用于检测轨道高架接触线与轨道牵引单元之间发生的电弧的方法以及对应的检测布置与流程

1.本描述涉及用于检测携带dc电压的轨道高架接触线与收集由轨道牵引单元所吸收或注入的电流的轨道牵引单元的受电弓之间发生的电弧的方法，以及涉及对应的检测布置。
2.一个或多个实施例可适用于下列应用：收集与能量消耗相关的数据，并且将它们发送到地上(on-ground)数据收集系统。


背景技术：

3.在大多数电气轨道系统中，功率通过高架接触线(ohl)与受电弓之间的滑动接触部从供应装置传输到牵引单元(机车或电动列车)。后者是被放置在列车顶上的伺服致动的电流收集器，所述伺服致动的电流收集器施加和控制接触条针对接触线的力。要通过几平方毫米的接触段从ohl传输到受电弓的碳叶片的大功率(多达大约8mw)使电流收集作为电气轨道功率链的最关键元素之一。
4.对在受电弓(所述受电弓收集由诸如机车或电动列车之类的轨道牵引单元所吸收的电流)处所检测的电量、电压和电流的精确分析能够提供与供应系统和轨道车辆两者的机能状态有关的感兴趣信息。涉及在受电弓处发生的电气事件的检测的工具以及执行其可靠编目(cataloging)的方法能够用于预测性维护。这类事件之一是起弧现象，所述起弧现象能够在收集由机车所吸收/注入的电流的受电弓处因其与高架接触线(ohcl)的分离而发生。能够导致滑动接触部的两个电极之间的分离的原因能够概括如下：轨道不规则性、接触网(catenary)的不规则性、高速度和天气条件(雪、冰、霜)。持续数量的电弧事件能够产生：收集器条的快速降级、电弧事件的增加、功率质量的降低和事故。
5.因此，期望对电弧事件进行计数，以监测受电弓和高架接触线两者的状态。在与数据收集系统关联的每一个列车上广泛散布这样的工具能够在滑动接触部中所涉及的装置的预测性维护中提供有价值的贡献。
6.特别是，在其中服务中的所有列车具有能够检测电弧事件并且能够向地上数据收集器系统发送电弧事件的数量的装置的未来情形中，能够实现受电弓与ohl之间的接触部的质量的预测性维护。而且，在下一个未来，全欧洲的服务中的所有列车必须收集与能量消耗相关的数据，并且将它们发送到地上数据收集系统。这个义务由互操作性技术规范tsi来推行。
7.当前系统通过视频系统注册来执行对受电弓靴(与ohcl相接触的元件)的条件的监测，这要求安装视频拍摄装置以及从所获取的图像艰难地识别电弧事件。


技术实现要素：

8.基于前面的描述，感受到对于克服先前概述缺点的一个或多个的解决方案的需要。
9.按照一个或多个实施例，这样的目的通过具有以下权利要求书中具体提出的特征的方法而被实现。此外，实施例涉及相关的检测布置。
10.权利要求书是本文所提供的公开的技术教导的组成部分。
11.如前面所述，本公开提供与用于检测携带dc电压的轨道高架接触线与收集由轨道牵引单元所吸收或注入的电流的轨道牵引单元的受电弓之间发生的电弧的方法有关的解决方案，
12.所述受电弓包括输入低通滤波器，所述输入低通滤波器：
13.操作在给定自然频率；
14.在其输入处接收受电弓(特别是受电弓靴)与参考节点之间的电压，以及由轨道牵引单元所吸收或注入的所述电流；以及
15.在其输出处向所述轨道牵引单元供应滤波电压，所述方法包括：
16.测量受电弓与参考节点之间的所述电压以及由轨道牵引单元所吸收或注入的所述电流，从而分别获得测量电压和测量电流，
17.从所述测量电压中提取具有围绕给定检测频率的界定频谱部分的提取电压信号，
18.从由机车所吸收或注入的所述测量电流中提取具有围绕给定自然频率的界定频谱部分的提取电流信号，
19.将具有界定频谱部分的所述提取电压信号的幅度和具有界定频谱部分的所述提取电流信号的幅度与相应阈值进行比较，
20.验证(verify)所述比较操作是否指示具有界定频谱部分的提取电压信号的幅度和具有界定频谱部分的提取电流信号的幅度均高于相应阈值，以及在肯定中发信号通知对电弧的检测。
