牽引變壓器綜合測試診斷系統(tǒng)的研制

摘 要：目前我國電力機車變壓器測試仍采用人工方法，效率和準確性低，易造成變壓器損壞。論文開發(fā)了一種電力機車變壓器綜合測試診斷系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)由工控機、PLC以及智能儀表組成，實現(xiàn)對主變壓器的自動控制，試驗數(shù)據(jù)自動采集、計算與判定，實現(xiàn)了智能化試驗操作與管理。

關(guān)鍵詞：牽引變壓器；綜合測試；智能化；試驗

中圖分類號：U264.36

SS4B型電力機車目前已成為神華集團煤炭能源外運的重要牽引動力設(shè)備。牽引變壓器作為整個電力機車電壓轉(zhuǎn)換和能量分配的核心，其性能直接影響電力機車能否正常運行。豐富牽引變壓器的測試手段，提高其可靠性對于確保神華集團鐵路運輸安全持續(xù)穩(wěn)定具有重要意義。

目前傳統(tǒng)的變壓器測試多采用人工操作、人工讀數(shù)和人工紀錄，并人工處理試驗數(shù)據(jù)。工作效率低，試驗數(shù)據(jù)分散，試驗結(jié)果不準確。論文設(shè)計的一種基于工控機和PLC控制的綜合測試診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)了牽引變壓器的自動化測試，提高了試驗的準確性和科學(xué)性。系統(tǒng)不僅適用于SS4B型電力機車，還可擴展應(yīng)用到SS4G、SS7C、SS6B、SS3B等多種車型。

1 硬件組成

1.1 硬件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用微機分級控制技術(shù)，上位主機采用工控機控制，主調(diào)壓器采用變頻調(diào)速控制，電器控制系統(tǒng)采用可編程控制器控制。

系統(tǒng)分為手動和自動兩個模塊，系統(tǒng)框圖如圖1所示。各試驗中，絕緣油介電強度測試、變比組別測試、絕緣電阻測試和直流電阻測試是由專用設(shè)備測試，通過485通訊接口與微機進行數(shù)據(jù)交換；中頻感應(yīng)耐壓試驗、空/負載試驗、工頻耐壓試驗、互感器試驗、電抗器試驗及潛油泵試驗由微機通過485接口與PLC通信，從而控制配電系統(tǒng)以及各種調(diào)壓試驗設(shè)備為被測變壓器提供試驗環(huán)境。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.2 故障自診斷設(shè)計。主電路所有接觸器、繼電器的動作狀態(tài)都通過PLC回送至工控機和控制臺指示燈，以實現(xiàn)主電路的故障診斷功能。任意一個接觸器在實驗過程中出現(xiàn)故障，系統(tǒng)都能緊急停車，并且通過控制臺上的指示燈指示故障類型，指示出發(fā)生故障的位置，工控機也會提示并給出相應(yīng)的處理措施。

主電路中的各個接觸器都通過PLC實現(xiàn)了邏輯互鎖，如果其中某一個接觸器沒有閉合或者在不該閉合的時候閉合，試驗都會被終止，并且通過控制臺顯示。

主電路中加入了大量的電壓電流傳感器，可以定位系統(tǒng)的故障點。

1.3 硬件系統(tǒng)的特點。（1）完全采用變壓器和調(diào)壓器。以往的變壓器試驗站都采用發(fā)電機組供電，體積大，噪音大，且由于發(fā)電機組在開機瞬間能耗特別大，易造成巨大的能源損失。系統(tǒng)全部采用變壓器和調(diào)壓器為被試變壓器提供試驗環(huán)境，并采用了專用三倍頻發(fā)生器和倍頻變壓器來提供150Hz，3000V電壓，滿足中頻耐壓試驗中對于頻率的要求。（2）加入了大型濾波電路來提高電抗器試驗精度。由于工廠車間用電環(huán)境惡劣，電源中諧波能量過大，電抗器的濾波效果又與其電感值成正比，通常無法完全濾除諧波能量。為了解決這一問題，系統(tǒng)在被測電抗器的輸入端和測試信號輸入端都加入濾波電路改善。（3）所有車型所有試驗項目集成在同一控制臺上完成。系統(tǒng)控制部分以工控機為核心，工控機通過控制PLC，實現(xiàn)對所有接觸器、繼電器的邏輯控制，變頻器實現(xiàn)對兩臺調(diào)壓器的控制，實驗數(shù)據(jù)通過串口總線進行處理和儲存，提高了試驗效率。（4）通用性和可擴展性強。系統(tǒng)不僅適用于SS4B型電力機車主變壓器，還能擴展應(yīng)用到SS4G、SS7C、SS6B、SS3B等多種車型變壓器上。不需改變測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，只要改變工控機軟件即可完成新型號機車主變壓器的測試。

2 軟件系統(tǒng)

2.1 軟件基本結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)基于Windows平臺，采用Visual Basic 6.0開發(fā)，運用ActiveX和COM等技術(shù)，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，可以自動控制，采集、計算與判定，實現(xiàn)了試驗操作與管理智能化。

圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在系統(tǒng)主界面上可以選擇電力機車車型，還可以選擇了“查詢未完成試驗”、“繼續(xù)上次試驗”和“查詢試驗結(jié)果”等功能。試驗數(shù)據(jù)通圖形直觀顯示，在界面的右方有對應(yīng)試驗標準的提示，在操作界面的左下角的“提示信息”包含了系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息和故障狀態(tài)信息。

圖3 主程序操作流程

2.2 軟件設(shè)計的技術(shù)特點。軟件設(shè)計中，通過ADO對象，采用編碼的方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，使數(shù)據(jù)庫處理更靈活，提高了系統(tǒng)的實時性和效率。對數(shù)據(jù)報表，通過OLE容器的鏈接和嵌入應(yīng)用程序，使與Word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。同時采用了Create Embed方法，在運行時動態(tài)嵌入Word對象，程序運行效率和可靠性以及試驗數(shù)據(jù)的真實性得到保障。

3 結(jié)束語

該電力機車變壓器綜合測試診斷系統(tǒng)，在測試功能、測量精度、試驗安全性等各項指標上都優(yōu)于傳統(tǒng)的試驗方法，大大提升了電力機車變壓器試驗的水平。

參考文獻：

[1]TB/T 1680-2006，牽引變壓器和電抗器[Z].

[2]GB/T16927-2011，高電壓試驗技術(shù)[Z].

作者簡介：張小珍（1974-），女，廣東高州人，項目經(jīng)理，高級工程師，現(xiàn)主要從事檢測試驗系統(tǒng)研究。

作者單位：株洲時代裝備技術(shù)有限責任公司，湖南株洲 412001