电力机车无显示跳主断故障检测装置的研制

新乡机务段 月山检修车间 王华军

电力机车无显示跳主断故障检测装置的研制

新乡机务段 月山检修车间 王华军

郑州铁路局新乡机务段所承担的“月山–长治北”牵引区段属于长大坡道特殊区段，最大坡道达20.1‰，该区段所配属的74台SS4G机车经常在运行中遇到主断路器突然断开，而故障显示屏却无任何信息显示的现象，即无显示跳主断故障。这种情况下，机车会瞬间失去牵引力和制动力，而且由于没有任何显示提示，会导致乘务员无法采取处理措施，很容易造成坡停和机故发生。

一、检测装置的主要功能和组成

1.检测装置的主要功能。引起机车主断路器断开的故障共有9种，分别是主电路接地保护、原边过电流保护、次边短路保护、牵引电机过电流保护、辅助电路过流保护、辅助电路接地保护、机车零电压保护、紧急制动保护、快速降弓装置动作保护。因此，这种无显示跳主断故障检测装置的基本功能必须包括能够准确判断出是哪一种保护引起的主断路器跳开。

2.检测装置的组成。该装置由两个主机、两个故障显示屏及相应的连接电缆组成。主机是故障检测装置的核心，一方面提供装置所需要的工作电源，另一方面完成机车各种状态信号的采集处理；故障显示屏由显示处理单元、按键、扬声器等部分组成，根据主机的指令完成故障类别及机车状态的显示和报警提示。其组成如图1所示。

二、检测装置的工作原理

主机是故障检测装置的核心，它由电源部分、开关量输入部分、模拟量输入部分及主控部分组成，如图2所示。

1.电源部分。将机车上110 V电源变成系统所需的+5 V、±15 V电源。采用相互隔离的多路模块式结构，包括逆变电路、隔离电路、滤波器、稳压器、过压和欠压保护电路、过流保护电路；为保护开关电源免受浪涌尖峰高压的冲击，还专门设计了可靠的浪涌尖峰保护电路。

2.开关量输入部分。完成110 V开关量和频率量的隔离采样，经过高速光电耦合器隔离，得到机车各部开关量信号，再由主机进行处理。

3.模拟量输入部分。采用12位高速A/D转换器，把模拟量转换为可以进行处理的数字量、模拟量高压隔离电路，采用多路高精度隔离放大器，得到安全的模拟量信号输入。

4.主控部分。将经过开关量输入部分和模拟量输入部分处理后的信号进行逻辑判断，检测出跳主断故障类别等。

三、检测装置的技术参数

1.额定工作电压为DC110 V，电压范围（88～121 V）。

2.最大输入电流为1 A。

3.输入DC110 V（变化范围88～121 V）电压，机车状态开关量18路。

4.输入DC电机电流模拟量（0～10 V）7路。

5.输入DC电机电压模拟量（0～10 V）6路。

6.输入AC网压信号模拟量（0～7.5 V）1路。

7.输入AC次边短路信号模拟量（0～10 V）4路。

8.输入DC控制电路电压模拟量（0～146 V）1路。

9.信息采集周期不超过20 ms。

10.存储记录单元容量32 kB，次数不少于200。

四、检测装置的特点

1.采用OLED进行汉字显示，并设置“返回”、“选择”、“确认”“退格”、“→”、“←”、“↑”、“↓”8个按键，用于进行人机对话。

2.装置采用工业化设计，符合TB3201-2001标准的要求，在强振动、潮湿、高温或低温、风沙等恶劣环境下可以可靠工作。

3.硬件采用光电隔离、增强驱动技术，增强了装置的可靠性。

4.可将主机内存储的电气故障数据转储到IC卡内，再通过IC卡读卡器将数据存储到电脑硬盘内，利用电气故障处理程序进行处理和分析。

5.设有“看门狗”，能进行程序复位操作。

五、结论

检测装置采用并联采样信号方式，且经过电路隔离，所以装置故障不影响机车性能。若怀疑检测装置出现故障，只需断开总电源，拔下主机箱连接的开关量、模拟量输入插头，即可完全隔离此装置。无显示跳主断故障检测装置在该段配属SS40153、0157两台机车，两个月试验表明，其达到了设计要求，实现了机车状态实时检测和跳主断故障判断，能够承受机车运行时的振动和冲击，抗干扰性能强，可靠性高，效果令人满意。