21.在变体实施例中，从所述测量电压中对具有围绕给定检测频率的界定频谱部分的提取电压信号的所述提取包括执行围绕所述给定检测频率的模拟巴特沃斯滤波或特殊谐振滤波，以及
22.从由机车所吸收或注入的所述测量电流中对具有围绕给定自然频率的界定频谱部分的提取电流信号的所述提取包括执行以所述输入低通滤波器的所述自然频率为中心的特别是二阶的模拟通带巴特沃斯滤波，
23.所述比较操作包括由相应阈值比较器来比较提取电压和提取电流。
24.在变体实施例中，所述检测频率处于从1khz至3khz的范围中，以及所述模拟巴特沃斯滤波的带宽特别是143hz。
25.在变体实施例中，所述自然频率处于从15hz至30hz的范围中，以及所述模拟通带巴特沃斯滤波的带宽特别是11.2hz。
26.在变体实施例中，所述比较操作包括延迟提取电压部分的比较的输出。
27.在变体实施例中，对电压的所述测量包括由在所述检测频率具有谐振频率的模拟滤波器对所述测量电压进行模拟前置滤波，从而获得模拟滤波电压，然后以数字方式获取所述模拟滤波电压，
28.对电流的所述测量包括与模拟滤波电压的获取同步地以数字方式获取测量电流，
29.从所述测量电压中对具有围绕给定检测频率的界定频谱部分的提取电压信号的所述提取包括执行对所述测量电压(特别是模拟滤波电压)的快速傅立叶变换，从而提取与
所述检测频率对应的谐频(tone)，
30.从由机车所吸收或注入的所述测量电流中对具有围绕给定自然频率的界定频谱部分的提取电流信号的所述提取包括执行对所述测量电流的快速傅立叶变换，从而提取与所述自然频率对应的谐频，
31.将所述电压谐频和所述电流谐频与相应的单个阈值进行比较。
32.在变体实施例中，模拟前置滤波的所述检测频率处于从1khz至2khz的范围中。
33.在变体实施例中，以在4与10ms之间的范围中的分析时间来执行对所述测量电压的所述快速傅立叶变换，以及以在100与300ms之间的范围中的分析时间来执行对所述测量电流的所述快速傅立叶变换。
34.本公开还提供与用来检测携带dc电压的轨道高架接触线和收集由轨道牵引单元所吸收或注入的电流的轨道牵引单元的受电弓之间发生的电弧的布置有关的解决方案，所述受电弓包括输入低通滤波器，所述输入低通滤波器：操作在给定自然频率；在其输入处接收受电弓(特别是受电弓靴)与参考节点之间的电压，以及由轨道牵引单元所吸收或注入的所述电流；以及在其输出处向轨道牵引单元供应滤波电压，
35.其特征在于
36.所述布置包括传感器模块，所述传感器模块配置成测量受电弓与参考节点之间的所述电压以及由轨道牵引单元所吸收或注入的所述电流，从而分别获得测量电压和测量电流，
37.所述布置配置成执行按照以上实施例中的任何实施例的方法的步骤。
38.权利要求书是本文参照实施例所提供的技术教导的组成部分。
附图说明
39.现在将仅作为非限制性示例、参照附图来描述一个或多个实施例，在附图中：
40.图1是提供对于电弧事件的电路描述的示意图；
41.图2a是在电弧事件存在的情况下在受电弓处的电压和电流的行为的时间图；
42.图2b是图2a的简图的缩放时间图。
43.图3是表示这里描述的方法的一般实施例的流程图；
44.图4是实现这里描述的方法的第一实施例的布置的示意图；
45.图5是图4的实施例的电压量的时间图；
46.图6是图4的实施例的电流量的时间图；
47.图7是图4的实施例的电压和电流量的时间图；
48.图8是实现这里描述的方法的第二实施例的布置的示意图，
49.图9是图8的实施例的电压量的时间图；
50.图10是图8的实施例的电流量的时间图；
51.图11是图8的实施例的电压和电流量的时间图。
具体实施方式
52.在随后的描述中，图示一个或多个具体细节，旨在提供对本描述的实施例的示例的深入理解。实施例可在没有具体细节的一个或多个的情况下或者采用其他方法、组件、材
料等而被实现。在其他情况下，没有详细图示或描述已知结构、材料或操作，使得实施例的某些方面将不被费解(obscured)。
