故障记录（精选8篇）
故障记录 篇1
摘要：为了保证电梯安全运行, 同时减少事故的发生, 本文设计一种基于ARM的电梯故障实时记录仪系统。整个系统以ARM微控制器为核心, 以无线为信号传输介质, 进行电梯信号的采集、传输、判断和存储, 将相邻信号进行对比, 把故障信号显示在LCD显示屏上, 同时存储于FLASH中。系统主要由无线收发模块、门系统信号采集模块、屏控制系统信号采集模块、井道设备系统信号采集模块等构成。初步实验表明, 这些模块在ARM芯片的控制下, 基本实现对电梯运行状态、故障及事故前各种数据的采集和记录, 具有及时显示危险信号, 提示电梯故障等功能, 能有效保障电梯安全运行。
关键词：电梯故障记录,S3C2440A,信号对比,无线传输
引言
目前我国许多电梯正处于老龄化阶段, 较老的电梯又缺少安全保障措施, 没有专门设备去记录故障, 而解决电梯故障大部分是依赖技术员不断积累的经验。当电梯故障时, 维修人员往往不能第一时间赶到事故现场, 很有可能造成救助不及时从而出现二次伤害;同时, 乘梯人员对故障描述不清楚, 也会延误有效抢修时间。所以当前状况急需对旧电梯进行故障识别和记录。故提出电梯故障记录仪, 以检测和记录电梯各种故障, 同时提示维保人员有效地对电梯进行维护, 保障人员安全。
电梯故障记录仪俗称电梯黑匣子, 主设备安装于电梯机房内, 信号采集装置安放在电梯各个关键信号输出位置, 是一种能够对电梯故障的时间、速度、楼层数、故障点以及其他状态信息进行采集记录的装置。为了提高监控电梯故障的准确性和实时性, 故障记录系统通过获取电梯中各关键终端的输出信号, 将信号传递至电梯“黑匣子”, 迅速判断并定位出故障位置, 为检测人员迅速找到故障部位, 及时处理、排除故障提供了有效依据, 对电梯故障进行自动判断就显得十分重要。
1 主要故障分析
通过调查电梯故障及总结得出, 电梯故障主要分四类:门机构故障、控制屏故障、电梯供电电源故障和井道设备故障。所有电梯故障的产生最主要是由电梯门系统故障引起的。电梯门包括轿门和层门, 是重要的安全防护设施。门系统故障的主要原因是电气联锁接触不良、开关门受阻、门开关运行频繁、人为撞击等。控制屏故障主要由电气设备引起。主要包括:制动器非正常工作、线路板故障、中间继电器和接触器故障。电梯供电电源故障是因为电梯主机启动电流为正常工作电流的3倍以上, 启动时会引起供电电压的波动, 极易导致电梯故障。井道设备故障主要是曳引钢丝绳损坏的问题, 这一直是制约电梯发展的关键因素[1]。
针对上述电梯故障, 设计了电梯故障记录系统, 实时记录电梯信号。当电梯出现即使是轻微或短暂的故障时, 都能提示出预警信号, 告之乘客该梯为危梯, 以保障人员安全。
2 系统总体方案设计
为了提高电梯信号传输速度, 本文设计的电梯黑匣子系统中MCU选用基于ARM920T内核的16/32位的RISC嵌入式微处理器S3C2440A芯片。同时为了信号传输的稳定性, 选择与该MCU相匹配的无线发射芯片n RF2401进行通信。系统其他模块为故障信号采集模块、数据存储、通信接口电路、LCD显示、键盘操作等。系统的硬件设计框图如图1所示。
系统通过各终端获取输出信号, 对门系统信号、控制屏信号、井道设备控制信号等进行采集, 该信号所在的模块都设有相应的无线发射模块, 主控芯片模块也有相应的无线接收模块, 经过无线收发把采集到的电梯状态信号传递至MCU对信号进行分析处理。通过处理后的数据存储于外部FLASH中。同时, 实时信号如停止楼层数、上下行方向、有无召唤等可通过LCD显示。
3 硬件系统设计
3.1 门系统信号获取
