与普速列车相比,高铁具有牵引负荷大、变化频繁等特点;因此对牵引供电能力和质量提出了更高的要求。目前对于牵引变压器与接触网之间的电能传输一般采用多电力电缆并联方式。但是,运行中电缆难免会发生故障,传统电缆故障检测方法基本上都是基于普通电力电缆故障提出的,需要从接地线电流中提取故障信息。区别于普通电力系统,在牵引供电系统中含有大量的机车谐波干扰,所以在提取信号时存在困难。因此本文提出实时检测电缆首尾端的电流特征,通过二者的变化特征计算电缆总泄漏电流等参数,根据该电流的增长趋势来判断电缆是否发生故障或存在隐患,如局部破损、整体老化、并联电缆单根缺项等,均可通过泄漏电流的增长趋势等特征获得。本文研究包括:首先,对单根电缆老化现象进行建模与理论分析。分析电缆泄漏电流随着绝缘老化而表现出的幅值变化特性。研究表明在绝缘劣化的早期电缆泄漏电流很小、增长缓慢;而在劣化后期增幅明显。同时劣化过程当中,电缆首尾端电流相位差也会逐渐增大,因此在检测过程中必须进行相位校正,以计算出合理的泄漏电流值。接下来,对三根并联运行电缆电流分配不平衡现象、护层环流与感应电压也进行理论分析与计算。结果表明,其与电缆空间相对位置密切相关。因此在电缆敷设时必须进行合理的布置。其次,用ATP软件对上述理论分析结果进行建模仿真验证。包括对牵引变压器、电缆、接触网与机车的建模。仿真结果表明,随着电缆老化降解,其泄漏电流会出现增大的趋势,而且首尾端电流相位差会逐渐增大。再次,针对机车谐波对电缆载流产生影响,采用基于EMD的小波阈值滤波法对数据进行滤波。该方法结合了小波算法与EMD算法的优点,通过仿真数据与现场数据的滤波处理比较,得出该方法的滤波效果最好。最后,以上述理论研究为基础,研制一套电缆泄漏电流在线监测的设备,并做现场测试试验。试验表明,该方法能够准确地检测出故障电缆。