專利名稱：交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及軌道交通的故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故 障檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]目前，信號道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)主要分為直流和交流兩種。由于直流轉(zhuǎn)轍機(jī)本身存在不 可克服的缺陷，交流轉(zhuǎn)轍機(jī)是未來的發(fā)展趨勢。因此，國內(nèi)新建的地鐵和高速鐵路均采 用交流轉(zhuǎn)轍機(jī)。[0003]信號道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)是信號重要設(shè)備，動作頻次高，特別是地鐵在折返期間的道 岔，平均每4分鐘就來回動作一次。它的故障輕則晚點、清客，困擾乘客正常出行；重 則車毀人亡，威脅乘客生命。但目前對交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行維護(hù)缺少預(yù)測預(yù)警裝置， 不能實現(xiàn)有效的預(yù)防性維修，只能在故障發(fā)生后才去進(jìn)行事后檢修。在實際使用中存在 如下問題[0004]1、原則上外部監(jiān)測設(shè)備均不能侵入原有控制系統(tǒng)，而現(xiàn)有轉(zhuǎn)轍機(jī)在運行中向外 部提供的監(jiān)控信息幾乎沒有，轉(zhuǎn)轍機(jī)運行維護(hù)人員無法預(yù)知轉(zhuǎn)轍機(jī)當(dāng)前的確切完好率情 況，只能等轉(zhuǎn)轍機(jī)壞了才能去事后維修；[0005]2、轉(zhuǎn)轍機(jī)的故障率高發(fā)部位通常發(fā)生在速動開關(guān)組，且故障現(xiàn)象不穩(wěn)定，隨機(jī) 性較大，平時在線路停運維修時很難發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)；[0006]3、很多轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)械故障并非突然發(fā)生的，往往有個劣化過程；[0007]4、市面上對轉(zhuǎn)轍機(jī)運行狀態(tài)檢查設(shè)備大多為離線型，只能在線路停運后開箱檢 查，且功能單一，僅提供扭力數(shù)據(jù)；[0008]5、目前市面上對轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測診斷的產(chǎn)品，往往只能提供單一的電氣特性參數(shù)記 錄功能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了對轉(zhuǎn)轍機(jī)運行狀態(tài)的全面分析和故障狀態(tài)的預(yù)知預(yù)測需求，無法 實現(xiàn)在線實時監(jiān)測。[0009]目前，隨著地鐵行車間隔的加密，對轉(zhuǎn)轍機(jī)的維護(hù)要求越來越高，以往那種故 障后維修的方案急需改變，怎樣實現(xiàn)在線實時監(jiān)測和故障預(yù)警，實現(xiàn)預(yù)防性維修是擺在 維修人員面前的一個新課題。發(fā)明內(nèi)容[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本實用新型的目的在于提供一種道岔轉(zhuǎn)轍機(jī) 故障的檢測系統(tǒng)，在不影響原有系統(tǒng)正常運行的前提下，采用間接測量的方法，在線實 時檢測出道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)實際運行時的受力情況和其他過程參數(shù)，預(yù)測并及早發(fā)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)轍 機(jī)狀態(tài)不良的現(xiàn)象，尤其是發(fā)現(xiàn)并預(yù)報繼電器回路中觸點接觸良好的情況，及時進(jìn)行維 護(hù)，從而達(dá)到降低故障、提高可靠性的目的，保障道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的正常運行。[0011]本實用新型所采用的技術(shù)方案一種交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，包括電流 采樣裝置、電壓采樣裝置、故障分析模塊，所述電流采樣裝置和電壓采樣裝置的輸入端分別與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，其輸出端與故障分析模塊連接；所述故障 分析模塊分為道岔動作期間狀態(tài)監(jiān)測模塊和道岔受電期間狀態(tài)監(jiān)測模塊，用于檢測道岔 轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行狀態(tài)、過程參數(shù)和故障信息，并通過狀態(tài)顯示界面輸出上述運行狀態(tài)、過 程參數(shù)和故障信息。[0012]上述電流采樣裝置通過互感器與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，用于采 集道岔轉(zhuǎn)撤機(jī)的電流參數(shù)。[0013]上述電壓采樣裝置通過光電隔離器與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，用 于采集道岔轉(zhuǎn)撤機(jī)的電壓參數(shù)。[0014]上述故障分析模塊通過數(shù)據(jù)庫與監(jiān)測操作管理平臺連接，用于保存運行狀態(tài)、 過程參數(shù)和故障信息，供監(jiān)測操作管理平臺調(diào)用和處理。