电梯门信号通过电梯整梯控制系统和门机机械系统发出开关门信号、平层信号、门极限信号和安全输出信号至门控制系统, 来控制电梯门的运行。其中平层信号是指电梯到达该层楼平面位置时产生的信号;开关门极限信号指轿门运动到门两端极限位置时, 由极限开关产生的信号;电梯光幕和安全触板是检测障碍的装置, 其只在关门过程中有效, 当关门时遇到障碍物, 会产生触板阻挡信号或电梯光幕输出信号, 控制电梯门重新开启, 防止障碍物被夹。
同时门控制系统将获取到的电梯门相关数据通过无线模块传递至MCU的无线接收模块。通过比较第N次与第N+1次信号, 来确定动作是否正常完成, 同时将错误动作记录至存储器中。比如, 第N次信号判断为开门到达极限, 那么收到第N+1次信号后应该判断为关门到达极限, 假设其他信号正常, 说明这此次动作无误。若第N+1次信号判断不为关门到达极限, 说明电梯门系统中门极限开关故障, 门很有可能发生事故, 那么此次信号就被完整地记录到黑匣子中, 同时屏蔽内外召唤板, 禁止电梯工作, 并在屏幕上显示故障说明, 供给维修人员参考。如图2所示。
3.2 控制屏信号获取
控制屏系统分电梯内、外楼层召唤系统, 其获得相应信号后, 通过电梯控制系统的判断对电梯制动器进行控制, 使电梯上行、下行或停止。同时, 控制板系统将同样的信号传递给黑匣子的MCU, 当黑匣子获得两相邻信号, 就能判断出此次系统有无正确动作。如图3所示。
3.3 无线主从式收发设计
本文中硬件系统采用的中心拓扑结构为星型网络, 建立主从式通信链路, 一个节点损坏不至于拖累其他任何节点, 主从节点之间无其他节点, 信号传输能直接到达主节点, 缩短了传输时间, 增加了网络的安全性。其中主节点负责整个网络信号的接收, 从节点只与主节点进行通信, 从节点相互之间无通信, 从而有效避免了从节点间信号串扰的问题。主从节点之间是利用n RF2401无线收发模块进行通信, 它的有效距离可以达到几十米至几百米, 最大速率可以达到1Mbps, 在一般的井道环境中能够满足速度与距离的要求。图4是主从式网络结构示意图。
4 系统软件设计
软件设计的主程序框图如图5所示。根据系统的实际设计和需求, 工作流程如下:
(1) 上电自检
电梯系统上电后, 先对系统初始化, 然后进行自检。自检内容主要包括I/O口、时钟、存储器等。若检测到系统工作不正常, 先将故障数据存储于FLASH中, 同时显示屏则显示错误信息, 并提示检修;若检测正常, 显示屏将显示“系统工作正常”。
(2) 数据采集、处理和保存
电梯运行后, 记录仪获取到初始数据, 根据其记录时间、速度、运行状态等能够计算出电梯总运行时间、每周故障、每月故障等, 当达到一定数量微小故障时, 提示危险信号, 此时需要维修人员来检修。当有事故发生, 事故前一段时间的数据将不被系统覆盖, 自动记录数据, 便于数据比对, 同时显示在显示屏上;如果没有事故发生, 则以一定的容量进行数据存储。
5 结束语
本文具体分析研究了电梯黑匣子系统, 主要包括其软硬件的总体设计。设计的重点和关键包括电路设计、信号采集、数据存储和故障处理等部分。该系统基本能实现现有大部分电梯信号的故障采集存储。在实际应用系统前, 还需要对所在环境进行相应的测试和事故模拟测试, 用以确保系统的可靠。
参考文献
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故障记录 篇2
首先，在开始菜单中的即时搜索框内输入psr，然后用鼠标选择。
注意，在开始记录问题之前，要先设置，打开记录器窗口最右侧的下拉菜单，找到那里的设置选项并打开它。
因为所有操作都要保存为文件传给别人看，所以，在设置中选择要存放文件的目录，文件会默认保存为.zip的格式，这种格式可以被Windows 7自动提取。除了确认问题记录的输出位置外，还可选择是否针对问题进行屏幕捕获(自动，系统会自动为操作搭配截屏)等设置。
