信号微机监测系统的应用与研究

【摘 要】 分析信号微机监测系统的功能和应用，研究微机监测系统信息采集的关键技术，对典型微机监测设备故障进行分析、思考。

【关键词】 微机监测系统 信息采集技术 故障分析思考

1 引言

信号微机监测系统是电务部门进行设备维修、故障分析的重要突破口，是保证行车安全的重要设备。信号微机监测系统通过监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态和进行事故分析提供科学依据，是实现设备“状态修”的必要手段。同时，系统还具有数据分析判断功能，当信号设备的工作状态超出了设定的范围时，系统将自动报警，起到“早发现、早治疗”的效果。本文通过对TJWX-2000型铁路微机监测系统研究、分析，参考故障案例，提出切实可行的故障处理方法，提高故障处理效率，确保行车安全。

2 TJWX-2000型铁路微机监测系统功能

（1）道岔监测：道岔动作监测，是对道岔动作电流的采集，采用穿心感应式电流传感器来完成。监测道岔转换实际上就是监测道岔在转换中的电流大小，电流过大，说明转换中存在阻力，道岔容易发生故障。

（2）电缆绝缘监测：信号电缆是控制电源与设备之间的连线，直接关系到信号操作的有效性，因此对每一条缆芯的绝缘性能测试显得十分重要。由于电缆芯线数量多，人工一根一根测试耗时较长。所以我们借助于微机监测系统，将每根电缆通过继电器组成的树型阵列接点开关，连接到监测机柜，将每条电缆芯线顺序、逐一地接入测试电路。

（3）电缆对地漏流监测：各电源线是否破损和漏电，及时发现线路故障消除设备隐患，对电务维修工作非常重要。监测系统与电缆绝缘监测共用1套测试继电器组合，用1个继电器作为监测电缆绝缘和电源漏流的区分条件。电源屏各种输出电源对地漏流的监测直接关系到安全生产，因此电务人员只能在 “天窗”内进行人工启动，自动测量。

（4）熔丝断丝及灯丝断丝监测：根据现有电气集中站机械室的熔丝报警设备，系统从机械室熔丝报警电路排架灯处，取出表示灯实时判别记录条件，并通知值班人员处理。

（5）轨道电路监测：一是采集50HZ交流连续式轨道电路接受端交、直流电压。二是采集25HZ相敏轨道电路交流电压。三是采集25HZ相敏轨道电路相位角。

（6）开关量监测：采集站内和区间站场运用状态开关量以及各种功能性关键继电器状态。

（7）电源屏电压监测：对电源屏各项电压的输入、输出进行监测、两路电源及一路瞬间断电监测、相序监测。

（8）外电网质量综合监测：采集外电网电流时，使用WB的交流电流互感器。采样时将外电网输入的A、B、C三相分别穿过3个交流电流互感器，交流电流互感器输出接到外电网监测单元。采集外电网电压时，将电压采样线接到外电网隔离箱。外电网隔离箱的保险管和衰耗电阻，对采样信号起隔离保护作用，信号经过外电网隔离箱的衰耗隔离之后，输出到外电网监测单元。通过以上方式监测外电网电流、电压。

3 关键采集技术

3.1 电压互感器（PT）技术

电压互感器是利用电磁感应原理将高电压转换成低电压的一种特殊的变压器，以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如图1）。

当一次侧绕组上加上电压 1时，流过电流 1，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1，2，感应电势公式为：E=4.44fNm，式中：E--感应电势有效值，f--频率，N--匝数，m--主磁通最大值。由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压1和2大小也就不同。归根到底，电压互感器就是通过磁势平衡作用实现了能量的传递。

3.2 单向性隔离采集技术

单向隔离采集技术的根本目标是提高采集的安全性。对于灯丝电流mA级电流采集以及2000A区间移频毫伏级轨出2电压等特殊信号的采集，确保信号作用的方向从被测设备端至测试设备端，并且确保不可逆，即采集设备短路、断路，混入干扰信号都不会影响被测设备的正常工作。

