垃电电蠢 Ｏ．Ｏ●２
＾
●
敏电功睾 Ｏ．Ｏ●Ｔ
１■
。～
●
”’一
扩Ｊ”
：…，蔓”
及危害
由于制造工艺等原因．直流电缆的绝缘材料 内部可能会有一些气泡或杂质残留，致使出现电
ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｓｐｅｃｔｒａＩ ａｎａＩｙｓｉｓ Ｆｉｒｓｔ－ａｕｔｈｏｒ’ｓ ａｄｄｒｅＳｓ Ｇａｎｓｕ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
ＣｏＩｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，７３（）１）７Ｉ）．Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ
图１
电缆局部放电产生机理
频高导磁率、稳定性好的磁性材料，磁心上缠绕线圈 并串接一个积分电阻尺，构成自积分电路。磁心由
两个半环经金属屏蔽盒的闭合结构而形成一个圆
电缆绝缘体内部的气隙在发生放电的时候，气 隙中的气体便会产生游离的现象，导致中性分子分 离成带电的正、负离子等质点，并且在外部施加的电 场作用下，电子或负离子会沿电场相反的方向移动， 正离子会沿电场的方向移动，因此这些空间电荷便
模拟真实直流电缆的正常工作状态，因此这些检测
方法并不能起到理想的检测效果。近些年高频测量 方法受到更多局部放电检测人员的关注，成为直流 电缆局部ｎ，Ｌｉｕ Ｌｊｎ，Ｔｉａｎ Ｃｈｅｎｇｙｕａｎ ＤＣ ｃａｂｌｅ ｉｓ ｔｈｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｍａｉｎ阱ｒ
ｓｕｐｐｌｙ ｌｉｎｅ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ
理论和试验研究表明ｘＬＰＥ或ＥＰＲ材料的直 流电缆局部放电信号的频谱中主要分量集中在≤６
２．１．２线圈匝数凡的确定
当线圈匝数ｎ增大时线圈的自感Ｌ。增大，但
・５５
・
万方数据
。溷Ｉ帮韧誊交遐爨囊ｊ薯！《蠹誊＿｛１；ｊ荟㈦爨鋈
所采集的下限频率降低，频宽增加会导致灵敏度降
约ｊ霹蒸
根据理论分析，当ｎ＝５或１（）时，高频灵敏度
建立了新的电场，方向与外界施加的电场相反，此时
环，电流传感器及等效电路如图２所示。
气隙内的实际电场强度
Ｅ。＝Ｅ外一Ｅ内
《辩
图２电流传感器及等效电路
车辆在运行过程中，通过受电弓或接触轨传输 电能的过程是比较复杂的，车辆的运行速度、受电弓 对接触导线的压力、升降弓压力等因素都可能引起 离线等现象，并且气象条件以及周围环境等都会对 受流质量有着直接的影响。对于外界施加直流电压 的电缆，当电压瞬时值上升致使绝缘体中气隙上的 电压达到气隙的击穿电压时，气隙便发生放电。 长时间的局部放电对电缆绝缘材料的绝缘性会 产生严重的危害，主要表现在由于放电所产生的局 部发热、化学活性生成物、带电粒子的撞击以及辐射 等因素对绝缘材料的损伤。这种对绝缘材料的破坏
置，每档２（）ｄＢ，共１（）（）ｄＢ，即作为增益粗调装置，电 子衰减器的输出由电位器进行调节，作为增益细调 装置。电阻衰减器后面的抽头Ｌ，构成了升压器，
号的这些特性以及对测量精度的要求，本系统选用
ＭＰＸ４２４波形采集模块，该模块既满足数据采集速
率和采样精度的测试要求，同时价格也较合理。
ＭＰＸ４２４是一款ＵＳＢ２．（）总线，Ａ／Ｄ转换器采
ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｅＶａｌｕａＣｉｏｎ ａｎｄ ｃｌａｓＳｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＣ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ａｒｅ
ｏｂｔａｉｎｅｄ．
ｕｒｂａｎ ｒａｉｌ ｔｒａｎｓｉｔ；ｖｅｈｉｃｌｅ；ＤＣ ｃａｂｌｅｓ；ｐａｒｔｉａｌ
１城轨车辆直流电缆局部放电的产生机理
所采用。
