交流電動轉(zhuǎn)轍機的功率監(jiān)測

張勝平

(遼寧鐵道職業(yè)技術學院 遼寧錦州 121000)

2006型微機監(jiān)測系統(tǒng)增加了提速道岔轉(zhuǎn)轍機功率監(jiān)測項目,實現(xiàn)了對 S700K等三相交流道岔轉(zhuǎn)轍機有功功率的監(jiān)測。分析交流轉(zhuǎn)轍機動作功率曲線,就能準確判斷轉(zhuǎn)轍機的工作狀態(tài),一旦發(fā)現(xiàn)超負荷運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)轍機可立即進行整治。

1 監(jiān)測提速道岔功率的原因分析

根據(jù)電動轉(zhuǎn)轍機的設計原理可知,電動轉(zhuǎn)轍機的輸出工作拉力直接反映其工作情況和道岔的安裝運用狀態(tài),而轉(zhuǎn)轍機實際推拉力由其動作功率直接體現(xiàn)。因此,現(xiàn)場維護人員準確掌握轉(zhuǎn)轍機工作狀態(tài)的關鍵是了解轉(zhuǎn)轍機的動作功率。

對于直流轉(zhuǎn)轍機,實時功率計算公式為 P=UI,其中 U為定值,則 I的實時變化正比于 P,因此,電流曲線可以如實反應 P的變化。

對于交流轉(zhuǎn)轍機,實時功率計算公式為 P=UIcosΦ,其中 Φ是相電壓與相電流間的夾角。在道岔動作過程中,U的峰值基本恒定,I的峰值只有在啟動和截止過程中,有較大變化,在動作過程中變化不大,真正影響功率數(shù)值變化的是電壓與電流間的夾角 Φ。

通過以上的分析可知,2000型微機監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測電流 I的數(shù)值,對于直流轉(zhuǎn)轍機,電流曲線能如實反映功率變化;但對于交流轉(zhuǎn)轍機,電流曲線基本無法反映功率的變化情況,因此 2006型微機監(jiān)測系統(tǒng)將其更改為監(jiān)測功率曲線。

2 提速道岔功率監(jiān)測

基于總線架構的 TJWX-2006微機監(jiān)測系統(tǒng),其中心設備是通信接口分機,通過 485總線收集各采集單元上傳的信息,然后集中通過 CAN總線送往監(jiān)測上位機。各采集單元做成繼電器形式,對應不同的采集組合。

2.1 監(jiān)測原理

提速道岔轉(zhuǎn)轍機動作功率的監(jiān)測由電流功率綜合采集器完成,電流以穿心方式采集,電壓以高阻加光隔方式采集,這樣就保證了采集單元與被監(jiān)測設備之間可靠的電氣隔離。

功率監(jiān)測原理如圖所示,三相電壓分別從斷相保護器的 11、31、51節(jié)點上采集,三相電流使用斷相保護器 21、41、61的輸出組合內(nèi)部配線,經(jīng)過電流傳感器穿孔采集,由提速道岔電流功率綜合采集器將采集到的每相電壓和電流換算成相功率數(shù)值,描繪功率曲線。

功率監(jiān)測原理圖

三相交流電流采樣模塊使用霍爾傳感器,三相電流分別穿過三個孔,穿心無方向。在傳感器副邊,每相電流都經(jīng)過放大、整流、再放大,轉(zhuǎn)換成 A,B,C三路0—5V直流電壓。

2.2 DQJ狀態(tài)采集

1DQJ開關量的采集,用于記錄道岔動作的開始和結束時間,以描繪道岔動作功率曲線。1DQJ狀態(tài)使用開關量采集模塊采集,模塊采集 1DQJ第四組半空落下接點,采集電路如圖所示。

開關量模塊上共有 5個接線端子,其中 1,2端子接GND和 +5V電源,4,5端子接 1DQJ的中間和落下節(jié)點。3端子為模塊的輸出端,工作原理如圖所示:平時1DQJ處于落下狀態(tài),3端子上有 +5V輸出。當?shù)啦韯幼鲿r 1DQJ吸起,3端子上輸出電壓為 0,綜合采集器開始描繪功率曲線;當?shù)啦磙D(zhuǎn)換到位時 1DQJ落下,3端子上有 +5V輸出,綜合采集器停止描繪功率曲線。

