电力机车主断路器检测仪的设计

2014-04-29刘斌

卷宗 2014年3期

刘斌

摘要：介绍了以单片机为核心检测电力机车主断路器的分闸时间、合闸时间、延迟时间及动作的风压值。

关键词：单片机；电力机车；主断路器；检测

1 前言

机车作为铁路运输的牵引动力，它担负着客运、货运及编组站调车工作；机车的安全运行是铁路运输的重要保证，影响机车运行安全的因素很多，主断路器作为电力机车电源的总开关和机车的总保护电器，当机车主电路和辅助电路发生短路、过载、接地等故障时，故障信号通过相关控制电路使主断路器自动断开，主断路器的断开时间的长短直接影响机车的安全性能，所以非常有必要对主断路器的三段时间及动作风压值进行检测。

2 主断路器测试仪的测试要求

主断路器是利用压缩空气来驱动主、辅触头动作，实现闭合、断开任务，同时利用压缩空气的冷却作用对主触头进行灭弧，实现主断路器的可靠断开；在主电路中它有主触头、隔离开关两部分电联结。

（1）三段动作时间测试

分闸时间：分闸电磁线圈得电到主断路器动静触头断开的时间。

测试要求：≤30ms

合闸时间：合闸电磁线圈得电到隔离开关闭合的时间。

测试要求：≤100ms

延迟时间：主触头断开到隔离开关断开的时间。

测试要求：35—55ms

（2）动作风压测试：传动风缸内工作气压。

额定工作风压：： 700—900KPa

最低动作风压：400KPa

3 硬件电路设计

3.1各项参数测量方案

（1）三段时间的测量

时间信息的采集点分别取自于主断路器的主断动、静触头、隔离开关三点，同时通过信号调理板插座与分、合闸电磁阀相连接，通过数据采集可分别将主断路器合闸线圈得电、隔离开关闭合、分闸线圈得电、主断触头断开、隔离开关断开等时刻信息，进一步转换成开关量电信号，传输到主机中进行集中处理。在信息处理方式上，由单片机采用中断方式对这些开关量状态变化的间隔进行准确计时，从而实现三段时间的准确测量。

（2）风压的测量

采用风压传感器测量风缸内风压，其输出电缆连接到主机的调理板接口；信号调理板对传感器送来的微弱电压模拟信号进行放大，然后送给A/D转换模块，转换后的数字信号送入单片机，在单片机中实现数据处理。

3.2主断测试仪硬件组成

主机以单片机为核心，包括信号调理板、A/D转换器、液晶显示器、按键、打印机等。硬件框图如图（1）所示。

图（1）

4 软件电路设计

4.1合闸时间的测定

主断路器的主电路中有主触头、隔离开关两部分电联结。闭合时，只要隔离开关在压缩空气的驱动下直接闭合即可，在本设计中，当按下合闸按钮时，单片机产生中断并控制合闸线圈得电，使隔离开关闭合。同时在隔离开关处设置一个监测装置，以检测隔离开关是否闭合，在闭合后信息反馈给单片机，由单片机计算出合闸时间，合闸时间程序流程图如图2所示。

4.2 分闸时间和延迟时间的测定

当按下分闸按钮时单片机产生中断并使分闸线圈得电，控制主触头分开，此时检测主触头是否断开，断开后把信息反馈给单片机，由单片机计算出分闸时间并通过液晶显示。经过一定的延时后，检测隔离开关是否断开，在断开后把信息反馈给单片机，再由单片机计算出延迟时间和分闸时间，分闸时间、延迟时间程序流程图如图3所示。

图（2）图（3）

4.3合闸时间测试程序如下，分闸时间和延迟时间测试程序（略）

#include

//#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit P1_0=P1^0； //合闸开关并控制合闸线圈得电

sbit P1_5=P1^5； //隔离开关检测

uchar time2 = 0；

uint switchontime[10]； //合闸时间