53.本描述的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用意在指示相对于所述实施例描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可存在于本描述的一个或多个点的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”之类的短语不一定指代同一个实施例。
54.此外，特定构造、结构或特性可以以任何适当方式被组合在一个或多个实施例中。
55.本文所使用的参考只是为了方便起见而被提供，并且因此不限定实施例的保护程度或者范围。
56.贯穿本文所附的图，采用相似参考/数字来指示相似部分或元件，以及对应描述为了简洁起见而将不会赘述。
57.附图采取简化的形式而不是按准确比例。
58.当受电弓靴与高架接触线之间的分离在电流通量存在的情况下发生时，电弧在滑动接触部的两个电极之间产生。尽管电弧的物理描述中的复杂度，但为了我们的目的，这样的事件能够易于在电路模型中被描述为任意电压生成器，所述电压生成器在受电弓靴与ohcl之间施加任意脉动电压波形。更详细说明能够见于g.crotti等人的发表物“pantograph-to-ohl arc:conducted effects in dc railway supply system”(in ieee transactions on instrumentation and measurement，vol.68，no.10，第3861-3870页，2019年10月)。
59.图1示出提供牵引单元中对电流的吸收(正)或者由牵引单元对电流的生成(负)期间的电弧事件的简单电路描述的示意图，后者可能在制动阶段期间发生。
60.因此，图1中所示的是牵引单元11(例如机车)，所述牵引单元11被耦合到高架线12，所述高架线携带由电力供应系统13借助于受电弓11a所供应的dc供应电压v
line
。
61.受电弓11a本质上通常与接收dc供应电压v
line
的高架线12相接触，但是电压生成器表示具有电弧电压v
arc
的电弧a由于以上概括原因之一而在高架线12与受电弓14之间同时在i
p
指示电流在高架线12与受电弓11a之间流动的情况下形成。
62.在图1中，这也由高架线12与受电弓11a之间的耦合的等效电路来表示，其中输入滤波器15表示受电弓14的输入级。如所示的，dc供应电压v
line
通过表示电弧电压v
arc
的等效电压生成器被耦合到通过输入滤波器15的输入端子所分隔的端子。因此，输入滤波器15的输入电压(受电弓电压v
p
)是v
line-v
arc
，其对应于不存在电弧时的dc供应电压v
line
。滤波器15的输入节点处的受电弓电流ip是相对于高架线12被吸收或注入的电流。
63.如图1中所示，受电弓电压v
p
在受电弓11a与参考节点(例如，接地参考)之间形成。通常，参考节点为零电压或者处于相对于受电弓电压v
p
或dc供应电压v
line
的更低电位。在实施例中，参考节点能够由轨来表示。
64.输入滤波器15是牵引单元11(即，机车)的低通输入级滤波器，所述低通输入级滤波器通常存在于dc机车中。这个滤波器在了解由电弧所触发的导电效应方面起重要作用。在图1中，它被系统化为(schematized as)具有并行的输出电容器c
if
和串行电感器l
if
的lc滤波器。在输出电容器c
if
的端子(它们是串行电感器l
if
和参考节点)处，形成用来为牵引单元12的电马达供应的滤波dc电压v
dsf
。如图1中所示，因此，滤波dc电压v
dsf
又称作参考节点(例如，接地参考)，以作为受电弓电压v
p
。更一般来说，包括输入节点(在其上形成受电弓电
压v
p
)的输入滤波器15的所有电位称作这样的参考节点，所述参考节点如所述的那样能够是接地参考，或者在实施例中由轨来表示。轨可能不一定处于零电压，仅处于相对v
line
、v
p
、v
dsf
节点的更低的电位。
