基于MVB网络通信论文

1系统组成及功能简介

1.1系统总体介绍

新型辅机保护装置由1个辅机保护主控机箱及若干个辅机保护模块（对应每个辅机支路安装1个）组成，每个保护模块对相应的辅机电机电流进行采集，将采集到的数据通过MVB总线传送给主控机箱，由主控机箱进行数据的判断，能量累计计算，并实现辅机保护逻辑的形成。当需要断开某个辅机支路的线路接触器时，主控机箱通过MVB总线将命令发送给相应的保护模块，由保护模块来实现跳线路接触器功能；跳主断路器及司机台报警功能则由主控机箱自行完成。保护模块上装有保护切除开关，若保护模块或系统出现故障时，司乘人员可将开关打到“切除”位，则不进行辅机保护，确保顺利行车。

1.2主控机箱

主控机箱从各辅机保护模块接收相应辅机的电流、数字开关等信号，根据各辅机的电流值、开关信号等数据进行逻辑判断，并形成能量累加值；将判断形成的结果通过MVB总线返回给各辅机保护模块，供辅机保护模块执行跳线路接触器动作；当辅机电流达到需要跳主断路器保护时，则由主控机箱直接输出跳主断路器命令，同时输出信号给司机台指示灯进行显示。主控机箱还负责收集所有辅机保护模块的各种信息，将数据通过LAN或USB传输给PC机，进行各辅机数据的实时监测和故障分析。

1.3保护模块

保护模块包含辅机电流采集电路、输入检测电路、输出执行电路、MVB通信电路及电源电路等。保护模块负责输入电路的检测及各辅机电流的采集，并将采集到的各种信号通过MVB总线传送给主控机箱；主控机箱进行逻辑判断后，将输出结果通过MVB总线返回给保护模块；保护模块接收到命令后，输出相应的控制电平。用户可根据实际需求选装保护模块，如果用户认为某个辅机不需要加装保护模块，仍可使用脱扣开关进行辅机保护。

2辅机保护机理

1）辅机电机过热保护

通过采集三相交流电流，当采集到电机的三相电流均未超过保护值时，整个保护电路不动作，此时电机正常持续运转；当检测到被保护电机的某一相电流超过保护值持续规定时间，即能量累加超过一定值时，执行电路输出跳线路接触器命令，切断该电机；当检测到被保护电机某一相电流超过最大允许范围或者线路接触器跳不开时，执行电路输出跳主断路器命令。

2）单相堵转保护

当电机处于单相堵转时，则必定有一组电流为零，这种情况下单相保护电路开始工作，直接推动执行电路使该电机的线路接触器断开。

3）三相电流不均衡保护

当辅机保护装置检测到某电机三相电流严重不均衡时，保护电路动作，执行电路输出跳该电机线路接触器命令。

4）线路接触器动作保护

当辅机支路线路接触器未闭合而保护模块检测到有电流时，执行电路输出跳主断路器命令；当辅机支路线路接触器闭合而保护模块检测到无电流时，执行电路输出跳线路接触器命令。

5）启动电流保护策略

新型辅机保护装置具有启动电流保护策略。当司乘人员合上辅机开关时，辅机保护装置在允许的启动短时过流时间范围内不会输出保护动作指令，经过一定的延时后，若还检测到三相电流超过保护值时，才会执行保护动作，输出跳线路接触器或跳主断路器保护。

6）自检功能

新型辅机保护装置具有自检功能。通过自检，可以知道各个辅机运行的状态，当线路接触器由于粘结等原因造成跳不开时，可通过自检来判断辅机电路是否正常。

7）切除功能

新型辅机保护装置设有切除开关，当相应电机的切除开关打在“切除”位时，不进行辅机电机电流过载保护。

3系统可靠性与冗余性

3.1系统冗余

主控机箱采用A/B组完全一致的冷备份冗余控制，装置可在任何一组工作，当某一组出现故障时，将转换开关转至另外一组运行即可。同时，为了保证系统的安全性，在主控机箱及保护模块上都安装了“切除”开关，若主控机箱的开关打至“切除”位，则所有辅机均不进行保护处理；若某一保护模块的开关打至“切除”位，则不对该模块相对应的辅机进行保护处理。

3.2MVB通信故障的处理

新型辅机保护装置的每个保护模块通过MVB总线与主控机箱进行数据交换，通过不同的地址来判别辅机的类型。当出现MVB总线故障时，保护模块放弃主控机箱发送的数据，根据采集到的辅机电流及开关信号自行进行简单的保护逻辑处理，此时在线监视及故障记录功能不可用。

3.3在线监视、故障数据记录及显示

新型辅机保护装置可实现数据的实时监视、故障数据的存储与调用功能。辅机保护装置采集的所有数据及形成的所有逻辑信号均可通过LAN（以太网）传输给PC机，通过专用软件进行数据的实时监视。新型辅机保护装置具有RS485通信接口，装置可以通过RS485接口从外部装置获取相关信息，并进行逻辑判断。同时，装置可以将辅机电流、辅机运行状态等相关信息经过RS485接口传到外部装置（比如微机显示屏），供司乘人员作参考判断。

4结语

本文根据交直电力机车辅机的结构和实际运行工况，结合南昆线电力机车长期在低网压下运行烧损的实例，采用目前较先进的MVB网络构架实现了电力机车辅机过热、三相电流不均衡等保护功能，保障了某些地区机车长期处于低网压下运行的行车安全，对解机车电传动2014年决电力机车辅机烧损有很好的改善效果，对国内许多类似地区的电力机车辅机保护也有极大的参考价值。

作者：郭建 罗继光 卢学云 单位：株洲南车时代电气股份有限公司技术中心