[0015]本實用新型同時提供了一種交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測方法，包括以下步驟[0016](1)采集并實時處理三相電源電壓，提取三相電源電壓變化的特征作為道岔轉(zhuǎn)轍 機(jī)動作狀態(tài)和受電待命狀態(tài)的全局標(biāo)識；[0017](2)采集道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間的四線工作電流、三相電源電壓、三相功率、功率 因數(shù)，分析提取扭力數(shù)據(jù)和當(dāng)前電源相序狀態(tài)，并實時寫入數(shù)據(jù)庫中供后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理使用；[0018](3)采集道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間的表示三相電壓，分析提取表示回路的表示電 壓值和表示回路的狀態(tài)，實時刷新并按一定的周期寫入數(shù)據(jù)庫中作為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)待命期 間的原始數(shù)據(jù)，供事后分析處理使用；[0019](4)對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在步驟( 和步驟(3)中所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與應(yīng)用功能 處理，并顯示道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行狀態(tài)、過程參數(shù)和故障信息。[0020]上述步驟(1)中當(dāng)三相電源電壓由無到有大于一定數(shù)值時，立即退出道岔轉(zhuǎn)轍 機(jī)受電待命期間的原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，進(jìn)入道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間的原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)； 當(dāng)三相電源電壓由有到無小于一定數(shù)值時，退出道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間的原始數(shù)據(jù)采集狀 態(tài)，進(jìn)入道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間的原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。[0021]上述步驟( 在整個道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間，該數(shù)據(jù)采集過程不允許中斷。[0022]上述步驟(3)的數(shù)據(jù)采集過程允許中斷。[0023]上述步驟的綜合分析與應(yīng)用功能處理包括但不限于道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)當(dāng)前動作 特征信息實時顯示、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)以前各次動作特征信息歷史查詢、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)待命期間 表示電壓實時顯示及特征信息查詢、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障記錄查詢。[0024]本實用新型的顯著特點在于[0025]1、采用間接測量的方法，整個故障檢測系統(tǒng)與原有控制系統(tǒng)完全電氣隔離，不 影響原有系統(tǒng)的正常運行。[0026]2、間接測量的特征參數(shù)全面、系統(tǒng)。[0027]能準(zhǔn)確識別并提取道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間的伸出、縮入、左位、右位詳細(xì)狀態(tài) 值；[0028]能準(zhǔn)確識別并提取道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間過流、缺相運行、三相不平衡、扭力超 上限、輸入功率過載、運行時間超時六種故障信息；[0029]能準(zhǔn)確計算并提取道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)每次動作過程中扭力的完整變化數(shù)據(jù)，并提供趨勢曲線功能；[0030]能準(zhǔn)確提供道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)每次動作過程中工作電流、功率、扭力的統(tǒng)計平均值與 最大值，和動作時間值；[0031]能快速提供對以往動作記錄的歷史記錄查詢，包括扭力變化的曲線信息、工作 電流、功率、扭力的統(tǒng)計平均值與最大值、動作時間值；[0032]3、間接測量的精度高，頻次高，數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確、完整。[0033]如電流、電壓的測量精度高于0.2% ；[0034]功率、扭力等計算量的測量精度高于2% ；[0035]間接獲取的功率、扭力等過程數(shù)據(jù)，分析處理和歸檔的時間間隔可達(dá)40ms以 內(nèi)，在每次道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作過程(約5 6秒)中可采樣歸檔100次以上。


[0036]圖1為本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)的原理框圖；[0037]圖2為本實用新型所述電量采集原理框圖；[0038]圖3為本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測方法的流程圖；[0039]圖4為本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)的主界面示意圖；[0040]圖5為本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的機(jī)械部位被卡住時的實時監(jiān)測界面示 意圖；[0041]圖6為本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在電流過流報警時的實時監(jiān)測界面示意 圖。
具體實施方式
