ATS 8000交直流自動測試系統(tǒng)在機車控制電源柜上的應(yīng)用研究

張 優(yōu)，盧 奎，紀(jì)思云

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

傳統(tǒng)的電力機車電源柜例行試驗方式需要以下設(shè)備：直流電源、三相柱式交流調(diào)壓器、負(fù)載電阻箱、萬用表以及示波器等設(shè)備。在進行校線及性能測試過程中，需要設(shè)備之間的互相配合。因各類試驗項點之間存在差異，不同試驗項點之間測試所需要的電壓等級亦不同；另外不同設(shè)備的精度亦各異。因此在機車電源柜的試驗過程中，因以上因素的存在，勢必造成試驗結(jié)果有一定的誤差，從而影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。除此之外，在試驗過程中，因所使用的設(shè)備較多，所以需要多人相互配合，因此也極大地考驗了試驗人員的默契度，同時多人配合也會造成人力資源浪費，工作效率低下。

基于以上背景，本文將研究如何使用自動測試系統(tǒng)替代傳統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用于電力機車控制電源柜的試驗。

1 前期準(zhǔn)備及原理分析

1)與小組探討、分析并總結(jié)電力機車控制電源柜產(chǎn)品試驗的各種重難項點及現(xiàn)有設(shè)備的不足之處，提出改進建議。

2)對于電力機車控制電源柜試驗過程中的痛點，針對性地選擇相關(guān)先進企業(yè)進行調(diào)研，學(xué)習(xí)先進企業(yè)的設(shè)備，并分析其應(yīng)用方式及測試手段。

3)根據(jù)前期的調(diào)研情況，結(jié)合公司控制電源柜產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀、試驗要求，依據(jù)產(chǎn)品的特性，設(shè)計控制電源柜自動測試系統(tǒng)(見圖1)。控制電源柜自動測試系統(tǒng)主要由測試主機(包含顯示器)、交流電源、直流電源、電子負(fù)載與編程測試軟件等組成。模擬車況，利用控制軟件驅(qū)動相應(yīng)的模塊自動進行試驗。通過運行測試程序?qū)崿F(xiàn)對被測試產(chǎn)品110 V/24 V/±24 V/±15 V靜態(tài)電壓測試、過欠壓試驗、限流試驗、動態(tài)特性試驗(啟動特性、網(wǎng)壓突變、負(fù)載突變)、電壓紋波測試、電流均衡測試、故障信號測試(短路、過欠壓、模塊故障等)、蓄電池充放電轉(zhuǎn)換試驗等功能測試。測試過程無需中斷換線，只需在測試前將自動測試系統(tǒng)與控制電源柜接口進行連接即可。

圖1 控制電源柜自動測試系統(tǒng)

4)依托控制電源柜自動測試系統(tǒng)，設(shè)計并驗證控制電源柜試驗自動化測試方案的可行性；共驗證了DZT110V-150A-B型、TED11C型、TED9A型、DZT110V-100A(單相)型4種類型的控制電源柜，涵蓋了目前所有型號的控制電源柜的試驗項點。

2 應(yīng)用過程(見圖2)

圖2 應(yīng)用過程圖

2.1 前期準(zhǔn)備

1)按照交直流自動測試系統(tǒng)操作說明書的要求進行接線，將交直流自動測試系統(tǒng)與控制電源柜進行電聯(lián)接。然后按順序啟動電源箱的開關(guān)3、開關(guān)5、開關(guān)10為測試系統(tǒng)供電；最后打開測試系統(tǒng)總開關(guān)供電。

2)依次對示波器、萬用表、電子負(fù)載、測試系統(tǒng)底部設(shè)備進行開機。

3)待15個模塊指示燈全亮后，啟動62000B-6-1的開關(guān)。

(1)注意事項1：直流源在開機時，待15個模塊全部亮綠燈后，方可啟動62000B-6-1開關(guān)。如果先啟動62000-B-6-1開關(guān)，直流電源將無法被程控。相應(yīng)關(guān)機時，應(yīng)先關(guān)62000B-6-1開關(guān)，然后再關(guān)閉直流源。

