電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相裝置檢測(cè)系統(tǒng)

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摘要：針對(duì)目前自動(dòng)過(guò)分相裝置測(cè)試系統(tǒng)存在的笨重昂貴、便攜性差、功能單一、人機(jī)界面不夠直觀以及智能化程度低等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了智能型電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相裝置自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用上位機(jī)和下位機(jī)的架構(gòu)，檢測(cè)時(shí)只需將自動(dòng)過(guò)分相裝置接口和測(cè)試系統(tǒng)接口對(duì)接，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲(chǔ)等功能。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠確保自動(dòng)過(guò)分相裝置可靠運(yùn)行，具有一定的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)過(guò)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(jī)車(chē)在通過(guò)電分相時(shí)必須斷電通行，依靠列車(chē)的慣性闖過(guò)無(wú)電區(qū)段。自動(dòng)過(guò)分相裝置的功能是當(dāng)機(jī)車(chē)通過(guò)分相區(qū)時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，使機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)時(shí)機(jī)車(chē)速度、位置，自動(dòng)平滑降低牽引電流、關(guān)閉輔助機(jī)組、分?jǐn)嘀鲾嗦菲?，過(guò)分相區(qū)后，再自動(dòng)閉合主斷路器、輔助機(jī)組，控制牽引電流平滑上升，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)分相區(qū)時(shí)的自動(dòng)化操作。由于自動(dòng)過(guò)分相裝置屬于車(chē)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(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，可能會(huì)造成部件松動(dòng)、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(dòng)過(guò)分相裝置必須按照一定的時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，以免上述隱患發(fā)生。目前，自動(dòng)過(guò)分相裝置主要有手動(dòng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試兩種方式。人工檢測(cè)普遍具有效率低、不科學(xué)、數(shù)據(jù)量少且不便于存儲(chǔ)查詢問(wèn)題，受人的疲勞程度、情緒變化等因素影響較大，無(wú)法進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)分析。實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試普遍存在設(shè)備笨重昂貴、攜帶不方便，測(cè)試車(chē)型受限，界面不夠直觀等缺點(diǎn)［1－3］?，F(xiàn)提出一種基于LabVIEW的電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相裝置智能檢測(cè)系統(tǒng)，具有便攜、操作簡(jiǎn)便、智能化和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

檢測(cè)系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)子系統(tǒng)。下位機(jī)以西門(mén)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(jī);上位機(jī)完成命令下發(fā)，接收下位機(jī)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)處理并將數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化。上位機(jī)采用LabVIEW編程，為用戶提供友好的操作界面，比如進(jìn)行設(shè)備操作、報(bào)表生成等。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的硬件電路由測(cè)試信號(hào)生成、通信模塊和數(shù)據(jù)采集等模塊組成，用于實(shí)現(xiàn)與被測(cè)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的連接，完成數(shù)據(jù)的采集以及與上位機(jī)的通信。

3軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)兩部分，其中:上位機(jī)以LabVIEW為開(kāi)發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的人機(jī)交互界面;下位機(jī)采用梯形圖編程語(yǔ)言，數(shù)據(jù)通信采用OPC通信，完成數(shù)據(jù)采集、與上位機(jī)通信等功能［4］。

3．1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

人機(jī)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(jī)斷開(kāi)時(shí)間、劈相機(jī)閉合時(shí)間、主斷開(kāi)始時(shí)間、主斷結(jié)束時(shí)間、合主斷及指示燈持續(xù)時(shí)間等信息，用戶可直觀地判斷出自動(dòng)過(guò)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(gè)模塊。

3．2下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)流程圖如圖2所示。系統(tǒng)上電后進(jìn)入初始化，然后依次進(jìn)入SBR_0子程序、恢復(fù)計(jì)時(shí)子程序、恢復(fù)預(yù)告計(jì)時(shí)子程序、強(qiáng)斷計(jì)時(shí)子程序、主斷分子程序和主斷合子程序進(jìn)行掃描，掃描結(jié)束后進(jìn)入第二次掃描，依次循環(huán)。

4測(cè)試結(jié)果

以HXD3型電力機(jī)車(chē)為例，經(jīng)多次上電測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，采用系統(tǒng)的測(cè)量值與對(duì)應(yīng)廠家所提供的測(cè)試臺(tái)測(cè)量數(shù)據(jù)基本一致，完全滿足對(duì)精度的要求。

5結(jié)語(yǔ)

智能檢測(cè)系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和顯示于一體，人機(jī)界面友好直觀、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單且自動(dòng)化程度高，擴(kuò)展性和移植性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］姚孝剛，陳娟．電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相功能檢測(cè)系統(tǒng)研制［J］．鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2006，26(5):67-68．

［2］管潔，梅勁松．電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的研究［J］．電子測(cè)量技術(shù)，2016，39(5):171．

［3］嚴(yán)云升．電力機(jī)車(chē)和電動(dòng)車(chē)組自動(dòng)過(guò)分相方案的發(fā)展方向［J］．機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2004(6):7．

［4］寧濤，李明．電力機(jī)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)專用檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)［J］．機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2007(3):65．

作者：黃根嶺 劉成 單位：鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院