地鐵車輛高速斷路器試驗臺的研究

摘要：本文針對地鐵車輛高速斷路器測試的復(fù)雜性和可靠性的需求，設(shè)計了用于城市軌道交通中使用的高速斷路器的試驗臺。通過該試驗臺，可以對高速斷路器的固有吸合時間、固有釋放時間、最低吸合電壓、最高釋放電壓等性能參數(shù)進行測定。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；高速斷路器；性能參數(shù)；試驗

中圖分類號：U279 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 24-0133-02

地鐵車輛作為城市軌道交通的重要運輸工具，其對安全性和可靠性的要求也越來越高。在地鐵車輛主電路里，高速斷路器因自身具有電流脫扣機構(gòu)，在檢測到主電流超過設(shè)定值時，能立即快速響應(yīng)進行分斷，實現(xiàn)過流保護等作用。為了更加可靠、方便地進行高速斷路器的測量，本文進行了一種試驗臺的研制，以實現(xiàn)對高速斷路器進行自動測量和試驗。

1 試驗臺原理及組成

本試驗臺采用NI 6010高精度采集卡對試驗線路進行自動控制，采用高精度A/D模塊對試驗過程中的模擬量進行處理，采用高精度數(shù)顯儀表實時顯示試驗工況。試驗臺配備工業(yè)計算機系統(tǒng)，完成自動控制及參數(shù)的采集，極大簡化了操作過程。應(yīng)用程序能同時實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的管理，并生成相關(guān)的測試報表，為試驗結(jié)論提供可信依據(jù)。

高速斷路器試驗臺主電路原理圖如圖1所示。工廠電源經(jīng)試驗系統(tǒng)斷路器QF和試驗控制繼電器KM1直接連接到恒流源模塊輸入端。A/D模塊輸出0～5V電壓信號，控制恒流源模塊的輸出電流值。輸出電流則直接接至高速斷路器的主觸點上。

圖1 試驗臺主電路原理圖

試驗過程中，將高速斷路器的控制線圈連接到試驗臺低壓恒流源（DC 110V，10A），其輔助觸點作為高速斷路器的狀態(tài)反饋連接到數(shù)據(jù)采集卡，作為測量觸發(fā)信號。利用電流傳感器直接采集高速斷路器的輸入電流信號，利用電壓傳感器直接采集高速斷路器的線圈電壓信號。采集的模擬信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡處理后，可直接用于進行高速斷路器的測量。

由于高速斷路器試驗需要采集的數(shù)據(jù)量很大，同時還要進行數(shù)據(jù)的實時處理等工作，工控機選用高速數(shù)據(jù)采集卡。采集卡分為兩個工作模塊，控制模塊主要負責(zé)開關(guān)量的控制，通過模擬量輸出通道控制恒流源的輸出量，數(shù)據(jù)采集和處理模塊主要負責(zé)模擬量的采集、輔助信號的發(fā)送與接收等。系統(tǒng)采用直接內(nèi)存存取方式（DMA）完成數(shù)據(jù)的高速采集，減輕了中央處理器（CPU）的負荷，大大提升了系統(tǒng)的工作性能。

2 試驗臺軟件設(shè)計

為了滿足試驗項目的需要，同時考慮方便操作、美觀和實用，試驗臺設(shè)計了多級操作界面。為保證試驗的科學(xué)性和嚴肅性，所有控制參數(shù)和與試驗項目有關(guān)的數(shù)據(jù)都不允許修改。通過主界面，可以選擇高速斷路器的型號，完成相應(yīng)的試驗，并可使用各類查詢選項（如“查詢未完成試驗”、“查詢試驗結(jié)果”等），極大地方便了試驗過程。

在試驗過程中，試驗臺配備的液晶顯示器能實時顯示所有試驗數(shù)據(jù)，便于操作人員觀測試驗進展情況。同時點擊主界面的提示按鈕，能自動顯示試驗臺的工作狀態(tài)信息和故障狀態(tài)信息等，有助于試驗操作人員和工程技術(shù)人員實時掌控試驗臺的工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障時也可以通過提示信息迅速地對系統(tǒng)進行維修和調(diào)試。

整套軟件采用Labview開發(fā)，結(jié)合了Access數(shù)據(jù)庫和COM等技術(shù)。在數(shù)據(jù)管理方面，通過ADO技術(shù)和OLE接口與數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)文檔進行數(shù)據(jù)交換。通過ADO對象，直接利用編碼的方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，能更加靈活地處理數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)報表方面，通過采用OLE技術(shù)，使用OLE容器來嵌入EXCEL對象，從而使與EXCEL對象相關(guān)聯(lián)的全部數(shù)據(jù)都被復(fù)制和納入到OLE容器控件中，切斷了對象與其他應(yīng)用程序的鏈接，確保實驗數(shù)據(jù)不被其他的應(yīng)用程序修改。EXCEL對象的動態(tài)嵌入，大大提高了程序的運行效率和可靠性。

3 試驗項目

3.1 高速斷路器的固有吸合時間測定

當(dāng)高速斷路器接通控制電源（DC 110V），其控制線圈會立即吸合，試驗臺記錄從線圈得電到主觸頭接通的時間，此時間即為高速斷路器的固有吸合時間。

3.2 高速斷路器的固有釋放時間測定

高速斷路器控制線圈通電吸合后，在額定電壓下斷開控制電源，試驗臺記錄從線圈失電到主觸頭斷開的時間，此時間即為斷路器的固有釋放時間。

3.3 高速斷路器最低吸合電壓測定

高速斷路器控制線圈通電，試驗臺控制可調(diào)開關(guān)電源從60V開始逐步升高控制電壓，直到斷路器剛好吸合，此電壓值就是斷路器的最低吸合電壓值。

3.4 高速斷路器最高釋放電壓測定

高速斷路器控制線圈通電，將通電動作后的斷路器線圈電壓調(diào)至額定電壓，然后逐步降低控制電壓直至斷路器釋放，此電壓值為斷路器的最高釋放電壓值。

3.5 高速斷路器過流整定值保護測定

將高速斷路器的主回路接線端與直流電源柜的輸出端相連。接通高速斷路器的控制電源，此時斷路器合閘，主觸頭閉合?？焖僬{(diào)節(jié)電流上升，當(dāng)電流達到高速斷路器的整定值時，高速斷路器脫扣環(huán)節(jié)動作，主觸頭斷開，此時的電流值即為高速斷路器的整定值。

4 結(jié)束語

本文針對城市軌道交通中大量運用的地鐵車輛，重點闡述了高速斷路器試驗臺的原理、組成和軟件設(shè)計方法，詳細介紹了試驗臺的測定內(nèi)容，并列舉了試驗臺的特點和性能參數(shù)等。研制成功的試驗臺可以對高速斷路器進行試驗，便于測試人員確定被測高速斷路器的性能。

參考文獻：

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