[0042]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。[0043]如圖1所示，本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)主要電流采樣裝 置、電壓采樣裝置、故障分析模塊，所述電流采樣裝置和電壓采樣裝置的輸入端分別與 道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，其輸出端與故障分析模塊連接；所述故障分析模 塊分為道岔動作期間狀態(tài)監(jiān)測模塊和道岔受電期間狀態(tài)監(jiān)測模塊，用于檢測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī) 的運行狀態(tài)、過程參數(shù)和故障信息，并通過狀態(tài)顯示界面輸出上述運行狀態(tài)、過程參數(shù) 和故障信息。[0044]具體實施時，在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的控制機(jī)柜出線端子連接處，設(shè)置道岔轉(zhuǎn) 轍機(jī)工作電流、工作電壓采樣點，收集道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)運行時的電流、電壓數(shù)據(jù)。電流采樣 采用霍爾元件耦合進(jìn)行電氣隔離，電壓采樣采用光電隔離，使整個故障檢測系統(tǒng)與原有 系統(tǒng)完全電氣隔離。[0045]道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)采樣到道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電流與工作電壓后，通過故 障分析模塊提取過程參數(shù)、運行狀態(tài)、故障預(yù)警與報警狀態(tài)，獲取道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間 和受電待命期間的完整運行狀態(tài)、過程參數(shù)和故障信息特征參數(shù)值。[0046]為方便實時監(jiān)測，本系統(tǒng)提供道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)綜合故障檢測的操作監(jiān)測界面，在監(jiān) 測界面顯示伸出/縮入/左位/右位等運行狀態(tài)、扭力/電流/運行時間/表示電壓等過 程參數(shù)和扭力報警/電流過流/運行超時/三相不平衡/表示電壓異常、繼電器回路故障、繼電器觸點抖動故障等故障信息。同時，提供歷史記錄查詢和故障信息歸檔記錄查 詢等功能，以方便以后查詢。[0047]本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測方法大致劃分為四個線程進(jìn)行處理， 各線程的主要功能描述如下[0048]線程1:主要負(fù)責(zé)高速采集并實時處理三相電源的電壓，提取三相電壓變化的 特征作為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作狀態(tài)和受電待命狀態(tài)的全局標(biāo)識。當(dāng)三相電源電壓由無到有大 于某個值(如190V)時立即退出道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)待命期間原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，進(jìn)入道岔轉(zhuǎn)轍機(jī) 動作期間原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)；當(dāng)三相電源電壓從有到無小于某個值(如150V)時，退出 動作期間原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，進(jìn)入道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)待命期間原始數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，二個狀態(tài)要 求絕對分開。[0049]線程2:主要負(fù)責(zé)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間按高速采集四線工作電流、三相電源電 壓、三相功率、功率因數(shù)等，分析提取扭力數(shù)據(jù)和當(dāng)前電源相序狀態(tài)，并實時寫入數(shù)據(jù) 庫中供后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理用。在整個道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間，此數(shù)據(jù)采集線程不允許中 斷。[0050]線程3:主要負(fù)責(zé)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間采集表示電壓處理，分析提取表示 回路的表示電壓值和表示回路的狀態(tài)，實時刷新并按一定的周期寫入數(shù)據(jù)庫中作為道岔 轉(zhuǎn)轍機(jī)待命期間的原始數(shù)據(jù)，供事后分析處理用。此數(shù)據(jù)采集線程允許中斷。[0051]線程4 主要負(fù)責(zé)對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在線程2和線程3中所采集數(shù)據(jù)的綜合分析與應(yīng) 用功能處理。包括但不限于道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)當(dāng)前動作特征信息實時顯示、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)以前 各次動作特征信息歷史查詢、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)待命期間表示電壓實時顯示及特征信息查詢、 道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障記錄查詢等。[0052]各線程之間的關(guān)系如圖3所示，其中，線程1的優(yōu)先級最高，處理代碼要求盡可 能精簡高效。線程2優(yōu)先級次之，其處理代碼相對較復(fù)雜，但在整個數(shù)據(jù)處理過程中不 允許中斷。線程3、線程4為普通優(yōu)先級，在系統(tǒng)運行期間反復(fù)執(zhí)行。