如图2所示，对于不能采用电磁隔离的信号，可以采用光电隔离技术。

3.3 分流器采集技术

精密电流分流器有五个非常稳定、精密的电阻（0.001、0.01、0.1、1及10Ω），它是被用来测量从0.02A到220A的交直流电流。以精密电流分流器为基础制成的传感器基本上是与高精度数字万用表的交直流电流档测量相同之功能，可提供的精确度（小于0.5%），温度系数（小于10PPM/℃）以及更宽广的范围（0.02A到220A）的测量。

交直流电流测量的原理是依据欧姆定律I=V/R，流经电阻上的电流为电阻上的电压除以电阻而得。如图3所示。

分流器实际是一电阻值较稳定的电阻材料（如康铜，锰铜），把它串接在主回路中，相当于串接一导体。目前运用的精密分流器一般固定压降为75Mv，根据采样回路电流的大小，选择不同阻值的精密分流器。传感器测量的是分流器两端的电压，传感器的输入端加了单向性隔离采集技术，保证传感器发生故障（开路或短路），对主回路无任何影响。分流器至传感器采样线采用屏蔽线，保证不会有任何干扰成分叠加至主回路。

4 监测设备典型故障分析

在电务人员日常生产中，监测设备不仅能提前发现设备隐患，做到提前修，还能作为故障的分析有效武器，因此，监测设备的正常运行显得尤为重要。如果微机监测系统能比较可靠的做到这两点，对于提升微机监测的重要性来说，也是一大飞跃。下面针对微机监测典型故障分析说明。

4.1 直流道岔曲线采集故障分析（采集问题）

（1）传感器采样模块问题：用万用表测量模块配线端子上的+12V、-12V、GND电压是否正常。将万用表串联到模块输出端到MR板的电路中，道岔停止转动时，模块没有输出电流信号；道岔转动时，模块有符号工作值的输出电流信号，否则传感器采样模块故障。

（2）开关量采集器问题：用万用表测量开关采集器端子上的+5V、GND电压是否正常。道岔停止转动时，输出端有5V电压信号；道岔转动时，输出端没有电压信号，否则开关量采集器故障。

（3）MR板与KR板问题：MR板正常工作时，电源灯表示灯亮灯，工作表示灯频闪，否则MR板故障。KR板正常工作时，电源灯亮灯，工作表示灯频闪，数据组灯与数据位灯组合对应相应开关量采集器输出，否则KR板故障。

4.2 站机监测网络中断故障分析（网络问题）

以网络分析工具为手段，确定设备故障点，恢复网络正常运行。进入到站机DOS命令窗口模式，故障分析步骤如下所述：

（1）运行IPCONFIG命令，显示站机中网络适配器的IP地址、子网掩码及默认网关相关TCP/IP网络配置信息，确认站机TCP/IP配置信息是否正确。

（2）根据IPCOFIG命令得到的网关配置信息、利用PING命令分析站机到路由器的通信是否正常工作。运用TELNET命令登录到本地路由器，查看对应端口信息是否正常。

（3）通过串口查询命令show int 命令，查看路由器与协议转换器相联的端口状态：SerialN is down，line protocol is down状态表示路由器没检测到CD （CarrierDetect）信号，可能是2T卡（路由器与协议转换器连接的接口卡）故障、协议转换器或通道故障；SerialN is administratively down，line protocol isdown状态表示在接口没有打开，输入no shutdown命令打开管理性关闭；SerialN is up， line protocol is down状态表示路由器和协议转换器正确连接，但是还是没有通，通过打环测试，SerialN is up， line protocol is down（looped）状态表示打环成功状态及看“input error”前面的数值是否有变化、“reliability”后而的数值是否达到255从而达到测试是否有误码的目的； SerialN is up， line protocol is up（looped）状态即可排除站机设备故障，判断通信通道故障。

5 结语

信号微机监测系统自运用以来，帮助现场维修人员及时而准确的处理信号设备故障，为列车运行安全正点打下了坚实的基础。要想使信号微机监测系统成为发现和分析信号设备故障的可靠工具，我们还需要继续探索，不断完善监测系统，保证监测系统的可靠性和稳定性。