交流轉轍機八線制道岔控制電路故障診斷分析方法

崔明松

(卡斯柯信號有限公司, 200072, 上海∥工程師)

隨著交流轉轍機八線制控制電路的推廣應用,八線制道岔如何進行實時監測、故障診斷、快速定位故障范圍,已經成為了八線制道岔電路維護使用的關鍵問題[1]。鑒于此,本文提出一種交流轉轍機八線制道岔控制電路故障診斷分析方法,能夠基于八線制道岔控制電路及實時監測數據,通過實時故障診斷分析,定位八線制道岔控制電路的故障范圍。

1 八線制道岔參數采集方法

八線制道岔控制電路由啟動電路和表示電路構成。啟動電路是指轉轍機動作的電路,表示電路是指反映道岔位置的電路,兩種電路由不同的繼電器構成。

1.1 道岔功率采集

與傳統的交流五線制道岔控制電路的功率采集方法一致,在DBQ(斷向保護器)節點上并聯采集三相電壓Ua、Ub、Uc,在DBQ至1DQJ(1啟動繼電器)和1DQJF(1啟動復示繼電器)之間采集三相電流Ia、Ib、Ic,同時采集DBJ(定位表示繼電器)、FBJ(反位表示繼電器)和1DQJ狀態。道岔功率采集示意圖如圖1所示。

注:A1—A4、A6—A9、B1—B3、C1—C5為設備端口;BHJ為保護繼電器;RD為熔斷器;DBQ-S為斷向保護器-型號。

1.2 道岔動作電壓采集

在分線盤上采集道岔動作電壓,包括X1、X5間的電壓,X1、X3間的電壓,X1、X2間的電壓,X1、X4間的電壓(X1—X5為分線盤端子),同時還需采集BHJ動作電壓。道岔動作電壓采集示意圖如圖2所示。

注:2DQJ為2啟動繼電器。

1.3 道岔控制電路關鍵繼電器狀態采集

采集SJ(鎖閉繼電器)、FCJ(反位操作繼電器)和DCJ(定位操作繼電器)、1DQJ和1DQJF、2DQJ、BHJ、FBJ和DBJ等道岔動作關鍵繼電器狀態。道岔控制電路關鍵繼電器狀態采集示意圖如圖3所示。

注:KZ為控制正電源;KF為控制負電源;QDJ為切斷繼電器。

1.4 道岔表示電壓采集

在分線盤上采集表示電壓,包括X7、X8反位表示交流電壓,X7、X8反位表示直流電壓,X6、X8定位表示交流電壓,X6、X8定位表示直流電壓(X6—X8為分線盤端子)。道岔表示電壓采集示意圖如圖4所示。

注:C為電容;BD為變壓器;R為電阻。

2 故障診斷分析方法

故障診斷分析分為道岔表示電路分析和道岔啟動電路分析。根據1DQJ狀態,判斷道岔是動作時故障,還是未動作時故障[2]。當1DQJ未吸起時道岔故障,判斷為未動作時故障;當1DQJ吸起后道岔故障,判斷為動作時故障。

2.1 道岔表示電路故障分析

在1DQJ未吸起時,判斷道岔故障在表示電路,此時根據采集到的X6、X8間和X7、X8間道岔表示電壓進行范圍判斷[3]。判斷詳細流程為:

當道岔在定位時:

1) 若120 V>X6、X8間交流電壓>90 V,且X6、X8間直流電壓<10 V,判斷為定位表示電路室外開路;

2) X6、X8間交直流電壓均為0,判斷為定位表示電路室內開路;

3) 1 V

4) 5 V

5) X6、X8間交流電壓>90 V,且X6、X8間直流電壓>55 V,判斷為定位表示電路室內表示繼電器開路。

當道岔在反位時:

1) 若120 V>X7、X8間交流電壓>90 V,且X7、X8間直流電壓<10 V,判斷為反位表示電路室外開路;

2) X7、X8間交直流電壓均為0,判斷為反位表示電路室內開路;

3) 1 V

4) 5 V

5) X7、X8間交流電壓>90 V,且X7、X8間直流電壓>55 V,判斷為反位表示電路室內表示繼電器開路。

道岔表示電路故障判斷方法與傳統五線制道岔控制電路相似,利用表示電壓特性可以快速定位室內或室外故障范圍,提高故障處理效率。

2.2 道岔啟動電路故障分析

按功率曲線特性劃分,道岔啟動電路故障可以分為道岔操動后未動作故障、道岔動作過程中故障和道岔動作完成后故障[4]。

2.2.1 道岔操動后未動作故障

根據采集到的三相電流Ia、Ib、Ic進行判斷,當未采集到三相電流時,基本可以判斷為三相電流輸出問題[5]。當采集到三相電流時,對控制繼電器進行時序分析。

2DQJ轉極電路分析時序為:在SJ吸起時搬動道岔,此時DCJ和FCJ吸起,導通1DQJ勵磁電路,1DQJ吸起;1DQJ吸起導通1DQJF勵磁電路,1DQJF吸起;1DQJF吸起導通2DQJ轉極電路,2DQJ轉極。