65.图2a是在当列车11正吸收电流时所检测的电弧事件a存在的情况下在受电弓处的电压v
p
和电流ip的行为的时间图。
66.图2b是图2a的简图的电弧a的时间区域中的缩放，从而示出相同电量。
67.如果牵引单元11正吸收电流，则电弧a引发受电弓电压v
p
的电压降，以及如果牵引单元11将电流正注入到高架线12中，则引发上涨(swell)。这样的快速变化引起二阶低通滤波器15中的振荡，其反映在受电弓电流i
p
上。
68.例如，在crotti,g.、giordano,d.、signorino,d.、femine,a.delle、gallo,d.、landi,c.、luiso,m.、biancucci,a.、donadio,l.的“monitoring energy and power quality on board train”(proceedings ofthe 2019 ieee 10th international workshop on applied measurements for power systems(amps)，aachen(germany)，september25-27,2019)中描述诸如图2a中所示波形之类的波形。
69.这里描述的解决方案通过如图3的流程图中所示的方法来利用由电弧所产生的导电效应，图3示出所述方法的实施例100，所述方法包括：步骤110，测量受电弓11a与参考节点之间的受电弓电压v
p
和由轨道牵引单元11所吸收或注入的电流i
p
，从而分别获得测量电压v
p,out
和测量电流i
p,out
；然后在步骤120中，从这样的测量电压v
p,out
中提取具有围绕给定检测频率f
det
的界定频谱部分的提取电压信号v
bp
，即，例如，比如在带通滤波之后具有在有限频率范围内的频谱或者围绕给定检测频率f
det
的频带的信号，
70.从由机车所吸收或注入的所述测量电流i
p,out
中提取130具有围绕输入滤波器的给定自然频率fn的界定频谱部分的提取电流信号i
bp
，
71.将具有界定频谱部分的所述提取电压信号v
bp
的幅度和具有界定频谱部分的所述提取电流信号i
bp
的幅度与相应阈值(电压阈值t
hv
或电流阈值t
hv
)进行比较140，
72.在步骤150中验证所述比较操作140是否指示具有界定频谱部分的提取电压信号v
bp
的幅度和具有界定频谱部分的提取电流信号i
bp
的幅度均高于相应阈值t
hv
、t
hv
，
73.在肯定中，在步骤160中发信号通知对电弧a的检测ad。
74.参照图4，示出的是检测布置200，所述检测布置200表示这里描述的更模拟取向的方法的第一实施例。
75.如图4中示意所示，测量受电弓11a与参考节点之间的受电弓电压v
p
和由轨道牵引单元11所吸收或注入的电流i
p
从而分别获得测量电压v
p,out
和测量电流i
p,out
的步骤110由组合电流电压换能器11b来执行。优选地，这样的组合电流电压换能器11b在频率的范围上进行操作，所述频率的范围与下面参照图4所示的测量链中下游的滤波器(例如，滤波器220、230)的频带是相容的，例如在带宽上更宽或相等。与换能器11b对应的传感器模块也可由单独电压和电流传感器来体现。
76.从这样的测量电压v
p,out
中提取120具有围绕给定检测频率f
det
的界定频谱部分v
filt
的提取电压信号v
bp
的步骤通过采用通带二阶巴特沃斯滤波器220以任意(即，给定)检测频率f
det
为中心进行滤波而被体现。实施例中的检测频率f
det
的值能够在从1khz至3khz的范围中被选择，而带宽可以是例如143hz。这是示例值，带宽的不同值也许是可能的，被选择
以便平衡对于具有充分窄的带宽以提升峰的需要，并且电路的成本随着这样的带宽的缩窄而增加。
77.这个实施例中具有界定频谱部分的提取电压信号v
bp
由滤波模拟电压v
filt
来表示。
78.从由机车所吸收或注入的所述测量电流i
