牵引变压器综合测试诊断系统的研制

摘 要：目前我国电力机车变压器测试仍采用人工方法，效率和准确性低，易造成变压器损坏。论文开发了一种电力机车变压器综合测试诊断系统，试验系统由工控机、PLC以及智能仪表组成，实现对主变压器的自动控制，试验数据自动采集、计算与判定，实现了智能化试验操作与管理。

关键词：牵引变压器；综合测试；智能化；试验

中图分类号：U264.36

SS4B型电力机车目前已成为神华集团煤炭能源外运的重要牵引动力设备。牵引变压器作为整个电力机车电压转换和能量分配的核心，其性能直接影响电力机车能否正常运行。丰富牵引变压器的测试手段，提高其可靠性对于确保神华集团铁路运输安全持续稳定具有重要意义。

目前传统的变压器测试多采用人工操作、人工读数和人工纪录，并人工处理试验数据。工作效率低，试验数据分散，试验结果不准确。论文设计的一种基于工控机和PLC控制的综合测试诊断系统，实现了牵引变压器的自动化测试，提高了试验的准确性和科学性。系统不仅适用于SS4B型电力机车，还可扩展应用到SS4G、SS7C、SS6B、SS3B等多种车型。

1 硬件组成

1.1 硬件系统基本结构。系统采用微机分级控制技术，上位主机采用工控机控制，主调压器采用变频调速控制，电器控制系统采用可编程控制器控制。

系统分为手动和自动两个模块，系统框图如图1所示。各试验中，绝缘油介电强度测试、变比组别测试、绝缘电阻测试和直流电阻测试是由专用设备测试，通过485通讯接口与微机进行数据交换；中频感应耐压试验、空/负载试验、工频耐压试验、互感器试验、电抗器试验及潜油泵试验由微机通过485接口与PLC通信，从而控制配电系统以及各种调压试验设备为被测变压器提供试验环境。

图1 系统框图

1.2 故障自诊断设计。主电路所有接触器、继电器的动作状态都通过PLC回送至工控机和控制台指示灯，以实现主电路的故障诊断功能。任意一个接触器在实验过程中出现故障，系统都能紧急停车，并且通过控制台上的指示灯指示故障类型，指示出发生故障的位置，工控机也会提示并给出相应的处理措施。

主电路中的各个接触器都通过PLC实现了逻辑互锁，如果其中某一个接触器没有闭合或者在不该闭合的时候闭合，试验都会被终止，并且通过控制台显示。

主电路中加入了大量的电压电流传感器，可以定位系统的故障点。

1.3 硬件系统的特点。（1）完全采用变压器和调压器。以往的变压器试验站都采用发电机组供电，体积大，噪音大，且由于发电机组在开机瞬间能耗特别大，易造成巨大的能源损失。系统全部采用变压器和调压器为被试变压器提供试验环境，并采用了专用三倍频发生器和倍频变压器来提供150Hz，3000V电压，满足中频耐压试验中对于频率的要求。（2）加入了大型滤波电路来提高电抗器试验精度。由于工厂车间用电环境恶劣，电源中谐波能量过大，电抗器的滤波效果又与其电感值成正比，通常无法完全滤除谐波能量。为了解决这一问题，系统在被测电抗器的输入端和测试信号输入端都加入滤波电路改善。（3）所有车型所有试验项目集成在同一控制台上完成。系统控制部分以工控机为核心，工控机通过控制PLC，实现对所有接触器、继电器的逻辑控制，变频器实现对两台调压器的控制，实验数据通过串口总线进行处理和储存，提高了试验效率。（4）通用性和可扩展性强。系统不仅适用于SS4B型电力机车主变压器，还能扩展应用到SS4G、SS7C、SS6B、SS3B等多种车型变压器上。不需改变测试系统的硬件结构，只要改变工控机软件即可完成新型号机车主变压器的测试。

2 软件系统

2.1 软件基本结构。系统基于Windows平台，采用Visual Basic 6.0开发，运用ActiveX和COM等技术，实现试验数据的统一管理，可以自动控制，采集、计算与判定，实现了试验操作与管理智能化。

图2 软件系统结构图

在系统主界面上可以选择电力机车车型，还可以选择了“查询未完成试验”、“继续上次试验”和“查询试验结果”等功能。试验数据通图形直观显示，在界面的右方有对应试验标准的提示，在操作界面的左下角的“提示信息”包含了系统的工作状态信息和故障状态信息。

图3 主程序操作流程

2.2 软件设计的技术特点。软件设计中，通过ADO对象，采用编码的方式实现对数据库的操作，使数据库处理更灵活，提高了系统的实时性和效率。对数据报表，通过OLE容器的链接和嵌入应用程序，使与Word对象相关联的全部数据都被复制和纳入到OLE容器控件中，切断了对象与其他应用程序的链接，确保实验数据不被其他的应用程序修改。同时采用了Create Embed方法，在运行时动态嵌入Word对象，程序运行效率和可靠性以及试验数据的真实性得到保障。

3 结束语

该电力机车变压器综合测试诊断系统，在测试功能、测量精度、试验安全性等各项指标上都优于传统的试验方法，大大提升了电力机车变压器试验的水平。

参考文献：

[1]TB/T 1680-2006，牵引变压器和电抗器[Z].

[2]GB/T16927-2011，高电压试验技术[Z].

作者简介：张小珍（1974-），女，广东高州人，项目经理，高级工程师，现主要从事检测试验系统研究。

作者单位：株洲时代装备技术有限责任公司，湖南株洲 412001