交流电动转辙机的功率监测

张胜平

(辽宁铁道职业技术学院 辽宁锦州 121000)

2006型微机监测系统增加了提速道岔转辙机功率监测项目,实现了对 S700K等三相交流道岔转辙机有功功率的监测。分析交流转辙机动作功率曲线,就能准确判断转辙机的工作状态,一旦发现超负荷运转的转辙机可立即进行整治。

1 监测提速道岔功率的原因分析

根据电动转辙机的设计原理可知,电动转辙机的输出工作拉力直接反映其工作情况和道岔的安装运用状态,而转辙机实际推拉力由其动作功率直接体现。因此,现场维护人员准确掌握转辙机工作状态的关键是了解转辙机的动作功率。

对于直流转辙机,实时功率计算公式为 P=UI,其中 U为定值,则 I的实时变化正比于 P,因此,电流曲线可以如实反应 P的变化。

对于交流转辙机,实时功率计算公式为 P=UIcosΦ,其中 Φ是相电压与相电流间的夹角。在道岔动作过程中,U的峰值基本恒定,I的峰值只有在启动和截止过程中,有较大变化,在动作过程中变化不大,真正影响功率数值变化的是电压与电流间的夹角 Φ。

通过以上的分析可知,2000型微机监测系统监测电流 I的数值,对于直流转辙机,电流曲线能如实反映功率变化;但对于交流转辙机,电流曲线基本无法反映功率的变化情况,因此 2006型微机监测系统将其更改为监测功率曲线。

2 提速道岔功率监测

基于总线架构的 TJWX-2006微机监测系统,其中心设备是通信接口分机,通过 485总线收集各采集单元上传的信息,然后集中通过 CAN总线送往监测上位机。各采集单元做成继电器形式,对应不同的采集组合。

2.1 监测原理

提速道岔转辙机动作功率的监测由电流功率综合采集器完成,电流以穿心方式采集,电压以高阻加光隔方式采集,这样就保证了采集单元与被监测设备之间可靠的电气隔离。

功率监测原理如图所示,三相电压分别从断相保护器的 11、31、51节点上采集,三相电流使用断相保护器 21、41、61的输出组合内部配线,经过电流传感器穿孔采集,由提速道岔电流功率综合采集器将采集到的每相电压和电流换算成相功率数值,描绘功率曲线。

功率监测原理图

三相交流电流采样模块使用霍尔传感器,三相电流分别穿过三个孔,穿心无方向。在传感器副边,每相电流都经过放大、整流、再放大,转换成 A,B,C三路0—5V直流电压。

2.2 DQJ状态采集

1DQJ开关量的采集,用于记录道岔动作的开始和结束时间,以描绘道岔动作功率曲线。1DQJ状态使用开关量采集模块采集,模块采集 1DQJ第四组半空落下接点,采集电路如图所示。

开关量模块上共有 5个接线端子,其中 1,2端子接GND和 +5V电源,4,5端子接 1DQJ的中间和落下节点。3端子为模块的输出端,工作原理如图所示:平时1DQJ处于落下状态,3端子上有 +5V输出。当道岔动作时 1DQJ吸起,3端子上输出电压为 0,综合采集器开始描绘功率曲线;当道岔转换到位时 1DQJ落下,3端子上有 +5V输出,综合采集器停止描绘功率曲线。

1DQJ采样原理图

2.3 TC6AP-J提速道岔电流功率综合采集器

此采集器专门用于提速道岔电流功率采集,共有三个采集模块,分别对应提速道岔转辙机 380V交流电源的 A、B、C三相电压和电流,采集一组电动转辙机的功率曲线。

传感器设置和指示灯意义:

拨键开关 J5的低 7位设置 RS485地址分别对应地址 1 ～ 127,最高位未用 。 (ON=0“1”为最低位 ,“ 8”为最高位)。

指示灯 D13为单片机 3.6V电源指示灯;指示灯D23为单片机运行指示灯;指示灯 D12为通讯接收指示灯;指示灯 D11为通讯发送指示灯。

传感器正常工作时 D13电源指示灯应为常亮,D23运行指示灯每 1秒左右闪一次;D12接收灯和 D11发送灯在无通讯时常暗,当 D12接收灯在闪烁时说明 485总线有信号,如传感器满足响应条件则发送信号 D11发送灯也相应闪烁。

3 功率采集继电器的调试与维护

3.1 现场调试方法

(1)1DQJ开关量的采集必须正确,即与该道岔的电压电流采集对应。在调试之初,可用万用表测量采集单元底座配线接点的 12,22两点电压核对其正确性:当对应道岔没有动作时,12,22两点电压为 5V;当对应道岔动作时,5V是否变为 0V。

采集单元底座配线表:

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)电流采集的穿孔方向固定,不能像交流电流采集那样无方向性。因为要得到功率曲线,电流要与电压比较相位角。

(3)三相的电压与电流必须匹配,即 A相电压对应A相电流等。核对电压采集是否正确:用万用表测量断相保护器的 A相、B相、C相与功率采集单元的 A相、B相、C相之间的电压,都为 0V则电压采集正确。检测电流采集是否正确:可将采集单元拔掉,然后引线核对底座端子与电流采集模块输出的线是否正确。

(4)交流 380V电源的零线,道岔组合零层没有时,需要从电源屏上引出。零线对各相间电压都是 220V,可以先逐个量一下电压,以确定零线和其他线的位置没有接错。

(5)当现场联锁未开通,道岔未连通室外时,要检测曲线,可以在分线盘挂 5个 100W的灯泡,一头分接X1、X2、X3、X4、X5端子 ,另一头连在一起悬空 ,构成三相的一组星型连接。每次道岔动作时,会亮其中的 3个灯泡,对应道岔转辙机的三相线圈。三相曲线大小形状应该一致。

3.2 常见故障分析

(1)传感器接好后无任何反应,所有指示灯都不亮,也无法通讯。

一般为12V工作电源未接入所致,可用万用表测量“+12V”对“GND”电压是否正常。

(2)电源指示灯和运行指示灯正常,但无法通讯。

主要看D12通讯接收指示灯的状态:如果闪烁则总线信号正常,有可能是传感器的地址或波特率未设置对所致;如果常亮则有可能是将 485总线的 A、B线接反了;如果常暗则表示无总线信号或总线未连接到传感器。

(3)通讯正常,传感器读出显示的数字量不对。如果读出数据总为 0或某一确定值,则有可能是电源电压过低所引起的,应检查“+12V”对“GND”电压是否低于 10.8V。

(4)电源指示灯闪烁,传感器工作不正常。

电源指示灯闪烁说明单片机程序运行不正常,可用万用表测量“+12V”对“GND”电压是否正常,如正常则将传感器拔下后过会再插上,如现象依旧则传感器损坏。

[1]信号维护规则技术标准[M].北京:中国铁道出版社,2006.

[2]赵相荣.TJWX-2000信号微机监测系统[M].北京:中国铁道出版社,2003.

[3]林瑜筠.铁路信号测量[M].北京:中国铁道出版社,2008.