1DQJ采樣原理圖

2.3 TC6AP-J提速道岔電流功率綜合采集器

此采集器專門用于提速道岔電流功率采集,共有三個采集模塊,分別對應提速道岔轉(zhuǎn)轍機 380V交流電源的 A、B、C三相電壓和電流,采集一組電動轉(zhuǎn)轍機的功率曲線。

傳感器設置和指示燈意義:

撥鍵開關 J5的低 7位設置 RS485地址分別對應地址 1 ～ 127,最高位未用 。 (ON=0“1”為最低位 ,“ 8”為最高位)。

指示燈 D13為單片機 3.6V電源指示燈;指示燈D23為單片機運行指示燈;指示燈 D12為通訊接收指示燈;指示燈 D11為通訊發(fā)送指示燈。

傳感器正常工作時 D13電源指示燈應為常亮,D23運行指示燈每 1秒左右閃一次;D12接收燈和 D11發(fā)送燈在無通訊時常暗,當 D12接收燈在閃爍時說明 485總線有信號,如傳感器滿足響應條件則發(fā)送信號 D11發(fā)送燈也相應閃爍。

3 功率采集繼電器的調(diào)試與維護

3.1 現(xiàn)場調(diào)試方法

(1)1DQJ開關量的采集必須正確,即與該道岔的電壓電流采集對應。在調(diào)試之初,可用萬用表測量采集單元底座配線接點的 12,22兩點電壓核對其正確性:當對應道岔沒有動作時,12,22兩點電壓為 5V;當對應道岔動作時,5V是否變?yōu)?0V。

采集單元底座配線表:

72 UA(1) 82 UB(3)71 UC(5) 81 UN(7)73 83 52 62 51 61 53 IA(12) 63 IB(14)32 IC(16) 42 IN(18)31 41 33 43 12 IN3+(9) 22 IN3-(10)11 21 13 RS485-A 23 RS485-B 3 GND 4 GND 1 +12V 2

(2)電流采集的穿孔方向固定,不能像交流電流采集那樣無方向性。因為要得到功率曲線,電流要與電壓比較相位角。

(3)三相的電壓與電流必須匹配,即 A相電壓對應A相電流等。核對電壓采集是否正確:用萬用表測量斷相保護器的 A相、B相、C相與功率采集單元的 A相、B相、C相之間的電壓,都為 0V則電壓采集正確。檢測電流采集是否正確:可將采集單元拔掉,然后引線核對底座端子與電流采集模塊輸出的線是否正確。

(4)交流 380V電源的零線,道岔組合零層沒有時,需要從電源屏上引出。零線對各相間電壓都是 220V,可以先逐個量一下電壓,以確定零線和其他線的位置沒有接錯。

(5)當現(xiàn)場聯(lián)鎖未開通,道岔未連通室外時,要檢測曲線,可以在分線盤掛 5個 100W的燈泡,一頭分接X1、X2、X3、X4、X5端子 ,另一頭連在一起懸空 ,構成三相的一組星型連接。每次道岔動作時,會亮其中的 3個燈泡,對應道岔轉(zhuǎn)轍機的三相線圈。三相曲線大小形狀應該一致。

3.2 常見故障分析

(1)傳感器接好后無任何反應,所有指示燈都不亮,也無法通訊。

一般為12V工作電源未接入所致,可用萬用表測量“+12V”對“GND”電壓是否正常。

(2)電源指示燈和運行指示燈正常,但無法通訊。

主要看D12通訊接收指示燈的狀態(tài):如果閃爍則總線信號正常,有可能是傳感器的地址或波特率未設置對所致;如果常亮則有可能是將 485總線的 A、B線接反了;如果常暗則表示無總線信號或總線未連接到傳感器。

(3)通訊正常,傳感器讀出顯示的數(shù)字量不對。如果讀出數(shù)據(jù)總為 0或某一確定值,則有可能是電源電壓過低所引起的,應檢查“+12V”對“GND”電壓是否低于 10.8V。

(4)電源指示燈閃爍,傳感器工作不正常。

電源指示燈閃爍說明單片機程序運行不正常,可用萬用表測量“+12V”對“GND”電壓是否正常,如正常則將傳感器拔下后過會再插上,如現(xiàn)象依舊則傳感器損壞。

[1]信號維護規(guī)則技術標準[M].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]趙相榮.TJWX-2000信號微機監(jiān)測系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

[3]林瑜筠.鐵路信號測量[M].北京:中國鐵道出版社,2008.