一种动车组高压电缆防爆检测与抑制系统的制作方法

1.本实用新型属于动车组高压电缆检测系统相关技术领域，尤其涉及动车组运行中高压电缆实时局放数据采集分析和谐波抑制。


背景技术：

2.现有高速电动车对于车上高压电缆检测，主要是组装前和组装后的局放、耐压等参数的一些检测，对于列车运行过程中高压电缆的局放数据的检测几乎没有，也无预防和纠正措施，有谐波检测，但对谐波的抑制多采用被动抑制，几乎没有主动抑制。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种动车组高压电缆防爆检测与抑制系统，以解决上述背景技术中提出的列车运行过程中高压电缆的局放数据无检测而且对谐波采用被动抑制的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种动车组高压电缆防爆检测与抑制系统，包括谐波监控抑制系统与超声波监控系统，所述谐波监控抑制系统的主要是主动抑制了电网当中的谐波浪涌给高压电缆带来的隐患，所述谐波监控抑制系统的原理主要是检测列车的用电质量，所述超声波监控系统的组成包括有超声波局放监控模块和超声波信号反馈模块，所述超声波监控系统的主要原理为超声波进行实时局放数据的监控并通过数据反馈模块将数据反馈给列车的主行车电脑由实时局放数据来作为列车的加速度和减速度依据，所述超声波监控系统运行依据为超声波检测系统，所述超声波监控系统内部系统包括有局放数据采集单元一、局放数据采集单元二、各车数据总线、总行车电脑与局放数据采集单元n。
5.优选的，所述总行车电脑接收来自于各车数据总线的信号，所述各车数据总线的信号接收来自于局放数据采集单元一、局放数据采集单元二与局放数据采集单元n的信号。
6.优选的，所述超声波监控系统内部的列车运行加减速段由于节点受力而导致的高压电缆局部放电的情况，由加到节点上的超声波传感器所测的超声波信号传输到局放分析模块，再由局放分析模块将小数据传送至各车行车电脑进行分析，之后各车行车电脑将信号传输到总行车电脑作为控制加速度的依据。
7.优选的，所述超声波检测系统由超声波传感器、前置放大器、数据采集系统与通讯系统四部分组成，所述通讯系统接收来自于数据采集系统的信号，所述数据采集系统接收来自于前置放大器的信号，所述前置放大器接收来自于超声波传感器的信号。
8.优选的，所述超声波传感器将声发源在被测电缆表面产生的机械振动转换为电信号并且传输出电压信号是表面位移波和它的响应函数的卷积。
9.优选的，所述前置放大器放大后的信号进行a/d模数转换并将收到的数据进行分析处理，所述前置放大器实现了高速动车组的谐波制理由被动变为主动制理。
10.与现有技术相比，本实用新型提供了一种动车组高压电缆防爆检测与抑制系统，
具备以下有益效果：
11.(1)、本系统在现有动车组的电缆主要连接点和主要击穿点介入的一种监控设备，及对车上高压电缆整体谐波监控和主动抑制的一个系统，本系统从局放和谐波两个方面进行监控和治理，由以前的被动治理转为主动治理。
12.大大提高列车运行的安全性；
13.(2)、本系统的应用填补了高速动车组高压电缆局放数据监控的空白，可以减少甚至避免高压电缆在列车运行时被击穿的可能，极大的减少列车因高压电缆的击穿造成的动车组运输带来的损失，提高了现有动车组的安全性；
14.(3)、本系统在于提供了动车组在运行时高压电缆的局放量的监控和反馈；
15.(4)、本系统在于提供了动车组在运行时谐波被动治理到主动治理的方法并提大大提高了动车组的用电质量；
16.(5)、本系统主要安装动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，从而降低谐波动动车组高电电缆的伤害；
17.(6)、在动车组上引入主动谐波抑制系统即apf有源电力滤波器，该系统能够主动降低列车在运行过程中由谐波干饶造成的涡流和集肤效应造成的电缆老化的现象，主动清除谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强的绝缘介质的电场强度，从而改善系统电压稳定性。
附图说明
18.图1为本实用新型的局放监控总流程图；
19.图2为本实用新型的谐波监控抑制系统示意图；
20.图3为本实用新型的超声波检测系统示意图；
21.图4为本实用新型的apf有源电力滤波器原理示意图。
22.图中
23.1、超声波监控系统；101、局放数据采集单元一；102、局放数据采集单元二；103、各车数据总线；104、总行车电脑；105、局放数据采集单元n；2、谐波监控抑制系统；3、超声波检测系统；106、超声波传感器；107、前置放大器；108、数据采集系统；109、通讯系统。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1