[0053]以下是本實用新型所述道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測的具體過程(或規(guī)程)說明[0054]1、現(xiàn)場信息采集[0055]現(xiàn)場采集的信號為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間四線工作電流(交流)、三相電源電壓 (交流)以及道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間三相電源(直流)。電流為間接采集，高速采樣。 電壓采樣時采用高阻抗信號采集輸入單元，并采集光電隔離措施，不影響原有電源系統(tǒng) 的電壓值。如圖2所示，為解決瞬態(tài)故障的捕捉，參數(shù)采集部份采用了如下措施[0056](1)所有電量采樣均采用獨立通道，每個通道的采樣頻率均為4K，實現(xiàn)高速同 步采樣。[0057](2)所有通道的A/D轉(zhuǎn)換精度為16位，電能計算處理用微處理器采用16位 MCU,實現(xiàn)高精度電量參數(shù)的采樣與計算。[0058](3)通過算法分析計算，獲得有功功率、功率因數(shù)、無功功率、視在功率等常用 電量計量數(shù)據(jù)。[0059](4)電量采樣單元與故障診斷分析與管理平臺之間，數(shù)據(jù)采集與分析處理的時間 周期縮短到40ms左右，使故障診斷分析與管理平臺能捕捉到瞬間信息數(shù)據(jù)，獲得豐富、 全面的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)。[0060](5)根據(jù)采樣的三相電源電壓，分析提取電源的相序。[0061]2、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)運行過程中過程參數(shù)分析與提取[0062]第一步按照離散采樣的原理，先將高速采樣到的工作電流、三相電源電壓按 照兩個周期即40ms(說明三相交流電的工作周期為20ms)的時間間隔進(jìn)行分析計算， 獲得工作電流有效值、三相電源電壓有效值。同時，通過算法分析計算，獲得有功功 率、功率因數(shù)、無功功率、視在功率等常用電量計量數(shù)據(jù)。上述電流、電壓、功率等均 為連續(xù)的過程參數(shù)，在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)每次動作過程中進(jìn)行連續(xù)采樣歸檔，采樣歸檔周期均 為 40ms ο[0063]第二步根據(jù)采樣的三相電源電壓，分析提取電源的相序和表示電壓。電源相 序為狀態(tài)參數(shù)，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)每動作一次作一次相序識別與相序狀態(tài)提??；表示電壓為連 續(xù)的過程參數(shù)，在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間進(jìn)行連續(xù)采樣歸檔，采樣歸檔的周期根據(jù)存 貯空間的限制可適當(dāng)延長或采用故障點附近記錄歸檔。[0064]第三步分析計算扭力數(shù)據(jù)。[0065]為獲得信號轉(zhuǎn)轍機(jī)的瞬態(tài)扭力數(shù)據(jù)，計算扭力的采樣周期和歸檔周期均為 40ms,這樣，可以充分捕捉轉(zhuǎn)轍機(jī)在動作期間的瞬間沖擊扭力值，獲得更全面的扭力數(shù) 據(jù)曲線。[0066]扭力計算是結(jié)合交流電機(jī)的電磁學(xué)特性，將扭力的計算與工作電流、工作電壓 值、輸入功率(或功率因數(shù))、電機(jī)繞組電阻、線路電阻、電機(jī)空載鐵損等因素全面關(guān)聯(lián) 起來，進(jìn)行系統(tǒng)的考慮，構(gòu)建扭力計算的精確數(shù)學(xué)模型。其扭力計算的關(guān)系式可描述如 下[0067]扭力=(K/N)*f(P，Iu,Iv，Iw, Ru, Rv, Rw，Rli , Rl2 , Rl3； PFe)——單位 為牛[0068]其中，參數(shù)N、Ru, Rv, Rw，P, Iu, Iv，Iw，Rli, Rl2, Rl3, 的具體含義如下[0069](1)固定參數(shù)[0070]N一一道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分；[0071](2)修正參數(shù)[0072]K一一計算系數(shù)，與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的型號規(guī)格有關(guān)，事先通過實驗測試確定；[0073]Ru, Rv, Rw――為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)三相繞組的電阻值，用于扭力修正用。單位為 歐姆；[0074]Rli, Rl2, Rl3,為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)三相電源的線路電阻，用于扭力修正用。單 位為歐姆；[0075]PFe一一道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)電機(jī)空載勵磁損耗，與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的型號規(guī)格有關(guān)，事先通 過實驗測試確定，用于扭力修正用。單位為瓦特。[0076](3)測量參數(shù)[0077]P道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)實際輸入有功功率，單位為瓦特；[0078]Iu, Iv, Iw為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)三相運行電流，單位為安培；[0079](4)計算系數(shù)K的確定方法[0080]第一步采用高精度的扭力測試儀同步測量，獲得道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間的扭力數(shù)據(jù)；[0081]第二步人為模擬道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作的多種工況，收集各種情況下的扭力真實數(shù) 據(jù)和計算原始數(shù)據(jù)；[0082]第三步將收集到的各種工況下扭力真實數(shù)據(jù)和計算原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，按扭 力在某個時間段(如IS以上)變化范圍不超過0.5%的情況下進(jìn)行扭力系數(shù)反算，獲得第 一級扭力系數(shù)統(tǒng)計平均值；[0083]第四步將第一級換算所得扭力系數(shù)作再一次統(tǒng)計平均值計算，使扭力系數(shù)再 次逼近實際的理想值。