全部设定完毕以后，就可以点击“开始记录”进行录制了。只需照常运行有问题的程序或操作，让问题重现，系统都会一一记录下来。
在录制过程中，可以随时暂停记录，并在稍后继续，
一旦出现了关键性的问题，还可以点击添加注释。
添加注释可以用醒目的颜色圈住故障发生的位置，还能对此添加文字性的标注。用来描述和提醒别人此处正是问题出现的地方。
问题录制完毕，单击“停止记录”，在“另存为”对话框中，键入文件名称，然后单击“保存”。然后到事先保存的文件夹内提取这个文件，提取后，可以看到一个.mht的文件，用IE浏览器直接察看即可。
把录制好的文件传送给电脑高手，对方收到你的文件后，就可以帮助你分析问题所在了。操作的步骤，故障的描述都一目了然，解决了描述不清的问题，同时，对方可以按此方法录制一个问题解决方案，即简单又方便，省去了现场指导的不便。
问题步骤记录器在Windows 7各个版本中都可以使用，只要你是正版的Windows 7用户，就可以马上使用问题步骤记录器，帮你轻松记录电脑故障。
故障记录 篇3
1 监控装置系统组成及故障分析
1.1 监控装置系统组成
LKJ-2000型列车运行监控记录装置基本组成单元是一个主机箱和两个显示器。它的速度信息来自光电式速度传感器, 机车信号信息来自通用是机车信号, 压力监测除了检测列车管压力外, 还检测机车制动缸的压力及均衡风缸压力。
1.2 故障分析
当监控装置正常运行时, 主机板上的CPU就会释放出400HZ方波脉冲, 从而产生交流电压供给继电器。如果系统出现故障后, 则会无方波释放, 接通电路后显示器也会发生吱吱的声音进行报警, 故障灯也会亮起, 这个时候要及时的进行处理, 要不然会导致烧毁监控装置。
1.2.1 原因分析
一是主机板上输入的5V电压不稳, 主要由电源板无5V电源输出或其它插板使用5V电源有短路造成, 致使CPU芯片工作不稳。
二是负责主机板CPU存储器及地址译码器编辑工作的可编程芯片D2 (GAL20V8) 因长期使用出现老化现象, 芯片过热导致其性能不稳定或失效。
三是在编辑程序时人为的出现输入错误或是编辑程度出现错误, 都会引起程序出错, 造成系统故障的发生。
四是主机系统的时钟如果出现错误, 则会导致整个系统运行的混乱, 出现程序死机现象的发生, 这也会引起装置的系统故障。
五是在对监控装置进行检修时, 主板上的配件会进行拔插的动作, 如果多次进行拔插后会造成插脚与插座接触不良, 使设备出现系统故障;还有就是机车在运行过程中的震动也会造成配件的接触不良, 从而导致系统故障的发生。
1.2.2 解决措施
(1) 监控装置的电源板采用的三极管及电阻功率偏小, 受机车电压波动影响, 无法给监控装置提供稳定可靠的电源, 因此将原电源电路中的三极管及电阻功率适当增大即可解决这一问题。
(2) 正常的芯片都有一定的使用寿命, 所以在使用过程中不同厂家的产品可以使用的期限也会有所不同, 一般情况下芯片在使用三万小时左右就应该进行更换, 也就是说工作超过三年的芯片都应该进行全部更换, 以便影响监控系统的正常工作。
(3) 为了避免芯片在编程过程中出现问题, 所以在所有程序写入存贮芯片后, 必须在试验台上进行试验。
(4) 供应电源的电池在平时工作时的电压不应低于3V, 工作时间也不能超过三年, 对于达不到工作标准及超出使用年限的都应进行更换, 以保证电源的正常供应。
2 速度传感器故障和电务设备故障
2.1 原因分析
2.1.1 光电速度传感器故障
由于速度传感器本身故障如传送电缆断、轮轴的插孔及套脱出等;或电源故障, 监控装置不能准确计算出机车运行的速度, 造成调出信号及公里标错误, 监控装置出现误动作, 机车乘务员只能做关机处理。
2.1.2 机车信号故障无法正确接收地面信号