p,out
中提取130具有围绕输入滤波器的给定自然频率fn的界定频谱部分的提取电流信号i
bp
的步骤通过采用通带二阶巴特沃斯滤波器230以机车11的输入级的低通滤波器15的自然频率fn为中心进行滤波而被体现。自然频率fn的值取决于机车的输入滤波器级15的谐振频率，例如形成通带二阶巴特沃斯滤波器230的lc谐振电路的谐振频率。实施例中的自然频率fn的值能够在从15hz至30hz的范围中被选择，而带宽可以是例如11.2hz。对于滤波器220的带宽的值的相同考虑因素在这里适用。具有界定频谱部分的提取电流信号i
bp
在这种情况下通过滤波电流i
filt
被体现。
79.为了执行将具有界定频谱部分的这样的提取电压信号v
filt
的幅度和具有界定频谱部分的所述提取电流信号i
filt
的幅度与相应阈值t
hv
、t
hi
进行比较140，每个滤波信号v
filt
、i
filt
则由特别在正与负阈值(分别为+t
hv
、-t
hv
和+t
hi
、-t
hi
)之间进行操作的相应阈值比较器240v、240i来处理。如果滤波信号v
filt
、i
filt
高于阈值(对于电压的t
hv
和对于电流的t
hi
)，则相应阈值比较器240v、240i的输出信号t
hv_out
、t
hi_out
为逻辑1，否则为逻辑0。用于阈值t
hv
、t
hi
的变化范围在下表1中概括。
[0080][0081]
电压比较器240v的输出信号t
hv_out
在时间延迟的延迟块245中被延迟一延迟d(在所示的示例中，延迟d为5ms)，从而供应延迟输出信号t
hv_out_d
。延迟d的值被如此选择，以便补偿由滤波器220、230所引入的不同的时间延迟。
[0082]
来自比较器240v、240i的输出信号t
hv_out_d
、t
hi_out
被发送到and逻辑门250，所述and逻辑门体现验证150比较操作140是否指示具有界定频谱部分的提取电压信号v
filt
和具有界定频谱部分的提取电流信号v
filt
的幅度均高于相应阈值t
hv
、t
hi
。
[0083]
仅当输出信号t
hv_out
、t
hi_out
均为一(即，高于相应阈值t
hv
、t
hi
)时，and逻辑门250的输出信号才是等于1的标志ad。这表示对验证步骤150的肯定(affirmative)或正面回答，因此在步骤160中发信号通知对电弧的检测。否则，如果输出信号t
hv_out
、t
hi_out
之一为零(即，低于相应阈值t
hv
、t
hi
)，则标志ad为零，意味着电弧没有发生。
[0084]
图5中所示的是作为时间t的函数的测量电压v
p,out
、滤波电压v
filt
和延迟输出信号t
hv_out_d
。指示电弧事件a与测量电压v
p,out
的尖峰关联。还参照高于阈值的先前振荡来指示延迟输出信号t
hv_out_d
中的延迟d。这样的延迟d当然存在于由电弧a所确定的以下振荡中。
[0085]
图6中所示的是作为时间t的函数的测量电流i
p,out
、滤波电流i
filt
和电流输出信号t
hi_out
。指示电弧事件a与测量电流i
p,out
的尖峰关联。
[0086]
图7中所示的是叠加在同一图表上的作为时间t的函数的测量电压v
p,out
和测量电流i
p,out
以及所产生标志ad。当标志ad达到1时，检测到电弧。
[0087]
参照图8，示出的是这里描述的更面向数字的方法的第二实施例。
[0088]
如图8中示意所示，测量受电弓11a与参考节点之间的受电弓电压v
p
和由轨道牵引单元11所吸收或注入的电流ip从而分别获得测量电压v
p,out
和测量电流i
p,out
的步骤110由组合电流电压换能器11b来执行。
[0089]
但是对于什么关于测量电压v
p,out
，在步骤120之前也由模拟滤波器312来执行前置滤波，所述模拟滤波器312基本上是低通带滤波器，所述频率响应在低频是平坦的，并且在给定检测频率f
det