[0084]3、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)運行狀態(tài)定義與標(biāo)識[0085]根據(jù)右裝、左裝方式確定在現(xiàn)場測試前伸出的狀態(tài)，將伸出的狀態(tài)核定為正相 序，縮入核定為逆相序。相序信號由采集的三相電壓信號分析處理獲得。道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)左 位、右位、伸出、縮入狀態(tài)的定義規(guī)則如下[0086]* 左位[0087]左位=[(正相序)AND (左裝)]OR[(逆相序)AND (右裝)](用電源相序判斷)[0088]或[(U為TRUE) AND (左裝)]OR (W為TRUE) AND (右裝)](用表示電壓判斷)[0089]* 右位[0090]右位=[(正相序)AND (右裝)]OR[(逆相序)AND (左裝)](用電源相序判斷) 或[(W為TRUE) AND (左裝)]OR(U為TRUE) AND (右裝)](用表示電壓判斷)[0092]* 伸出[0093]正相序運行期間(即三相電壓不為零)為伸出。當(dāng)檢測到電壓為零時，狀態(tài)指示停止。[0094]或右裝向右位、左裝向左位。[0095]-k 縮人[0096]逆相序運行期間(即三相電壓不為零)為縮入。當(dāng)檢測到電壓為零時，狀態(tài)指示停止。[0097]或右裝向左位、左裝向右位。[0098]* 正常[0099]當(dāng)故障報警信號不存在時，標(biāo)識為正常。[0100]4、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障狀態(tài)定義與標(biāo)識[0101]*表示回路故障[0102]在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)原控制系統(tǒng)會向表示回路加入2路均 為60V左右的直流電源。通過間接測量加在表示回路中的60V直流電壓，對表示回路的 狀態(tài)進(jìn)行檢測與判斷。[0103]當(dāng)表示回路電壓太低(如小于50V)時，說明回路中阻抗太大，電壓降太大，某 些開關(guān)接觸不好或接點連接處接觸不良。故障提示信息為“動作線路壓降太大”。[0104]當(dāng)表示回路電壓太高(如大于64V)時，表示電壓在內(nèi)阻上無電壓降，回路中出 現(xiàn)了開路情況。故障提示信息為“動作線路開路，四開狀態(tài)”。[0105]*繼電器觸點故障[0106]在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間，當(dāng)繼電器觸點發(fā)生抖動時，會出現(xiàn)該回路電源瞬間斷8電的情況。此時，當(dāng)次道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間所采樣數(shù)據(jù)中會出現(xiàn)三相電流有一相以上為 零或接近零的情況。此時，對捕捉的瞬態(tài)故障進(jìn)行統(tǒng)計分析可預(yù)測預(yù)報繼電器觸點的故 障發(fā)生概率。當(dāng)瞬間斷電統(tǒng)計次數(shù)大于等于N次時，提示“繼電器回路故障”，故障提 示信息為“瞬間斷電”；當(dāng)瞬間斷電統(tǒng)計次數(shù)大于M時，故障提示信息再增加“觸點接 觸不良”。其中M>N，M、N的具體數(shù)值根據(jù)可靠性要求進(jìn)行確定。[0107]*缺相運行[0108]F 缺相運行=[(Iu OR Iv OR Iw) = 1]AND[ (Iu&Iv&Iw) = 0][0109]當(dāng)Fwagff* TRUE時，判斷為第一類缺相運行。故障提示信息為“外部電源 缺相”。[0110]或[0111]au+Iv+Iw)/3 = Iav---------計算三相電流的平均值。[0112]F缺相運行=(| (Iu-Iav)/IJ > β 1) 0R(|(IV-IJ/Iav| > β 1) OR (| (Iw-Iav)/Iav| > β 1)[0113]當(dāng)Fwagff* TRUE時，判斷為第二類缺相運行。故障提示信息為“內(nèi)部速動 開關(guān)組切換缺相”。[0114](說明三相電流以本次動作期間所有采樣值的平均值作為計算值。系數(shù)β 具 體值與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)電機(jī)的參數(shù)有關(guān)，由實驗測定，并在初始化設(shè)置時通過界面對話框輸 入系統(tǒng)。)[0115]*三相不平衡報警[0116](Ιυ+Ιν+Ιν)/3 = Iav---------計算三相電流的平均值。[0117]當(dāng)(I(Iu-Iav) /IavI > β ) OR (I (Iv-Iav) /IavI > β ) OR (I (Iw-Iav) /Iav| > β )為 TRUE 時，判斷為三相不平衡運行。故障提示信息為“三相不平衡”。[0118](說明三相電流以本次動作期間所有采樣值的平均值作為計算值。系數(shù)β具 體值與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)電機(jī)的參數(shù)有關(guān)，由實驗測定，并在初始化設(shè)置時通過界面對話框輸 入系統(tǒng)。)[0119]*功率上限報警[0120]當(dāng)本次動作期間功率的平均值大于等于額定功率的a倍時，判斷為輸入功率上限 報警。輸入功率的具體值由每次采樣的電流、電壓值通過計算獲得。[0121]輸入功率上限報警系數(shù)a—般取1.1 1.3，具體值根據(jù)現(xiàn)場道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)正常工作 時輸入功率的變化范圍在初始化設(shè)置通過界面對話框設(shè)定。[0122]故障提示信息為“輸入功率超上限”。[0123]*過流報警[0124]當(dāng)本次動作期間各相電流的統(tǒng)計平均值有一路以上大于等于額定電流的b倍 時，判斷為過流故障。