1DQJ自閉電路分析時序為:2DQJ轉極后導通DBQ三相輸出電路,此時DBQ輸出24 V直流電給BHJ供電,BHJ吸起、QDJ常態吸起;當BHJ和QDJ吸起時,導通1DQJ自閉電路。

根據繼電器動作時序及采集到的信息,能夠分析出故障點位置,并根據故障點位置給出相應的維修建議。對于動作繼電器的時序采集及故障分析可以極大地減輕人工查找故障的工作量,在沒有時序采集分析時,需要人工反復更換繼電器、反復操動道岔進行驗證,整個故障排查過程十分繁瑣。

2.2.2 動作過程中故障

分析繼電器動作時序正常后,繼續分析動作電路,根據采集到的三相電流Ia、Ib、Ic,以及DBJ和FBJ的情況,可具體判斷X1—X5的線路故障[6]。判斷詳細流程為:

1) 當道岔定位向反位動作時,分析X1、X3、X4電流值,根據電流值進行判斷。當X1、X3、X4其中一線連續多個采集點的電流值為0,而其他兩線電流值大于1 A時,判斷為對應線路故障。

2) 當道岔反位向定位動作時,分析X1、X5、X2電流值,根據電流值進行判斷。當X1、X5、X2其中一線連續多個采集點的電流值為0,而其他兩線電流值大于1 A時,判斷為對應線路故障。

通過以上步驟分析出控制電路幾線故障后,可根據采集到的道岔動作電壓分析出幾線故障位置是在室內還是在室外,進而定位故障范圍。

在不考慮多點故障的情況下,根據試驗特性可以進行故障范圍定位。判斷詳細流程為:

1) 當道岔定位向反位動作、X1故障時,分析X1、X3間相電壓。當X1、X3間相電壓≥80 V時,判斷為X1室外故障;當X1、X3間相電壓<80 V時,判斷為X1室內故障。

2) 當道岔定位向反位動作、X3故障時,分析X1、X3間相電壓。當X1、X3間相電壓≥80 V時,判斷為X3室外故障;當X1、X3間相電壓<80 V時,判斷為X3室內故障。

3) 當道岔定位向反位動作、X4故障時,分析X1、X4間相電壓。當X1、X4間相電壓≥80 V時,判斷為X4室外故障;當X1、X4間相電壓<80 V時,判斷為X4室內故障。

4) 當道岔反位向定位動作、X1故障時,分析X1、X5間相電壓。當X1、X5間相電壓≥80 V時,判斷為X1室外故障;當X1、X5間相電壓<80 V時,判斷為X1室內故障。

5) 當道岔反位向定位動作、X5故障時,分析X1、X5間相電壓。當X1、X5間相電壓≥80 V時,判斷為X5室外故障;當X1、X5間相電壓<80 V時,判斷為X5室內故障。

6) 當道岔反位向定位動作、X2故障時,分析X1、X2間相電壓。當X1、X2間相電壓≥80 V時,判斷為X2室外故障;當X1、X2間相電壓<80 V時,判斷為X2室內故障。

在實際現場模擬故障試驗中,當斷開室內線纜時,在分析盤上無法測量到動作電壓。當斷開室外線纜時,因1DQJ的緩放特性,當電流為0時,可以測量到一個短暫的、較大的電壓值。

在分析道岔動作線路故障范圍時用到了動作線電壓,其與傳統五線制道岔控制電路有著較大的區別,例如可以迅速判斷室內外故障范圍,以及可以極大地縮小故障范圍,進而簡化人工處理過程,減少故障處理時間。

2.2.3 道岔動作完成后故障

在八線制道岔轉轍機控制電路中,表示電路和啟動電路是分開的,因此判斷轉轍機是否動作到位比較困難,可能存在轉動即將到位時臨界點故障,較難判斷問題故障點。

本文經過反復試驗后發現,可以通過比較功率曲線長度和曲線歸零值長度判斷道岔是否動作到位。當曲線總長度與參考曲線長度一致、曲線歸零值長度與參考曲線一致時,判斷為道岔動作到位;反之,則判斷為道岔動作未到位。道岔動作到位后的故障,需要分析表示電路的故障邏輯。至此,道岔所有階段的故障均有相應的故障診斷方法。

3 結語

本文列舉了多種情況下的八線制道岔控制電路故障診斷方法,填補了該方面的研究空白。多次試驗結果表明,所提故障分析方法可以準確診斷出八線制道岔的故障原因和定位故障范圍。所提故障分析方法具有快速定位故障范圍、降低人工維修難度、減少故障修復時間、減少故障對軌道交通運營影響等優點,在實際生產運營中,具有較為廣泛

的應用場景。