具有谐振，所述给定检测频率在这个实施例中优选地处于范围[1
÷
2]khz中，使得只有快速瞬变利用所述滤波。在图9中报告滤波器312的电压对实际电弧事件的滤波器响应，图9除了以下更好地描述的比较器340v的输出t
hv_out
之外还示出测量电压v
p,out
以及在由模拟滤波器312所输出的模拟滤波输出v
pf
的检测频率f
det
的幅度v
pf
@f
det
的时间图。因此，用于电压的测量步骤110基本上之后接着由在所述检测频率具有谐振频率的模拟滤波器312对测量电压的这样的模拟前置滤波，然后由模拟到数字电压转换模块314v以数字方式执行获取所述模拟滤波电压v
pf
，从而产生数字测量电压v
p,d
。
[0090]
与相应模拟到数字电流转换模块314i中的电压测量信号同步地获取测量电流i
p,out
，从而产生数字测量电流i
p,d
。
[0091]
然后，数字测量电压v
p,d
经过通过在fft块320中对上游特殊滤波器312的谐振频率f
det
的检测应用快速傅立叶变换(fft)来从这样的数字测量电压v
p,d
中提取具有围绕给定检测频率f
det
的界定频谱部分(所述界定频谱部分在这种情况下是谐频vt)的提取电压信号v
bp
的步骤。
[0092]
以相同的方式，数字测量电流i
p,d
经过在fft块330中对机车11的输入级的低通滤波器15的自然频率fn的检测的fft，如图11中所示的，从而提取作为提取部分的电流谐频it
t
。
[0093]
谐频vt、it然后在相应阈值比较器340v、340i中与相应阈值t
hv
、t
hi
进行比较。如果谐频vt、it的幅度高于阈值(对于电压的t
hv
和对于电流信号的t
hi
)，则相应比较器340v、340i的输出信号t
hv_out
、t
hi_out
为1，否则为0。图10示出作为时间的函数的测量电流以及在15hz的谐频it连同电流比较器340i输出t
hi_out
。
[0094]
而且，在这种情况下，来自比较器340v、340i的输出信号t
hv_out
、t
hi_out
被发送到and逻辑门250，所述and逻辑门体现验证150比较操作140是否指示提取电压频谱部分(在这种情况下为电压谐频vt)和提取电流频谱部分(在这种情况下为电流谐频it)的幅度均高于相应阈值t
hv
,t
hi
。
[0095]
仅当输出信号t
hv_out
、t
hi_out
均为一(即，高于相应阈值t
hv
、t
hi
)时，and逻辑门250的输出信号才是等于1的标志ad。这表示对验证步骤150的肯定或正面回答，因此在步骤160中发信号通知对电弧的检测。否则，如果输出信号t
hv_out
、t
hi_out
的任一个为零，即，低于相应阈值t
hv
、t
hi
，则标志ad处于零，意味着电弧没有发生，如图11的简图中所示，图11示出叠加在同一图表上的作为时间t的函数的测量电压v
p,out
和测量电流i
p,out
以及所产生标志ad。当标志ad达到1时，检测到电弧。
[0096]
对于这种数字方式，在块340v、340i中对其计算fft变换的选择时间间隔可与所搜索谐频的检测相关。操作条件通常远不是稳定的，因此为了具有稳定条件的良好近似，用于fft操作的时间间隔应当被选择成尽可能小。除此之外，还要求良好频谱分辨率，并且因此要求充分长的分析时间以用于检测谐频。由于这些原因，优选地以[4
÷
10]ms的分析时间来获得上游特殊滤波器的谐振频率的检测，同时机车的输入级的低通滤波器的自然频率的检测处于[100
÷
300]ms的范围中。
[0097]
将被应用于滤波电压和电流信号的阈值的选择显然被链接到轨道系统的类型，在
其上电弧检测装置在进行操作。值在下表2中概括：
[0098][0099]
表2
[0100]
所述的解决方案允许对电弧事件进行计数，以监测受电弓和高架接触线的状态，而无需在列车顶上安装与已经安装的电压和电流换能器分开的任何其他装置。
[0101]
