一种新型动车组车顶绝缘检测装置的制作方法

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种新型动车组车顶绝缘检测装置。

背景技术：

高速动车组投运后， 由车顶绝缘子闪络引起的车体绝缘问题逐渐暴露； 高速动车组车顶绝缘子的外绝缘性能受到了广泛关注。车顶绝缘子闪络时，将造成接触网故障，甚至烧坏接触导线和受电弓滑板。动车组车顶高压绝缘检测装置能快速、准确判断车顶高压设备是否接地或绝缘降低， 防止盲目升弓烧毁接触网和受电弓， 同时为现场提高正点行车率和判断故障点提供便捷可靠的手段。

目前的高压绝缘检测装置是利用动车组的高压电压互感器将交流电升压后在动车组车顶的高压设备上形成测试电压，通过检测漏电流，以判断高压设备的绝缘状态。这种方式的特点是系统简单和成本低。但是这种方式存在以下问题：①对于没有高压电压互感器的动车组无法采用。②由于高压电压互感器的容量较小，不能提供较大的电流，这就使得不能检测到动车组高压电器的真实绝缘状态。

技术实现要素：

本发明的目的是为了，设计了一种新型动车组车顶绝缘检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

新型动车组车顶绝缘检测装置由处理器、控制/显示面板、逆变器、调压器、电流/电压采样模块、升压变压器、永磁机构、真空灭弧室等组成。该装置可分为高压信号发生部分和控制部分，前者安装在车顶，后者安装在车厢的电器柜中。

所述的高压信号发生部分主要由调压器、升压变压器、真空开关、电流和电压传感器等组成。主要完成高电压的产生、控制和测量。

所述的控制部分由嵌入式单片机、数字电路、AD变换、操控软件设计等组成， 主要完成人机的交互、信号的采集、故障判断、现场操作指导。

所述的升压变压器变比为1:200,可将调压器输出端的0～190 V 工频交流电变至0～35 kV 工频交流电。相比互感器升压方式，使用专用的升压变压器可以提供更大输出功率和更高的测试电压， 可以更容易地检测出车顶高压设备绝缘系统的绝缘缺陷。

所述的真空灭弧室的上端（静触头） 接入动车组车顶母线，下端（动触头）接升压变压器的输出端。在中轴线下方安装一台开关操作机构， 用来断开和闭合真空灭弧室中的动、静触头。

所述的系统的开关操作机构采用高压永磁开关，永磁机构采用对称式双稳态结构， 无论在合闸位置和分闸位置，其保持力均由钕铁硼永久磁铁提供。为了产生电磁吸力驱动铁芯运动，必须给永磁机构的分、合闸线圈通电，使其达到一定的励磁安匝数，这样才能满足真空开关的分、合闸速度要求。

所述的逆变器的整个电路分为两大部分：第一部分采用高精度PWM（脉宽调制）芯片和MCU（微电脑处理器）组成控制电路，第二部分电路则是利用桥式整流、滤波电路将高频交流电转为400V左右的的直流，利用MCU程序产生的SPWM调制技术与IGBT功率管组成的输出电路将400V直流转为标准的220V工频交流电。

本发明的有益效果是：

该装置采用了独立的高压测量装置，可提供能满足车顶高压设备进行污秽实验的容量和电压。已有的相关资料表明： 利用机车上安装的高压电压互感器的一、二次绕组的电压变化来实现车顶高压设备的绝缘测试，其容量小于300VA，最高电压仅为25kV。而根据在人工气候实验室进行四级污秽实验的数据表明车顶高压设备发生污秽闪络时， 高压实验设备应能提供3000VA的容量。故该系统的容量为3000VA，电压为0～30kV。该装置可以模拟受电弓升弓过程中绝缘设备所承受的操作过电压状态。该装置具有数据自动存储功能，这些数据为装置提供了科学、准确的绝缘性能判断依据，同时也为车顶高压设备的绝缘设计提供了真实、可靠的参考数据，这些数据为以后绝缘在线监测提供了参考。该装置对因污秽和雾霾引起的高压设备绝缘性能下降具有修复功能， 进而降低了因污秽和雾霾引起的闪络事故。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统原理框图。