如果机车信号出现故障不能接收地面信号时, 监控装置的监控依据也将消失, 这时监控装置会按规定模式把控制机车的出口限速为0km/h, 这样列车就不能正常的行驶了, 所以这时乘务员应该将监控装置关掉, 以保证列车的正常运行。
2.2 解决措施
2.2.1 关闭监控装置, 机车乘务员必须通知列车调度员, 由列车调度员下发调度命令, 按非正常车次掌握。
乘务员退勤时交回调度命令, 做为凭证, 否则视为非法关机。
2.2.2 增加速度传感器的检查次数, 规定每次小修时, 速度传感器下
车检查, 对发现插套磨损的必须进行更换。
2.2.3 电务设备故障, 机车信号出现灭灯后, 乘务员关闭监控装置后, 必须电话通知列车调度员, 到前方停车。
列车停车后, 乘务员改变车次为重联车次, 重新对标开车, 保证监控装置记录相应的数据, 虽不能控制列车安全, 但凭此数据可分析乘务员是否安全操纵列车。
3 信号故障
机车信号是列车监控装置进行监控的重要依据, 所以一旦机车信号出现故障, 这时监控装置通过计算机对机车做的指令就与实际情况有出入, 造成列车接收到错误的信号, 停车或是减速等情况, 使列车的正常运行程序受到了影响。
3.1 原因分析
3.1.1 机车信号车下感应线圈故障或安装高度不符合要求。
3.1.2 轨道发码设备故障。
发码设备故障, 不发或错发信号码, 造成机车信号显示与地面实际显示不符, 导致监控装置在执行过程中出现错误。
3.1.3 接近发码区段距离较短, 列车运行速度较高, 机车信号不能及时上码, 乘务员被迫对监控装置采取解锁操作。
3.2 解决措施
可以把机车信号接线圈的安装支架改造成可调节式的, 再适当的延长部分车站接近发码区段的距离。
4 监控装置记录的文件丢失
监控装置所记录的列车运行的数据, 正常情况下芯片可存放十年的数据, 但在实际运行过程中, 如人为操作的错误或是人为的破坏, 亦或是配件的质量问题从而导致数据的丢失, 这时会给机车的运行带来安全问题, 无法进行运行的分析工作。
4.1 原因分析
4.1.1 监控装置设备质量问题
(1) 监控装置主机插件故障。 (2) 记录插件电池不良, 达不到RAM芯片中数据正常保存的要求。
4.1.2 由于监控装置记录的文件条数过多 (以下称大文件) , 将RAM芯片中存放的数据挤出, 造成文件丢失现象。
4.1.3 机车乘务员为掩盖操纵上的失误, 人为将监控装置记录的运行数据毁掉。
4.2 解决措施
4.2.1 在对监控装置检修时要实行实名制检修, 并固定人员进行检
修, 尽量减少检修人员的更换率, 这样在检修过程中就能在质量上有所保障。
4.2.2 检修完成后, 需要进行相关的检测, 只有达到检测标准并能准
确记录数据的配件才可在监控装置上使用, 对于不合乎标准的配件, 一律不许在监控装置上使用。
4.2.3 为了保证系统时钟的正常运行, 对于NI-Cd电池要进行电压
测试, 对于低于3V的电池要进行更换, 同时对于使用三年以上的电池也要进行定期更换, 以免影响系统时钟的正常运行。
5 结语
综上对于列车监控记录装置系统的故障的分析, 并在实际工作中得以应用, 并取得了较好的效果, 一方面在很大程度上提高了监控装置监控的质量, 另一方面也保证了列车运行过程中的全程监控。保证了列车的安全运行。
参考文献
[1]杨明军.LKJ-2000型监控装置柴油机转速记录显示误报的处理[J].内蒙古科技与经济, 2011年14期.[1]杨明军.LKJ-2000型监控装置柴油机转速记录显示误报的处理[J].内蒙古科技与经济, 2011年14期.
[2]武新杰, 邵嘉林, 李长生.LKJ2000型列车运行监控记录装置模拟设备开发及应用[J].中国科技信息, 2011年17期.[2]武新杰, 邵嘉林, 李长生.LKJ2000型列车运行监控记录装置模拟设备开发及应用[J].中国科技信息, 2011年17期.