[0125]系數(shù)b—般取1.1 1.3，具體值根據(jù)現(xiàn)場道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)正常工作時輸入功率的變化 范圍在初始化設(shè)置時設(shè)定。[0126]故障提示信息為“過流”。[0127]*扭力報警[0128]根據(jù)本次動作期間計算獲得的所有扭力值，按一定的算法剔除無效值后，將所 有的有效扭力數(shù)據(jù)取平均值，作為本次動作的扭力報警判斷值。當(dāng)扭力大于等于額定扭力的c( 一般取0.5 0.7)倍時，發(fā)出報警提示。當(dāng)扭力大于等于額定扭力的d( —般取 0.65 0.9)倍時，判斷為扭力報警。[0129]系數(shù)c、d值根據(jù)不同現(xiàn)場道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)正常工作時的扭力變化范圍在初始化設(shè)置 時通過界面對話框輸入系統(tǒng)。[0130]故障提示信息為“機(jī)械部份卡住”。[0131]*超時報警[0132]起始時間指每次道岔動作開始的時刻對應(yīng)的時間。通過所采集的工作電壓 值進(jìn)行判斷。當(dāng)所采樣的電壓值由0增大到某個值(如180V)以上時，開始啟動實時數(shù) 據(jù)采樣。[0133]終止時間一一指每次道岔動作結(jié)束的時刻對應(yīng)的時間。通過所采集的工作電壓 值進(jìn)行判斷。當(dāng)所采樣的電壓值由220V下降到某個值(如150V)以下時，結(jié)束實時數(shù) 據(jù)采樣。[0134]運行時間一一指每次道岔動作結(jié)束的時刻與動作開始的時刻的時間差。[0135]動作超時報警定義為道岔實際動作時間大于等于正常動作時間的e倍時報警。系 數(shù)e與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)原有控制系統(tǒng)中所設(shè)置的超時動作保護(hù)時間有關(guān)，通常取正常動作時間 的2倍左右。[0136]故障提示信息為“運行超時”。[0137]5、其他統(tǒng)計分析處理的數(shù)據(jù)[0138]道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在接到伸出(或縮入)指令開始到伸出(或縮入)動作完成的時間 段，在本測量方法中定義為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作時間。道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障間接檢測時，統(tǒng)計 分析處理的單元時間長度為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的一次動作時間。[0139]統(tǒng)計分析的過程參數(shù)主要有三相工作電流、零線工作電流、動作期間輸入功 率、動作期間扭力。[0140]統(tǒng)計分析的內(nèi)容各過程參數(shù)在本次動作時間內(nèi)的平均值、最大值。[0141]表示回路電壓在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間，還提供表示回路表示電壓監(jiān)測與 歸檔功能。可實時顯示當(dāng)前表示回路的電壓值，并按合適的歸檔周期對表示電壓進(jìn)行歸 檔或報警值記錄歸檔。[0142]下面的具體應(yīng)用是將上述道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測的原理應(yīng)用于便攜式儀表中的說 明。[0143]如圖4所示為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)的主界面系統(tǒng)圖，該故障檢測系統(tǒng)提供 的具體功能有[0144]■檢測的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)型號規(guī)格為三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)S700K等系列。[0145]■提供監(jiān)測與顯示的狀態(tài)信息有道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)伸出、縮入、左位、右位狀態(tài)。[0146]■提供監(jiān)測與顯示的故障信息有道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的扭力上限、缺相運行、動作時 間超時、電流過流、輸入功率上限報警、三相不平衡、表示回路故障七種故障信息，報 警上限數(shù)據(jù)可根據(jù)檢測的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的具體情況事先設(shè)定。[0147]■可收集整理的測量數(shù)據(jù)有每次道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作過程中電機(jī)的電流、電壓。[0148]■能分析計算提取的數(shù)據(jù)有扭力、動作持續(xù)時間、功率、功率因數(shù)等參數(shù)， 并提供平均值和最大值二種統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。[0149]■可顯示檢測過程中道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)每次動作時的扭力變化曲線，每次顯示的曲線 為一次完整的動作過程，時間坐標(biāo)可以縱向伸縮?？娠@示當(dāng)前動作的實時曲線和歸檔的 歷史曲線。[0150]■提供對每次道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作特征信息記錄自動分組功能，可通過日期、時 間和動作時間從已歸檔的歷史數(shù)據(jù)庫中，調(diào)用和查找當(dāng)次道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作時的所有特征 信息，包括運行狀態(tài)、故障狀態(tài)和扭力等過程參數(shù)，供事后動作過程回放分析用。歸檔 的內(nèi)容有四路電流、有功功率、功率因數(shù)六個參數(shù)的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)(含平均值、最大 值)；計算扭力的所有時點值；每次動作的開始時刻與動作持續(xù)時間長度。