全隐患，局部放电是造成高压电缆最终发生绝缘击
穿的主要原因之一［３］。
城轨车辆的直流电缆局部放电是比较复杂的物 理过程，需要通过多种表征参数才能全面地描绘其 状态，主要参数包括视在放电电荷、放电重复率、放
电能量、放电平均电流、放电功率等。
２硬件系统设计与选择
２．１高频电流传感器的设计
图３不同磁心制作的传感器的频率特性曲线
同，因此目前一般将交流电缆的检测方法应用在直
８５５；Ｕ ２７（）．３８＋１
中图分类号ＴＭ
流电缆的检测上，理论上虽然是口Ｊ－行的，但是由于交 流检测过程中需要给电缆施加交流电压，而并不能
Ｄ姻珈ｏｆ
Ｒａｉｌ
Ｔ舢ｉｔ
Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｓｃｈａ唱ｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ
ＶｅｈｉｃＩｅ
Ｓｙｓｔ咖ｆｏｒ
ＤＣ ＣａｂＩｅｓ ｏｆ
作用是一个缓慢的发展过程，而且从局部开始，并受 多种其他因素影响，对运行中的高压电缆是一种安
等效电路中ｆ（ｆ）为线圈中脉冲电流信号，Ｍ为 电流传感器的互感，Ｌ。为线圈的自感，尺。为线圈的 等效电阻，Ｃ；为等效杂散电容。金属屏蔽盒可屏蔽 现场空间的干扰信号，以抑制局部放电测量过程中
外界干扰。
２．１．１磁心材料的选择 磁心材料的工作频带在一定程度上决定了传感 器的频带，目前国内用于高频的磁心材料有铁氧体、 微晶态和非晶态材料等，图３为不同磁心制作的传 感器的频率特性曲线。根据图３中的曲线，对于高 频脉冲信号，Ｎ卜Ｚｎ铁氧体频带较宽，为本传感器
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
ａｎｄ ｈａｎｎｓ ０ｆ ｒａｉＪ ｔｒａｎＳｉｔ ｖｅｈｉｃｌｅ ＤＣ ｃａｂｌｅＳ
ｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ １ｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．１１１ｅｎ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｒａｉｌ ｔｒａｎｓｉｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ
ｐａｒｔｉａｌ
ｄｉｓｃｈａｒ萨ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ａｒｅ ａｎａ—
本文首先分析了城轨车辆直流馈电电缆局部
放电产生的机理以及局部放电信号的幅频特性， 然后根据局部放电信号的特性设计出适用于城轨 车辆直流电缆在线监测的宽频带电流感器以及与 其相匹配的信号放大器，并选择适当的高速数据
可以分段将数据读出。并且具有８路５ Ｖ电平开关 量输出，可以通过软件程序控制继电器的通断，从而 实现检测系统的自动控制［５ｊ。
目前高频信号的检测系统设计中的采集模块， 大多数设计者都选择美国ＮＩ公司研发的各系列的
采集卡，如ＰＣＩ总线采集卡、ＵＳＢ总线采集卡等，其
优点是测量精度较高、性能优越。但是目前ＮＩ系 列采集卡价格相对较高。本系统被测对象的信号频
缘特性，这便形成了局部放电，电缆局部放电产生
机理如图１所示。
高频段检测可有效提高传感器的抗干扰能力和信
噪比‘４｜。
基于电磁耦合法检测的基本原理，本文研制出 一个专门用于城市轨道车辆直流电缆局部放电在线 检测的罗戈夫斯基线圈型宽频带电流传感器，该传 感器的输出为一个与脉冲电流成比例的脉冲电压。 主要由磁心、线圈、金属屏蔽盒等组成，磁心采用高
率主要集中在１～４ ＭＨｚ范围之间，并且信号从放 大器输出后提升至一５～＋５ Ｖ范围之间。根据信
・５６・
３软件系统设计实现
局部放电检测系统的软件部分为操作者提供了 必要的人机对话窗口，主要对直流电缆局部放电信
万方数据
筹５；期
嘲｝斌ｔ镳酶
次数ｎ、放电功率Ｗ等以一定的对应关系绘制成图 形，从而能够直观反映放电现象。测试主界面如图 ７所示。