電力機車自動過分相裝置檢測系統(tǒng)

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摘要：針對目前自動過分相裝置測試系統(tǒng)存在的笨重昂貴、便攜性差、功能單一、人機界面不夠直觀以及智能化程度低等缺點，設(shè)計開發(fā)了智能型電力機車自動過分相裝置自動檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用上位機和下位機的架構(gòu)，檢測時只需將自動過分相裝置接口和測試系統(tǒng)接口對接，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲等功能。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠確保自動過分相裝置可靠運行，具有一定的推廣價值。

關(guān)鍵詞：自動過分相;便攜式;PLC;LabVIEW

為了使接觸網(wǎng)從三相交流電力系統(tǒng)取得的電流盡量平衡，電氣化鐵道的接觸網(wǎng)采用分段換相供電，相和相之間設(shè)置有電分相，電力機車在通過電分相時必須斷電通行，依靠列車的慣性闖過無電區(qū)段。自動過分相裝置的功能是當機車通過分相區(qū)時，發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使機車控制系統(tǒng)根據(jù)當時機車速度、位置，自動平滑降低牽引電流、關(guān)閉輔助機組、分斷主斷路器，過分相區(qū)后，再自動閉合主斷路器、輔助機組，控制牽引電流平滑上升，從而實現(xiàn)過分相區(qū)時的自動化操作。由于自動過分相裝置屬于車載設(shè)備，常受高壓和大電流干擾、工作環(huán)境比較惡劣，經(jīng)過一段時間運行后，可能會造成部件松動、連線松脫、繼電器觸頭接觸不良，甚至是電路短路和燒毀。因此自動過分相裝置必須按照一定的時間進行檢測，以免上述隱患發(fā)生。目前，自動過分相裝置主要有手動測試和實驗臺測試兩種方式。人工檢測普遍具有效率低、不科學、數(shù)據(jù)量少且不便于存儲查詢問題，受人的疲勞程度、情緒變化等因素影響較大，無法進行科學、系統(tǒng)分析。實驗臺測試普遍存在設(shè)備笨重昂貴、攜帶不方便，測試車型受限，界面不夠直觀等缺點［1－3］?，F(xiàn)提出一種基于LabVIEW的電力機車自動過分相裝置智能檢測系統(tǒng)，具有便攜、操作簡便、智能化和自動化程度高的特點。

1系統(tǒng)總體設(shè)計

檢測系統(tǒng)包括上位機和下位機兩個子系統(tǒng)。下位機以西門子ST20PLC模塊為核心，完成數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)上傳到上位機;上位機完成命令下發(fā)，接收下位機數(shù)據(jù)、實時處理并將數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化。上位機采用LabVIEW編程，為用戶提供友好的操作界面，比如進行設(shè)備操作、報表生成等。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2硬件設(shè)計

測試系統(tǒng)的硬件電路由測試信號生成、通信模塊和數(shù)據(jù)采集等模塊組成，用于實現(xiàn)與被測自動過分相系統(tǒng)的連接，完成數(shù)據(jù)的采集以及與上位機的通信。

3軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括上位機軟件設(shè)計和下位機軟件設(shè)計兩部分，其中:上位機以LabVIEW為開發(fā)環(huán)境，設(shè)計開發(fā)了自動檢測系統(tǒng)的人機交互界面;下位機采用梯形圖編程語言，數(shù)據(jù)通信采用OPC通信，完成數(shù)據(jù)采集、與上位機通信等功能［4］。

3．1上位機軟件設(shè)計

人機界面由程序框圖和前面板組成，兩者具有映射關(guān)系。前面板是控制與顯示界面，可顯示劈相機斷開時間、劈相機閉合時間、主斷開始時間、主斷結(jié)束時間、合主斷及指示燈持續(xù)時間等信息，用戶可直觀地判斷出自動過分相裝置的優(yōu)劣。程序框圖是編程界面，包括數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收與處理、故障數(shù)據(jù)查找三個模塊。

3．2下位機軟件設(shè)計

下位機流程圖如圖2所示。系統(tǒng)上電后進入初始化，然后依次進入SBR_0子程序、恢復(fù)計時子程序、恢復(fù)預(yù)告計時子程序、強斷計時子程序、主斷分子程序和主斷合子程序進行掃描，掃描結(jié)束后進入第二次掃描，依次循環(huán)。

4測試結(jié)果

以HXD3型電力機車為例，經(jīng)多次上電測試，測試結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，采用系統(tǒng)的測量值與對應(yīng)廠家所提供的測試臺測量數(shù)據(jù)基本一致，完全滿足對精度的要求。

5結(jié)語

智能檢測系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和顯示于一體，人機界面友好直觀、攜帶方便、操作簡單且自動化程度高，擴展性和移植性強，具有一定的推廣價值。

參考文獻

［1］姚孝剛，陳娟．電力機車自動過分相功能檢測系統(tǒng)研制［J］．鐵道機車車輛，2006，26(5):67-68．

［2］管潔，梅勁松．電力機車自動過分相狀態(tài)檢測系統(tǒng)的研究［J］．電子測量技術(shù)，2016，39(5):171．

［3］嚴云升．電力機車和電動車組自動過分相方案的發(fā)展方向［J］．機車電傳動，2004(6):7．

［4］寧濤，李明．電力機車自動過分相系統(tǒng)專用檢測臺的設(shè)計［J］．機車電傳動，2007(3):65．

作者：黃根嶺 劉成 單位：鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院