[0151]■能實時監(jiān)測表示電壓回路的電壓值，在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間能實時顯示 表示回路的電壓值，并提示表示回路是否正常，同時對相關(guān)的信息進(jìn)行歸檔和歷史查 詢。[0152]■提供道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)不同型號規(guī)格、安裝現(xiàn)場條件等特性化參數(shù)的修正功能，使 該儀表在使用時適應(yīng)性強(qiáng)，具有通用性，可廣泛應(yīng)用于地鐵、大鐵等安裝有此類道岔轉(zhuǎn) 轍機(jī)的應(yīng)用場合。如[0153]提供道岔標(biāo)識信息識別內(nèi)容包括線路名、車站名、道岔編號、型號規(guī)格、操 作人員(默認(rèn)登錄用戶)的設(shè)置。[0154]提供系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括電機(jī)繞組電阻、鐵損(或空載電磁功率)、扭力計算系 數(shù)，線路電阻。[0155]提供計算修正參數(shù)設(shè)置包括電流額定值、功率額定值、功率因數(shù)額定值、正 常扭力范圍、過流系數(shù)、過載系數(shù)、扭力報警系數(shù)、扭力故障報警系數(shù)、三相不平衡度 報警系數(shù)、正常動作時間、超時報警系數(shù)。[0156]如圖5所示為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)械部位被卡住時的實時監(jiān)測畫面，此時，道岔轉(zhuǎn)轍 機(jī)運行在縮入、左位狀態(tài)，提示扭力上限報警、動作超時報警、表示回路故障三種故障 報警狀態(tài)，扭力曲線與電流、功率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖中所示。圖6所示為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在電 流過流報警時的實時監(jiān)測畫面，此時，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)運行在伸出、右位狀態(tài)，提示故障報 警狀態(tài)為電流過流報警，扭力曲線與電流、功率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖中所示。[0157]綜上所述，本實用新型可實現(xiàn)以下主要功能[0158]■實時提取運行狀態(tài)信息如道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的伸出、縮入、左位、右位運行狀 態(tài)。[0159]■實時提取故障報警狀態(tài)信息如道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)缺相運行報警、三相不平衡、功 率上限報警、扭力上限報警、運行超時、電流過流報警、表示回路故障、繼電器觸點抖 動故障等故障報警狀態(tài)，并在故障報警的提示信息框內(nèi)提供相關(guān)的故障提示信息。[0160]■實時提取道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)運行過程參數(shù)信息如道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作期間四線電流、 輸入功率、扭力等過程參數(shù)，以及道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)受電待命期間表示電壓檢測等。[0161]■實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能如四線電流、輸入功率、扭力等統(tǒng)計平均值和最大 值、動作時間值等數(shù)據(jù)。[0162]■后臺數(shù)據(jù)庫處理功能如實時顯示、歸檔或查詢每次道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作記錄信 息、扭力量化曲線、故障記錄報表等。[0163]■由于道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的正常動作時間為5 6秒，因此，系統(tǒng)需提供高速、準(zhǔn)確的過程數(shù)據(jù)采集、分析處理和歸檔功能，以便準(zhǔn)確還原道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動作的過程細(xì)節(jié)。[0164]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)具有以下顯著 特點[0165]1、瞬間故障捕捉[0166]本系統(tǒng)前端電量采樣的頻率高，且各通道獨立采樣，管理平臺能捕捉提取40ms 以內(nèi)的實時數(shù)據(jù)變化值，能分析提取斷電超過40ms以上的瞬態(tài)故障，對觸點的抖動信息 進(jìn)行捕捉，提取瞬間故障特征值。[0167]2、故障預(yù)警[0168]本系統(tǒng)采樣頻率高，且連續(xù)運行，可以全面收集故障運行期間數(shù)據(jù)，現(xiàn)場維護(hù) 人員可通過分析系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，及早發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生前的一些異常信號，把故障扼殺在 萌芽中，從而達(dá)到故障預(yù)警。[0169]3、間接診斷，不影響原有系統(tǒng)的運行[0170]本系統(tǒng)主要定位對交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)綜合故障進(jìn)行間接檢測診斷，完全與原有系 統(tǒng)隔離，只在線監(jiān)測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行情況，通過建立道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測的綜合數(shù)學(xué) 模型，連續(xù)動態(tài)監(jiān)測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行情況，并給出綜合故障診斷信息。