故障记录 篇4
为了解决这一问题, 必须建立一个车载信息监控系统来提高系统的安全性和可维修性, 准确定位出故障的部分电路, 并输出故障码告知维护人员, 从而及时采取对应措施和方法, 以防止事故的发生。
1 系统基本功能
本项目独具创新的将车载行驶记录仪及故障诊断仪二者在功能上进行集成, 形成车载行驶记录及故障检测分析仪, 其具体功能包括:1) 行驶过程中操作过程采集与存储。2) 故障诊断功能。3) 记录车辆状况信息。4) 实时压缩存储前方采集的视频信息。5) 将记录的相关信息传送到上位机管理软件系统。6) G PS/G PR S/G SM系统通讯功能。7) 驾驶员身份识别与记录功能。8) 强大的车辆运营信息综合管理软件。
2 双控制器硬件设计
系统采用A R M 9处理器芯片S3C 2410A作为主控制器, 采用D SP芯片D M 642作为协处理器。S3C 2410A运行主程序模块, 可以综合处理整个系统的主任务, 并协调网口、U SB等各模块之间的相互工作;D M 642作为协处理器, 负责利用其高速运算能力进行视频或音频数据的采集、存储、压缩和传输等工作。存储模块包括片内R O M和片外C F卡, 负责存储软件代码和各种中间数据和结果数据。数据采集模块专门负责采集车身传感器传输过来的各种信号参数, 经过电路滤波后发送给S3C 2410A处理。电源模块可以为整个系统提供极为稳定的12V, 5V等直流稳压电源。液晶显示模块通过液晶点阵屏进行各种参数与状态的显示, 反映系统的运行状态。
双控制器工作原理如下图所示:
系统支持多路音频、视频信号的处理, 这些模拟信号通过覆盖车身的多个摄像头进行采集, 并由A/D转换芯片转换成数字视频流。D SP芯片D M 642利用H.263压缩算法对多路视频信号进行实时压缩算法处理, 再临时寄存到SD R A M存储器中, 达到一定转存条件就转存至片外C F卡存储器中。车身信号采集模块通过各种传感器, 可以实时采集油量、水量、温度等模拟信号, 也可采集左右转向灯、车门开关、远近光灯、车速、转速、后备箱开关、刹车、启停等开关信号。
这些信号进过滤波电路处理后, 通过IO接口或数据总线传给S3C 2410A, 再由对应算法二次处理后, 保持在存储器的历史记录文件中, 在驾驶员驾车行驶的过程中, 也可以随时查看车速、转速、车胎压力等数据。
3 直流稳压电源模块
考虑到系统实际工作环境是比较恶劣的, 存在汽车的振动影响、噪声影响、温湿度影响、电气环境影响等因素, 会导致汽车输入的12V电压存在波动和冲击电流。为了确保电源电压能稳定可靠的持续工作, 系统选择了LM 2576芯片, 它是美国国家半导体公司生产的3A电流输出, 降压开关型集成稳压电路芯片, 其内部集成了热效应开关电路和冲击电流限制电流等保护功能, 可持续提供稳定的12V, 5V和3.3V电源电压。
4 GPS/GPRS集成模块
G PR S模块是在基带芯片基础上扩展的G SM/G PR S无线模块, 支持850/900/1800/1900四频工作方式, 也支持900/1800双频工作方式, 另外, 模块可以自动识别处于300-19200bps范围之间的波特率。G PR S模块提供了8线串口模式以及2线串口模式, 并通过此串口与A R M芯片进行A T指令控制传输以及数据通信。一般A R M与G PR S模块构成D TE-D C R方式来工作。G PR S模块提供SIM卡槽接口, 可直接插入普通的SIM卡来使用。G PR S模块还提供音频接口。引脚M IC 1P和M IC 2P作为麦克风音频输入的正负极输入端, SPK1P与SPK1N作为音频的正负极输出端。为了减少射频信号和噪声对音质的干扰, 音频电路部分在物理上应尽可能远离射频电路部分, 并增加TV S管来减少静电对音频电路部分的干扰。
G PS信号接收是通过S4E39860001来完成的, V C C_5V引脚连接3.5~5.5V电源正极, G N D引脚连接电源地, R X A引脚作为端口A的串行数据输入, R X B引脚作为端口B的串行数据输入, TX A引脚作为G PS数据输出脚, 设计简单, 工作可靠。
5 彩色TFT液晶显示模块
本系统采用了G D 50M LX D-G TI056TN 52彩色TFT液晶驱动模组, 由JD 50M LX D驱动板和5.6寸数字屏组成。主要用于显示汽车行进过程中所产生的各种数字信号和模拟信号, 以及系统的各种控制指令和系统状态值。
