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1、国内图书分类号：U226.5 密级：公开国际图书分类号：621.3西 南 交 通 大 学研 究 生 学 位 论 文地铁弓网燃弧能量与牵引电流扰动分析年 级： 二一二级 姓 名： 刘宝轩 申请学位级别： 工程硕士 专 业： 电气工程 指 导 教 师： 陈唐龙 教授 二一四年五月Classfied Index: U226.5U.D.C: 621.3Southwest Jiaotong UniversityMaster Degree ThesisPANTOGRAPH-CATENARY ARC ENERGY AND ANALYSIS ON CURRENT DISTURBANCE IN METRO Gr
2、ade: 2012Candidate: LIU Bao XuanAcademic Degree Applied for: Master Degree Speciality: Electrical EngineeringSupervisor: Prof. CHEN Tang-longMay, 2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。
3、本学位论文属于1保密，在 年解密后适用本授权书；2不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导老师签名：日期： 日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1. 基于电接触理论，深入分析了弓网燃弧特性，简述了弓网燃弧的危害以及其检测方法；利用实验手段，测量得出了非接触式弓网燃弧检测装置的检测最小功率密度。2. 搭建了弓网燃弧发生装置，进行了交流燃弧、直流燃弧发生试验，定量分析了输入电压辐射对燃弧能量的影响。通过对交流燃弧参数的时频特性分析可知，造成电流扰动的主要原因是电路中3次谐波成分的增加。统计大量直流燃弧数据，得出了
4、直流燃弧能量与燃弧特征波段25010nm紫外能量呈线性相关的结论，并探讨了极性对燃弧能量、燃弧率的影响。3基于广州地铁二、三号线弓网燃弧试验检测数据，统计各区段机车启动、匀速、制动阶段弓网燃弧率、燃弧发生前后电流幅值，提取了500余次燃弧发生时刻燃弧信号、牵引电流信号和速度信号。根据EN50317要求，分析了速度因素对燃弧率的影响，通过对燃弧发生前牵引电流幅值、燃弧能量的统计，得出了燃弧能量与燃弧发生前电流幅值无关的结论。4. 将燃弧发生前后牵引电流扰动程度，作为燃弧发生对弓网受流危害程度的量化指标。基于小波多分辨率分析与Parseval理论，通过对广州地铁二、三号线燃弧检测数据分析运算，得到
5、了燃弧能量、燃弧持续时间与牵引电流扰动程度的关系方程，为指导现场准确定位弓网受流薄弱点提供了理论依据。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：第I页西南交通大学硕士研究生学位论文摘 要受电弓与接触线的良好接触是保障电力机车正常受流和安全运行的可靠前提。随着机车运行速度的逐步提高，弓网离线现象越来越频繁，弓网离线会引发弓网燃弧，弓网燃弧
6、在一定程度上能够反映出弓网受流性能的优劣。弓网燃弧的频繁发生会造成弓网受流系统，尤其受电弓滑板的电气侵蚀，更严重甚至烧损接触网设备，引起变电所跳闸，威胁行车安全。因此，实现弓网燃弧在线监测的同时，及时定位并维护弓网受流薄弱点对于保障行车安全具有重要意义。本文首先利用实验手段，测量得到了非接触式弓网燃弧检测装置的检测最小功率密度。搭建了一套弓网燃弧发生装置，模拟了交流燃弧、直流燃弧的发生过程，研究了输入电压幅值对燃弧能量的影响，结果表明，输入电压幅值与燃弧能量呈正相关性，且相同输入电压幅值、间隙距离情况下，直流燃弧比交流燃弧所释放的燃弧能量更大。通过分析交流燃弧电流频域特性可知，造成交流电流扰动
7、的主要原因是电路中三次谐波成分的增加。直流燃弧实验中，测量得到了直流燃弧能量与燃弧特征波段25010nm紫外能量的关系方程，解决了实际弓网燃弧能量不能够检测的难题，并探讨了极性对燃弧能量、燃弧率的影响，分析结果表明，相同实验条件下，接触线为阳极较接触线为阴极情况，燃弧能量更大，燃弧发生对碳滑条所造成的电气侵蚀也更严重。基于广州地铁二、三号线弓网燃弧试验检测数据，统计各检测区段机车启动、匀速、制动阶段弓网燃弧率、燃弧发生前后电流幅值，提取了500余次燃弧发生时刻燃弧信号、牵引电流信号和速度信号。根据EN50317要求，分析速度因素对燃弧率的影响，并通过对燃弧发生前牵引电流幅值、燃弧能量的统计，得
8、出了燃弧能量与燃弧发生前电流幅值无关的结论。最后，基于小波多分辨率分析与Parseval理论，将燃弧发生前后牵引电流扰动程度，作为燃弧发生对弓网受流危害程度的量化指标，分析了广州地铁二、三号线燃弧检测数据，得到了燃弧能量、燃弧持续时间与牵引电流扰动程度的关系方程，解决了过多定位燃弧发生点的难题。关键词：弓网燃弧；模拟装置；燃弧能量；多分辨率分析；牵引电流扰动第III页西南交通大学硕士研究生学位论文AbstractIn electrified railways, current collection results from sliding contact between the moving
9、pantograph and the overhead contact wire.With the running speed increasing, the pantograph lose contacting the overhead contact wire more frequently, which can cause arcing phenomena, pantograph-catenary arcing can reflect the pros and cons of pantograph-catenary current collection, in extent.pantog
10、raph-catenary arcing occurs instantaneously accompanied by large amounts of energy conversion, resulting pantograph electrical system, especially the pantograph erosion , even more serious burned the catenary equipment, and even caused the substation to trip, threatened traffic safety.Therefore, Rea
11、lization the pantograph-catenary arcing online monitoring, positioning and maintaining pantograph weak point is important for the protection of traffic security.Firstly, measuring the minimum power density of the UVM non-contact pantograph- catenary arcing detection device with experimental methods.
12、 Building a set of simple pantograph-catenary arcing occurs devices, simulation arcing occurs AC and DC arcing, analysising the influence bettwen arc energy and voltage amplitude, The results showed that arc energy and voltage amplitude is positive correlation, DC arcing energy is larger than AC arc
13、ing energy under the same conditions.the AC arcing current frequency domain characteristics showed that harmonic component is 3 times harmonic,based on the simulink experimental platform.experiment measured the actual energy DC arcing and the 250 10nm bands UV characteristic energy in DC arcing curv
14、e,realized the detection on DC arcing energy.changing the polarity of the output voltage of DC, test the influence of the polarity on the arcing rates , when contact line is anode,the arcing energy is larger.According to EN50317, statistics of Guangzhou Metro detect arcing rate, obtained by comparative analysis of the factors affecting the speed of the rate of arcing. extracted more than 500 time metro arcing occurs detection parameters, the results showed that the traction current amplitude is regardless of arcing energy.Finally, based on the theory of wavelet multi-resolution an