图2是逆变器原理图。

具体实施方式

如图1所示，新型动车组车顶绝缘检测装置由处理器、控制/显示面板、逆变器、调压器、电流/电压采样模块、升压变压器、永磁机构、真空灭弧室等组成。该装置可分为高压信号发生部分和控制部分，前者安装在车顶，后者安装在车厢的电器柜中。高压信号发生部分主要由调压器、升压变压器、真空开关、电流和电压传感器等组成。主要完成高电压的产生、控制和测量。控制部分由嵌入式单片机、数字电路、AD变换、操控软件设计等组成， 主要完成人机的交互、信号的采集、故障判断、现场操作指导。该检测装置采用逆变器，将机车的24V直流电压转换为220V交流电压， 再将220V交流电压转化为0～250V连续可变化的交流电压（根据系统检测需要可随时调整），再将此电压经过高压变压器转换为高压（最高不超过30kV）， 并经过永磁高压开关与绝缘子接电端相连接。高压变压器的接地端则与绝缘子的接大地端（车体）相连并在其间串接电流互感器的初级。电流互感器的次级线圈连接于操控系统， 用于信号采集。系统上电后，操控系统首先进行自检，确认检测系统自身各部件及整体都工作正常后， 处于等待命令状态。根据命令对相关的部件（调压器、开关等）进行调整控制，最终，通过对漏电流信号的采集、比较、判断等作出警告、正常等提示并显示漏电流值；同时将本次检测数据保存或通报上级系统以备以后查询。如果车顶的绝缘子的绝缘性能很好， 则电流互感器初级未形成回路，电流传感器次级线圈应没有信号。如果车项绝缘子的绝缘性能变差，导致初级形成回路，回路中的漏电流在电流传感器次级生成感应电流。操作控制系统根据操控命令采集该电流信号， 根据电流（电压）的大小强度，判断车项绝缘子的绝缘性能的损坏程度。电流越大，绝缘性能越差。根据系统设定，目前可测绝缘端漏电流的大小范围不大于100mA。

高压信号发生器包括试验变压器、开关操作机构、真空灭弧室（真空泡）等部分。真空灭弧室固封在环氧浇注筒中， 在其正下方机箱中安装一台永磁机构， 用绝缘拉杆链接真空灭弧室动触头和永磁机构的驱动杆。真空灭弧室动触头通过软连接、导线接到升压变压器高压输出端，升压变压器从航空插头获取调压器送来的0～190 V 工频交流电，并升压至0～35 kV。永磁机构通过航空插头从控制箱中获取分、合信号来驱动真空灭弧室内动、静触头闭合或断开，闭合时，高压检测信号加载在高压母线上。变压器测量端将感应到的检测电压和泄露电流通过航空插头送至控制机箱作处理分析。

如图2所示，逆变器的整个电路分为两大部分：第一部分采用高精度PWM（脉宽调制）芯片和MCU（微电脑处理器）组成控制电路， 利用MOS管和高频变压器组成的开关电路，将电瓶提供的24V直流电，通过高频PWM开关电源技术转换成40kHz左右的高频交流电；第二部分电路则是利用桥式整流、滤波电路将高频交流电转为400V左右的的直流， 利用MCU程序产生的SPWM调制技术与IGBT功率管组成的输出电路将400V直流转为标准的220V工频交流电， 本电路最大输出功率3000W，功率因数高达95%以上。直流输入端采用先进的反灌杂音抑制技术，内置精密的反噪声倒灌装置和滤波器，符合电磁兼容标准，与其他设备共用蓄电池时互不干扰，避免对蓄电池产生干扰。同时其负载适应性强，在额定功率内，无论是容性负载，还是感性负载都可正常使用。具备体积小，重量轻，保护全，精度高，响应快等特点。