6 结语
本系统的实现, 不仅完善了车载信息记录及故障检测功能, 更扩展了G PR S/G SM/G PS功能, 使得单一电子设备升级成了能实时联网在线的智能化网络化的综合电子产品。该方案已设计完成并投入使用, 产生了显著的经济效益。
摘要：介绍了一种基于GPRS/GSM/GPS的多功能车载信息记录及故障检测系统的设计。阐述了GPS和GPRS在汽车记录仪中的重要作用, 并对双控制器的CPU选型和GPS/GPRS的接口进行详细说明, 符合GB/T19056—2003国家标准, 具有较好的应用前景。
关键词：行驶记录仪,双控制器,GPS/GPRS
参考文献
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故障记录 篇5
故障分析
该故障现象一般发生在前置放大电路中的INST控制电路和以后的放大电路中(即IC108、Q103、光电耦合器PC-02和IC115等),可从前级逐级往后查。正常情况下,在无信号输入时,IC108A输出为0V,定标时为60mV,IC108B在无信号输入时,输出约为1.4V,定标时电压有微小负向变化。正常情况下光电耦合器输出(IC115的7脚输入)应为0V。VR101是光电耦合器的负偏压补偿电位器,其最佳位置是边调VR101边转换STOP、CHECK工作方式开关时记录笔不产生位移。IC115A第8脚输出在无信号时应为0V,定标时为0.2V,当VR101由顺时针向逆时针极限位置调节时,IC115的第8脚电压可在+5V～-5V之间变化。
故障检修
本机故障时,IC108B第7脚输出电压约为7V,怀疑IC108有故障,但更换后故障依旧。进一步检查光电耦合器发光二极管对浮地电压为6V,最后发现R155断路,R155断路后流过发光二极管的电流将全部通过R154,注入Q104基极,流过发光二极管的电流等于6V减去Q104基极到发射极的PN结电压与R154的比值(即I=(6-0.6)/1.8kΩ=3mA),电流太小,不能使二极管发光,光电二极管产生的正相电压几乎为0V,由于负偏压电路的存在,经IC108B反向放大后,输出7V电压,造成IC108B有故障的假象,更换R155后,故障排除。
参考文献
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故障记录 篇6
行波测距装置已经在220kV及以上电网中得到大规模普及应用[1],工程实际中行波测距主要是以双端测距为主,但是受到施工计划安排等因素影响,大量线路仅在一端装有有效的行波测距装置。即使在线路两端都装设有行波测距装置时,依然存在两端测距装置厂家不同、对时无法保证、通信异常导致无法调取对端数据等难以进行双端测距的情况,因此单端测距在现场运行中能够发挥重大作用[2,3]。
单端测距的关键难点在于故障点反射波的辨识和标定,国内外学者对此开展了长期的研究,文献[4-5]针对雷击故障指出了雷击点与闪络点不一致的可能性,并从行波波头特征的角度对仿真波形进行了故障点反射波辨识。 小波变换、Hilbert-Huang变换等时频域信号处理方法[6,7]非常适用于针对电磁仿真波形进行波头标定方面,基于小波变换模极大值的方法已在双端行波测距和配电网故障选线等方面获得了成功应用[8,9],但是实测波形会受到电晕放电、波形后续振荡、电力电子开关动作等因素影响,存在大量非行波奇异点[10],此类时频域处理方法依然难以准确判定反射波波头。文献[11]针对现场实测数据具有的行波后续振荡提出了多分辨形态梯度与相关函数结合的标定方法,克服了行波后续振荡的问题,但形态结构元素的选取原则尚需进一步研究。文献[12]提出了Hough图像处理方法进行行波标定,取得了较好的效果,但是在近端故障情况下依然会受到行波后续振荡的影响。根据行波反射存在的频率特征,也有学者提出利用自然频率进行测距[13,14],但是该方法难以有效剔除行波后续振荡的影响。
针对行波故障测距结果优化,目前通常是采取改变波速、分区段定位等基于行波本身波速特点的改良[15,16,17],或是在具备双端测距条件下利用单端、双端多测距方式组合进行故障距离校正[18,19,20,21]。由于行波测距计算的是电磁波在线路上的传播路程,而线路长度会受到外部环境温度的影响,弧垂、杆塔跳线等不确定因素也增加了行波的传播距离,即使在找对波头的前提下,行波测距计算结果与人工巡线结果之间往往也存在相当的偏差[22]。单纯从行波自身的特点出发难以有效地提升实际工程中的测距精度。