这允许在与数据收集系统关联的每一个列车上的实现所述解决方案的布置的广泛散布，这因此能够在滑动接触部中所涉及的装置的预测性维护(特别对于受电弓与ohl之间的接触部的质量的预测性维护)中提供有价值贡献。
[0102]
这里描述的解决方案还允许收集与能量消耗相关的数据，并且将它们发送到地上数据收集系统，诸如由互操作性技术规范tsi所推行的地上数据收集系统。为能量计费所布置的来自列车和地的通信系统能够用于收集每个列车的电弧事件。管理这样的漏洞数据(bug-data)的适当算法能够用来了解问题是对受电弓还是对ohcl出现。实际上，如果对于特定段，在那个段上运行的所有列车检测到电弧事件的异常数量，则问题最有可能归因于ohcl。相反，如果一个列车仅对若干段记录异常数量的事件，则意味着问题与受电弓相关。
[0103]
否则将会理解，贯穿伴随本描述的附图例示的各种个体实现选项不一定意在被用于附图中所例示的相同组合中。因此，一个或多个实施例可相对于附图中所例示的组合个体和/或以不同组合来采用这些(在其他方面是非强制性的)选项。
[0104]
在不损害基本原理的情况下，在不背离保护程度的情况下，细节和实施例相对于什么仅作为示例已描述可改变，甚至显著改变。保护程度通过所附权利要求书来限定。

技术特征：
1.一种用于检测携带dc电压(v
line
)的轨道高架接触线(12)与收集由轨道牵引单元(11)所吸收或注入的电流(i
p
)的所述轨道牵引单元(11)的受电弓(11a)之间发生的电弧(a，v
arc
)的方法，所述受电弓(11a)包括输入低通滤波器，所述输入低通滤波器：操作在给定自然频率(f
n
)；在其输入处接收所述受电弓(11a)、特别是所述受电弓靴与参考节点之间的电压(v
p
)，以及由所述轨道牵引单元(11)所吸收或注入的所述电流(i
p
)；以及在其输出处向所述轨道牵引单元(11)供应滤波电压(v
dsf
)，所述方法包括测量(110)所述受电弓(11a)与所述参考节点之间的所述电压(v
p
)以及由所述轨道牵引单元(11)所吸收或注入的所述电流(i
p
)，从而分别获得测量电压(v
p,out
)和测量电流(i
p,out
)，从所述测量电压(v
p,out
)中提取(120；220；320)具有围绕给定检测频率(f
det
)的界定频谱部分的提取电压信号(v
bp
；v
filt
；vt)，从由机车所吸收或注入的所述测量电流(i
p,out
)中提取(130；230；330)具有围绕所述给定自然频率(f
n
)的界定频谱部分的提取电流信号(i
bp
；i
filt
；it)，将具有界定频谱部分的所述提取电压信号(v
bp
；v
filt
；vt)的幅度和具有界定频谱部分的所述提取电流信号(i
bp
；i
filt
；it)的幅度与相应阈值(t
hv
，t
hi
)进行比较，验证(150；250)所述比较操作(140)是否指示具有界定频谱部分的所述提取电压信号(v
bp
；v
filt
；vt)的所述幅度和具有界定频谱部分的所述提取电流信号(i
bp
；i
filt
；it)的所述幅度均高于所述相应阈值(t
hv
，t
hi
)，以及在肯定中，发信号通知(160)对电弧(a)的检测(ad)。2.如权利要求1所述的方法，其中从所述测量电压(v
p,out
)中对具有围绕给定检测频率(f
det
)的界定频谱部分的提取电压信号(v
bp
；v
filt
；vt)的所述提取(120；220；320)包括执行(220)围绕所述给定检测频率(f
det
)的模拟巴特沃斯滤波或特殊谐振滤波，以及从由所述机车所吸收或注入的所述测量电流(i
p,out
)中对具有围绕所述给定自然频率(f
n
)的界定频谱部分的提取电流信号(i
bp
；i
filt
；it)的所述提取(130；230；330)包括执行(320)以所述输入低通滤波器(15)的所述自然频率(f
n
)为中心的特别是二阶的模拟通带巴特沃斯滤波，所述比较(140；240v，240i；340v，340i)操作包括由相应阈值比较器来比较(240v，240i)所述提取电压(v