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4，本实用新型提供一种技术方案：一种动车组高压电缆防爆检测与抑制系统，包括谐波监控抑制系统2与超声波监控系统1，谐波监控抑制系统2主要是主动抑制了电网当中的谐波浪涌给高压电缆带来的隐患，谐波监控抑制系统2的原理主要是检测列车的用电质量，超声波监控系统1的组成包括有超声波局放监控模块和超声波信号反馈模块，超声波监控系统1 的主要原理为超声波进行实时局放数据的监控并通过数据反馈模块
将数据反馈给列车的总行车电脑104由实时局放数据来作为列车的加速度和减速度依据，超声波监控系统1运行依据为超声波检测系统3，列车运行加减速段超声波采集传感器将检测点的电缆产生的放电超声波信号进行放大，并送至局放检测测模块进行分析，并将分析数据总行车电脑104作为控制加速度的依据，从而避免由于列车加减速传导给列车电缆节点局放量增大而导致电缆击穿的情况，此系统的介入，在列车启动和制动过程中由于加减速传导给列车上高压电缆节上的受力变化引起的电缆局部放电变化，导致的电缆击穿的情况，行成了检测分析反馈闭环，超声波检测系统3由超声波传感器106、前置放大器107、数据采集系统108与通讯系统109四部分组成，通讯系统109接收来自于数据采集系统108的信号，数据采集系统108接收来自于前置放大器107 的信号，前置放大器107放大后的信号进行a/d模数转换并将收到的数据进行分析处理，前置放大器107将有效的局放数据进行分析，屏蔽无用信号，放大有用信号，前置放大器107接收来自于超声波传感器106的信号，超声波传感器106将声发源在被测电缆表面产生的机械振动转换为电信号并且传输出电压信号是表面位移波和它的响应函数的卷积，超声波监控系统1内部子程序包括有局放数据采集单元一101、局放数据采集单元二102、各车数据总线103、总行车电脑104与局放数据采集单元n105，总行车电脑104接收来自于各车数据总线103的信号，各车数据总线103的信号接收来自于局放数据采集单元一101、局放数据采集单元二102与局放数据采集单元n105的信号。
26.本实用新型局放检测系统的工作原理及使用流程：列车在运行过程中车上因列车的加减速的原因会使车体的各个部位会产生不同的力，这些力使高压电缆的一些节点内部产生气隙，这些气隙的产生会在电缆内部产生局部放电，在放电过程中，伴随首爆残裂状的声发射，产生超声波，超声波信号由局部放电源沿着绝介质和金属件传导到电力设备外壳，并通过介质和缝隙向周围空气传播，超声波监测系统利用超声波频率高其波长短，方向性较强、能量集中的特点，进行局部放电检测，超声波传感器106将声发源在被测电缆表面产生的机械振动转换为电信号，它传输出电压信号是表面位移波和它的响应函数的卷积，之后将数据传输到前置放大器107内部，由前置放大器 107将传感器采集到的信号进行放大处理，前置放大器107放大后的信号进行 a/d模数转换，并将收到的数据进行放大分析处理，并将信号送至数据采集系统108进行分析，数据采集系统108将有用的信号进行分析，并将分析结果送至通讯系统109，通讯系统109将传来的数据上传到单车通讯的系统，由单车通讯的系统传至整车的数据总线，最后由总行车电脑104对数据进行分析、预判，最终通过上传过来的局放数据来改变列车的加速度。
27.所述的有源滤波(apf)系统的介入，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电子滤波装置，它能够对大小和频率都变化的谐波及变化的无功能够进行实时的动态补偿，该系统的引入解决了固定滤波器滤波的不足，其应用可克服lc滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿)，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功系统，实现了高速动车组的谐波治理由被动变为主动治理，谐波主动抑制原理为大大减少了谐波带给动车组高压电缆带来的损伤。
28.本系统apf有源滤波系统的工作原理和流程为:apf滤波系统在现有动车组的主断与主变之间加入一个匹配变压器，通过一个匹配变压器将有源滤波器串联于电源和负载之间，以消除电压谐波，平衡或调整负载的端电压。apf 有源电力滤波系统，是采用现代电力
电子技术和基于高速dsp器件的数字信号处理技术制成的电力谐波治理系统，它由指令电压运算电路和补偿电压发生电路两个主要部分组成。apf控制系统根据电路中的电压谐波情况，由系统内部的信号处理部分(dsp)对电压谐波进行分析处理，将谐波与其波分离，并以脉冲调制(pwm)信号形式向补偿电压发生电路送出驱动脉冲，驱动igbt 功率模块，再由匹配变压器生成与电网谐波电压幅值相等、极性相反的补偿电压注入电网，对谐波电压进行补偿或抵消，主动消除谐波。从而有效的解决由于谐波产生的高压浪涌带给电缆的高电场伤害。
29.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。