(2)注意事項2：交流源供電自檢成功后會報警，按下交流源面板上的復(fù)位鍵后則可正常工作。

4)待所有設(shè)備正常開機后登錄軟件，進行調(diào)試工作。

2.2 調(diào)試

登錄軟件測試系統(tǒng)，選擇對應(yīng)型號的控制電源柜測試程序，執(zhí)行控制電源柜調(diào)試。

2.3 試驗結(jié)果判定

待程序測試結(jié)束后，若顯示器顯示試驗項點全部通過則試驗合格；若試驗存在不合格項點，則界面右側(cè)會顯示不合格項點信息，選擇不合格項點，查看不合格項的參數(shù)，記下不合格項點對應(yīng)內(nèi)容，然后切斷設(shè)備電源。

2.4 故障排查

根據(jù)故障項點對應(yīng)內(nèi)容進行人工故障排查，例如模塊故障，則需要查看電源柜模塊插頭與插座是否接觸不良，或者電源柜模塊參數(shù)設(shè)置是否存在錯誤。待項點故障排除后，退出測試程序。重新登錄測試界面，針對故障項點進行測試，選擇故障項點，執(zhí)行測試，直至試驗合格。

1)注意事項1:故障排查之前，必須運行程序切斷電源，以防觸電，發(fā)生安全事故。

2)注意事項2:若不合格項點較多，待所有不合格項點解決之后，須重新對控制電源柜所有項點進行測試，確保控制電源柜試驗合格。

2.5 生產(chǎn)試驗報告

待控制電源柜試驗結(jié)束后(試驗合格)，須生成試驗報告，方便查詢電源柜測試項點及參數(shù)。

3 成效分析

1)自動化：將控制電源柜傳統(tǒng)的手動測試方式轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)自動測試方式。

2)效率提升：通過對ATS 8000交直流自動測試系統(tǒng)的調(diào)研與二次開發(fā)，將其應(yīng)用于機車控制柜電源柜測試，平均每臺電源柜試驗時間由原有的180 min減少至60 min，節(jié)約120 min，效率顯著提升。

3)設(shè)備故障減少：原有設(shè)備時常出現(xiàn)故障，特別是負(fù)載電阻箱；ATS 8000交直流自動測試系統(tǒng)采用機電一體化形式，減少了設(shè)備故障率。

4)試驗精度提高：ATS 8000交直流自動測試系統(tǒng)極大地提高了試驗精度，在原有基礎(chǔ)上約提升60%，提升產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，故障率下降約為30%，每年預(yù)計減少返工15余次。

5)可開發(fā)性：在系統(tǒng)上可進行二次開發(fā)，將此系統(tǒng)能夠輸出的功能進行開發(fā)，后續(xù)遇到類似的需求能夠直接進行運用，節(jié)約了再次采購新設(shè)備的費用。

6)安全性提高：試驗時未安裝后蓋板，匯流排及其電路暴露，運用ATS 8000自動測試系統(tǒng)，試驗人員無需再手動切換電路、調(diào)節(jié)電壓，既提高了操作性，也規(guī)避了員工觸電的風(fēng)險。

7)自動故障檢測：系統(tǒng)具有自檢功能，試驗前能先排除自身故障，試驗時出現(xiàn)故障能準(zhǔn)確報出故障點，有針對性地排除故障。

8)工藝提升：提升了工藝員的技術(shù)水平，在試驗設(shè)備的設(shè)計方面積累了很多經(jīng)驗。

4 結(jié)語

控制電源柜試驗自動化測試系統(tǒng)的研制是公司邁入制造通用型電氣設(shè)備領(lǐng)域標(biāo)志性的一步，該系統(tǒng)為控制電源柜功能試驗通用系統(tǒng)，通過軟件、參數(shù)的改變實現(xiàn)其通用性，系統(tǒng)能夠正確快速地完成例行試驗涵蓋的所有功能測試。通過控制電源柜試驗自動化研究，在屏柜產(chǎn)品自動化試驗研究方面積累了寶貴的經(jīng)驗，為今后其他屏柜的試驗自動化研究的工藝攻關(guān)打下了堅實的基礎(chǔ)。