中国40% ~70% 的线路跳闸都是由雷击引起[23,24],有效解决雷击故障情况的线路测距问题,可以降低大部分线路故障的巡线难度。为有效监测雷电活动,全国电网都已经建立相应的雷电定位系统(LLS)。LLS对所有雷击地闪均无差别记录,而在雷雨季节,短时间内线路走廊附近的落雷密度很高且分布范围较广,但是基于工频量的传统继电保护对故障时间刻画较为粗放,难以与精确至毫秒级甚至微秒级的雷电记录进行准确比较,导致LLS中与故障距离直接相关的有效信息易被非故障雷击记录淹没,故目前对LLS的利用大都限于故障类型判别、雷电密度统计等方面,将LLS数据作为故障测距优化参考的研究很少。
本文针对电网多发的雷击故障,通过LLS记录与故障位置、故障时刻的相关性,对行波实测数据中的非行波振荡与故障点反射波进行判别,剔除行波测距虚假解并初步计算故障距离,发挥LLS记录对雷击地闪位置的重要提示作用,以线路走廊方向和地闪位置空间分布的近似程度对行波测距结果进行修正,获得更符合现场需要的测距结论。
1 典型行波实测波形分析
行波测距装置高速采集卡的采样率至少在500kHz以上,高压线路电晕放电和通道量化噪声、变电站内电力电子器件开关、邻近线路开关动作等都会向高速采集卡引入高频噪声。非故障高频噪声的引入增加了波形的奇异点,加之雷电流在到达母线量测端后会受到变电站内多种一次设备等效杂散电容的影响,致使波形会附加多种突变。
图1为本文研制的行波测距装置所记录的一次雷击故障波形,故障发生于2013 年9 月12 日,由图1可以看出,雷击故障首波头非常明显,易于标定,但是后续的多个突变存在一定的相似性,即使利用一定的滤波手段,也不易判别出明显的故障点反射波。
图1所示波形图中,反射波1、反射波2、反射波3、反射波4均为疑似故障点反射波,通过小波模极大值几乎无法自动选取故障点反射波,即使专业人员进行波头人工选取,若经验不够充分,也易在反射波3和反射波4之间难以抉择。根据现场巡线人员的巡线结果,反射波4为故障点反射波,反射波3为对端母线反射波,而反射波1和反射波2为行波浪涌后续振荡,此类行波浪涌后续振荡可能为互感器传变频率特性中的极点引起,随行波浪涌的到达而出现,难以有效消除。
图2所示为发生于2014年7月30日的某线路雷击故障,初始行波浪涌后存在大量疑似行波浪涌,且存在等间隔分布的特征,极易将反射波1当成故障点反射波,根据现场巡线人员的巡线结果,故障点反射波应为图2所示反射波5。
对图1和图2所示波形进行小波变换模极大值处理,所选小波基为3次B样条小波,所得结果如图3所示。
经过小波模极大值变换后,大量模极大值点以等间隔分布,难以通过小波模极大值自动识别出故障点反射波。由上图可知,故障初始行波浪涌后的大量疑似行波为行波后续振荡,造成行波后续振荡的原因较为复杂,电流互感器的行波传变特性、二次电缆长度及负荷特性密切相关[10],在本例中可能为互感器频率特性中存在极点,而行波浪涌频率频谱覆盖了互感器频率特性极点对应的自由振荡频率,导致行波到达后会出现后续振荡。
即使在波形后续振荡较少的情况下,若故障线路对端母线为单出线形式,对端母线反射波与故障点反射波极性相同,单端测距结果是否准确难以判断,双端测距又会受到行波波头在单出线一侧波形较为微弱,波到时刻不易标定的因素影响。虽然变电站出线数量能够通过前期调研获知,但是在系统断点转移、线路检修开断导致个别变电站短时间内出现母线单出线形式的情况下,若未能及时对行波测距配置文件进行修改,依然会出现故障点反射波误判,因此单纯采用行波浪涌极性、幅值等进行行波波头的自动判别存在一定盲目性。若能够有其他辅助信息对故障距离进行判别,则能够对雷击故障情况下的故障点反射波进行判别,得到更为可信的故障测距结果。
2 雷击故障实测数据的故障点反射波搜索
对于雷击导线、杆塔或避雷线引起的闪络故障,除行波测距装置采集的雷击故障行波外,LLS也会记录下相应的雷击地闪,理论上,行波测距所得故障距离、波到时刻应与雷击地闪记录的时间、位置存在较为准确的对应关系,但是在实际工程中,受到全球定位系统(GPS)对时误差、线路走廊地形起伏、电磁波波速不恒定等不利因素的影响,二者之间会产生不同程度的偏差。尤其是在山地地形区域,若地闪位置与雷电探测站之间有高山或高建筑物阻挡,雷击地闪产生的电磁波在传播过程中需要绕过阻挡物才能到达雷电探测站[25]。