filt
)和所述提取电流(i
filt
)。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述检测频率(f
det
)处于从1khz至3khz的范围中，以及所述模拟巴特沃斯滤波(220)的所述带宽特别是143hz。4.如权利要求2所述的方法，其中，所述自然频率(f
n
)处于从15hz至30hz khz的范围中，以及所述模拟通带巴特沃斯滤波的所述带宽特别是11.2hz。5.如权利要求2所述的方法，其中，所述比较操作(140)包括延迟(245)所述提取电压部分的所述比较的所述输出。6.如权利要求1所述的方法，其中
对电压的所述测量(110)包括由在所述检测频率(f
det
)具有谐振频率的模拟滤波器对所述测量电压(v
p,out
)进行模拟前置滤波(312)，从而获得模拟滤波电压(v
pf
)，然后以数字方式获取(314v)所述模拟滤波电压(v
pf
)，对电流的所述测量(110)包括与所述模拟滤波电压(v
pf
)的获取同步地以数字方式获取(314i)所述测量电流(i
p,out
)，从所述测量电压(v
p,out
)中对具有围绕给定检测频率(f
det
)的界定频谱部分的提取电压信号(v
bp
；v
filt
；vt)的所述提取(120；220；320)包括执行(320)对所述测量电压、特别是模拟滤波电压(v
pf
)的快速傅立叶变换，从而提取与所述检测频率(f
det
)对应的谐频(vt)，从由所述机车所吸收或注入的所述测量电流(i
p,out
)中对具有围绕所述给定自然频率(f
n
)的界定频谱部分的提取电流信号(i
bp
；i
filt
；it)的所述提取(130；230；330)包括执行(330)对所述测量电流(i
p,out
)的快速傅立叶变换，从而提取与所述自然频率(f
n
)对应的谐频(it)，将所述电压谐频(vt)和所述电流谐频(it)与相应的单个阈值(t
hv
，t
hi
)进行比较。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述模拟前置滤波的所述检测频率(f
det
)处于从1khz至2khz的范围中。8.如权利要求6所述的方法，其中，以在4与10ms之间的范围中的分析时间来执行对所述测量电压的所述快速傅立叶变换(314v)，以及以100与300ms之间的所述范围中的分析时间来执行对所述测量电流的所述快速傅立叶变换(324i)。9.一种用来检测在携带dc电压(v
line
)的轨道高架接触线(12)与收集由轨道牵引单元(11)所吸收或注入的电流(i
p
)的所述轨道牵引单元(11)的受电弓(11a)之间发生的电弧(a，v
arc
)的布置(200，300)，所述受电弓(11a)包括输入低通滤波器，所述输入低通滤波器：操作在给定自然频率(f
n
)；在其输入处接收所述受电弓(11a)、特别是所述受电弓靴与参考节点之间的电压(v
p
)，以及由所述轨道牵引单元(11)所吸收或注入的所述电流(i
p
)；以及在其输出处向所述轨道牵引单元(11)供应滤波电压(v
dsf
)，其特征在于所述布置(200，300)包括传感器模块(11b)，所述传感器模块(11b)配置成测量(110)所述受电弓(11a)与所述参考节点之间的所述电压(v
p
)以及由所述轨道牵引单元(11)所吸收或注入的所述电流(i
p
)，从而分别获得测量电压(v
p,out
)和测量电流(i
p,out
)，所述布置(200，300)配置成执行如权利要求1至8中的任何权利要求所述的方法的步骤。

技术总结
一种用来检测携带DC电压(V


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：国家测量技术研究院
技术研发日：2021.06.07
技术公布日：2023/6/28