[0171]4、在線連續(xù)監(jiān)測[0172]本系統(tǒng)安裝后可M小時不間斷連續(xù)運行，在線實時監(jiān)測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行狀 況，對地鐵運行的設(shè)備不會造成影響。同時還可對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行狀態(tài)、電氣參數(shù)等 進(jìn)行記錄歸檔。[0173]5、適應(yīng)性好[0174]本系統(tǒng)可適應(yīng)不同安裝地點轉(zhuǎn)轍機(jī)在線路電阻和工作扭力的差異性，通過自動 修正進(jìn)行準(zhǔn)確的故障預(yù)警與報警提示。[0175]6、兼容性強(qiáng)[0176]本系統(tǒng)可適應(yīng)所有的交流信號道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)。使用時，針對不同型號的轉(zhuǎn)轍機(jī)只 需調(diào)整少許與轉(zhuǎn)轍機(jī)型號有關(guān)的特征參數(shù)即可。[0177]7、提取信息量豐富、全面。[0178]本系統(tǒng)既可連續(xù)提取扭力、動作時間、工作電流、工作電壓、表示電壓等過程 數(shù)據(jù)，還可標(biāo)識分辨伸出、縮入、左位、右位等運行狀態(tài)和缺相運行、電流過流、輸入 功率超載、扭力故障報警、動作時間超時、三相不平衡、表示回路故障、繼電器回路故 障和觸點故障等故障報警信息，對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)運行時的各種信息提供非常全面。[0179]8、安裝簡單、安裝方式靈活[0180]只需在室內(nèi)安裝，無需額外鋪設(shè)電纜，易于安裝。[0181]可以采用便攜式方式隨時拿到需要診斷的地方進(jìn)行監(jiān)測，也可以固定安裝在某 些關(guān)鍵的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)處，進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測，安裝方式靈活。[0182]9、操作使用方便[0183]采用圖形界面操作，軟件界面友好，直觀，操作方便。電氣參數(shù)和扭力值使用 圖形顯示，相關(guān)的工作電流、扭力、輸入功率、運行時間等提供統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，對道岔 轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行情況一目了然。[0184]10、收集信息可長期歸檔查詢[0185]11、與目前市面上的檢測系統(tǒng)(或裝置)相比，本系統(tǒng)監(jiān)測提取的過程參數(shù)多， 狀態(tài)參數(shù)與故障診斷信息更豐富、全面，并能對轉(zhuǎn)轍機(jī)速動開關(guān)組的瞬態(tài)故障進(jìn)行識 別。具體比較參見下表[0186]
權(quán)利要求1.一種交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括電流采樣裝置、電壓采樣 裝置、故障分析模塊，所述電流采樣裝置和電壓采樣裝置的輸入端分別與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè) 備機(jī)房的待測線路連接，其輸出端與故障分析模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采樣 裝置通過互感器與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，用于采集道岔轉(zhuǎn)撤機(jī)的電流參 數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采樣 裝置通過光電隔離器與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，用于采集道岔轉(zhuǎn)撤機(jī)的電 壓參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述故障分析 模塊通過數(shù)據(jù)庫與監(jiān)測操作管理平臺連接。
專利摘要本實用新型公開了一種交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，包括電流采樣裝置、電壓采樣裝置、故障分析模塊，所述電流采樣裝置和電壓采樣裝置的輸入端分別與道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備機(jī)房的待測線路連接，其輸出端與故障分析模塊連接；所述故障分析模塊分為道岔動作期間狀態(tài)監(jiān)測模塊和道岔受電期間狀態(tài)監(jiān)測模塊，用于檢測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行狀態(tài)、過程參數(shù)和故障信息，并通過狀態(tài)顯示界面輸出上述運行狀態(tài)、過程參數(shù)和故障信息。本實用新型從道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的故障檢測出發(fā)，提出了一種實用的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)故障檢測系統(tǒng)，為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的實時監(jiān)控提供了有效的技術(shù)手段，同時為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的安全運行提供保障。
文檔編號G01R29/18GK201804054SQ20102021299
公開日2011年4月20日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者馮圣華, 盧登攀, 姚永深, 龐紹煌, 袁敏正, 許勇華, 錢靜, 陳永康, 陳迪泉 申請人:廣州復(fù)旦奧特科技股份有限公司, 廣州市地下鐵道總公司