25Hz相敏軌道電路智能診斷系統

李延紅

蘭州局集團公司蘭州電務段 甘肅 蘭州 730050

1 引言

由于目前鐵路信號集中監測系統中沒有針對25Hz相敏軌道電路室外信號設備電特性的采集,當25 Hz相敏軌道電路發生故障時,電務人員只有到達現場,通過測試才能判斷設備的故障性質和故障范圍,無法預先故障定位,有針對性地做好設備故障處理準備,造成25 Hz軌道電路故障處理的時間較長,一定程度上影響了鐵路運輸效率[1]。

25 Hz軌道電路智能診斷系統是既有信號集中監測系統的功能擴展,實現對25 Hz軌道電路室外設備電特性的監測。該系統的運用能夠為25 Hz軌道電路設備的狀態修提供詳細、必要和準確的設備狀態數據,實時掌握25 Hz軌道電路的運用狀態,為實現25Hz軌道電路室外設備的狀態修做出有力的支撐。可及時預防設備故障的發生,一旦發生設備故障,可實現故障點快速定位、壓縮故障處理時間。降低了信號工的勞動強度,提高了勞動生產率。

2 智能診斷系統構成

智能診斷系統由數據采集模塊、通信傳輸模塊、電源模塊、數據分析模塊和報警模塊五部分構成[2]。

2.1 數據采集模塊

數據采集模塊是對25Hz相敏軌道電路室外設備電壓、電流進行采集,并將采集的數據發送給數據分析模塊,采集模塊是診斷系統的基礎[3]。采集的數據有軌道變壓器(BG)I次側電壓、鋼軌引接線電流、軌面電壓、電纜電壓等。

軌道變壓器(BG)I、次側電壓值的采樣點選取XB箱內配線端子;

送、受端鋼軌引接線電流、電壓值的采樣點選取扼流變壓器軌道圈1、2端子電壓和電流;

電纜電壓值的采樣點可以選取方向盒電纜端子的電壓;

2.2 通信傳輸模塊

通信傳輸模塊是將采集模塊的數據及時上傳到數據分析模塊。

2.3 電源模塊

電源模塊為采集模塊和通信傳輸模塊提供工作所需要的直流電源。

2.4 數據分析模塊

數據分析模塊通過接受到的數據進行分析,判斷出故障的范圍。先進行初步判斷故障范圍,然后再進一步細化分析具體的故障點。同時,通過采集到的數據可以分析出是否有工頻信號的干擾。該模塊是診斷系統的核心部分。

2.5 報警模塊

報警模塊的主要作用是將數據分析模塊得出的故障內容展現到顯示界面中,通過形象易懂的人性化界面,幫助用戶分析故障處所,以方便用戶快速完成故障的診斷和維修。該功能還可以設置語言報警,以便更及時地為用戶提供報警信息。在故障報警模塊中同時還集成了報警維修建議功能,針對不同的故障內容,提供給用戶有針對性的維修建議。通過此模塊,用戶將更有效地完成診斷及分析工作。

3 采集單元主要技術參數

3.1 XB箱采集單元

采集內容:XB箱輸入和輸出的電壓、電流;

采集點:XB箱內配線端子;

采集量程:電壓0～220V;

采集精度:電壓±1%,電流±2%;;

測試方式:實時在線測試。

3.2 扼流變壓器采集單元

采集內容:扼流變壓器信號圈和軌道圈25 Hz電壓、電流;

采集點:扼流變壓器箱;

采集量程:電流0～10A;

采集精度:電壓±1%,電流±2%;

測試方式:實時在線測試。

3.3 電纜采集單元

采集內容:電纜電壓、電流;

采集點:方向盒電纜端子;

采集量程:電壓0～220V,電流0～10 A;

采集精度:電壓±1%,電流±2%;

測試方式:實時在線測試。

4 系統故障診斷流程

4.1 診斷思路

(1)通過采集的電壓、電流值進行比較,推斷出故障點在采集點之前還是之后。

(2)將25 Hz相敏軌道電路設備組成分成三部分,即送端設備,送端至受端設備,受端設備。

(3)當判斷為送端設備故障、送端至受端設備故障或受端設備故障后,再通過傳感器采集的數據進行進一步判斷,縮小故障范圍,進行故障定位。

4.2 送端設備故障

判斷為送端設備故障時:①當E處電壓或電流升高,則為送端扼流變壓器故障;②當E處電流降低和電壓降低,D處電流升高,則為送端XB箱至扼流變壓器間電纜故障;③當D處電流降低,C處電壓正常,則為XB箱內設備故障;④當C處電壓降低,B處電壓正常,則為B處方向盒至XB箱間電纜故障;⑤當B處方向盒電壓降低,A處方向盒電壓正常,則為A處至B處方向盒間電纜故障。

4.3 送端設備至受端設備故障

判斷為送端設備至受端設備故障時:①當F處電流升高,G處電流降低,則為短路故障;②當F處電流降低,電壓升高,則為開路故障。

4.4 受端設備故障

判斷為受端設備故障時:①當H處電流降低或電壓升高時,則為受端扼流變壓器故障;②當H處電流升高,I處電流降低或電壓升高,則為受端XB箱至扼流變壓器間電纜故障;③當I處電流升高,J處電流降低或電壓升高,則為受端XB箱內設備故障;④當J處電流升高,K處電流降低或電壓升高,則為K處方向盒至XB箱間電纜故障;⑤當K處電流升高,L處電流降低或電壓升高,則為L處方向盒至K處方向盒電纜故障。

5 系統優勢

(1)系統實現了對室外設備電壓、電流的采集,電務人員可以實時掌握設備的運用狀況。

(2)系統通過對采集數據的分析,可以提供準確的預警信息。

(3)為設備故障處理提供可靠的數據支撐,對故障點進行較為準確的定位。

(4)采集模塊不僅可以采集25Hz電壓,還可以采集50Hz電壓,為判斷軌道區段是否受到工頻干擾提供判斷依據。

6 總結

智能診斷系統解決了對25 Hz軌道電路室外設備監測的空白,該系統通過對設備電壓、電流等數據的采集,充分發揮數據庫對設備維護的趨勢化分析指導作用,實現了25 Hz軌道電路設備異常報警和故障診斷,為維修提供了科學的數據,對壓縮故障處理時間,提高運輸效率具有重要意義。同時,推動了電務維修向綜合化、智能化、信息化發展。