在雷雨季节,LLS可能在短时间内记录多次雷击地闪,因此,无论是雷击记录还是行波波形都存在着不反映故障点信息的“虚假解”,但是行波波形中真实解的时间与位置信息应与造成故障的雷击记录信息存在时间与空间上的关联性,除直接造成闪络故障的地闪记录外,其余地闪记录皆与闪络故障位置或故障发生时刻存在较大差异。根据这一特点,可以利用雷电记录与行波计算结果在空间和时间方面的关联性剔除LLS在故障发生前后记录的大量非故障地闪记录以及行波数据中的非故障点反射波。
2.1 计算疑似故障距离与杆塔坐标归算
行波测距结果仅为疑似故障点距量测端的距离,故需将故障距离折算为可能的故障位置才能与LLS记录的地闪信息进行对比。设线路杆塔坐标和海拔为[(Lon1,Lat1,h1),(Lon2,Lat2,h2),…,(LonN,LatN,hN)],其中,N为故障线路杆塔总数,Lon,Lat,h分别为经度、纬度和海拔,根据式(1),可以计算出第j基杆塔与第j+1基杆塔之间的距离。
式中:下标j为第j基杆塔;R为地球半径,本文选取R=6 371.004km。
第j基杆塔与线路量测端之间的距离即为:
理论上,雷击故障点通常都是线路绝缘子被击穿而引起的,闪络故障位置应当与线路杆塔坐标相重合,但是由于行波测距装置采样率限制以及行波精确波速的不确定性,计算得到的故障点距离往往位于两个杆塔之间,故需对行波测距结果进行近似处理,假设行波测距所得故障距离x位于第j基杆塔和第j+1基杆塔之间,即
可以通过判断x-lj和lj+1-x的大小,将距离计算所得故障点最近的杆塔设为疑似故障点,疑似故障点的坐标即为该杆塔坐标。
2.2 包含多次回击的雷击地闪接地位置修正
LLS通过多个观测站所测电磁波波到时刻或波到方向对地闪位置进行定位。由于地闪产生的电磁波在传播过程中会受到地势起伏、高建筑物遮挡等多种地形影响,LLS在山地的定位精度较之平原地区有所下降,加之多点时差法或行差法对多点GPS同步要求极高,导致对一次雷击的多次回击定位结果可能存在较大差异。
国内外学者通过高速光学记录设备对雷电发展过程展开了大量研究,雷电回击过程存在后续回击产生新雷电通道或一次回击具有多个接地点的情况[26,27,28],使得一次雷击所产生的接地点准确位置更加难以获取。根据文献[29]的报道,在一次雷击具有多个雷电通道接地点的情况下,相邻接地点之间的距离相差很小,不超过500 m。而在后续回击产生新雷电通道的情况下,偏差较大的情况发生次数很少。
鉴于初次地闪接地点与后续回击接地点之间存在空间位置应较为相近的特点,针对包含多次回击的雷击地闪记录中个别接地点位置与其他位置相差较大的问题,可以通过加权质心定位方法[30]对同一次雷击中与其他回击接地点位置偏差较大的回击接地点的位置进行一定修正。
设LLS对一次雷击过程中多次回击的位置记录为[(Lon,re1,Lat,re1),(Lon,re2,Lat,re2),…,(Lon,reM,Lat,reM)],其中M为回击次数。根据式(7)求取每个回击接地点位置之间的空间距离为:
式中:0<j≤M ,0<k≤M ,j≠k;aj,k和bj,k参考式(2)、式(3)。
根据每个回击接地点之间的空间位置求取总偏差系数ε 以及两个接地点之间距离对总偏差系数的贡献程度εj,k为:
以两个接地点之间距离对总偏差系数的贡献程度εj,k作为权重因子ωk的组成部分,根据加权质心定位方法对部分定位结果进行修正,修正后的坐标(Lon,revise,Lat,revise)为:
2.3 非故障点反射波排除
将行波数据中的疑似故障点反射波按波到时刻进行升幂排序,得到疑似波头时间序列t= [t1,t2,…,tn]T,根据各个疑似故障点反射波与初始行波浪涌的时间差计算得出疑似故障距离向量x为:
式中:v为行波波速。
根据式(12)将疑似故障距离向量换算为疑似故障点位置坐标(Lon,Lat)= [(Lon1,Lat1),(Lon2,Lat2),…,(Lonn,Latn)]T。
理论上,雷击故障情况下,LLS的地闪记录应与杆塔坐标相重合,但是雷电定位精度与地面传感器的角度分辨率和时域分辨率有关,LLS记录的雷击点位置总是与真实雷击点位置之间存在一定偏差,但是与行波测距的偏差不同,LLS的偏差是与地理位置相关的邻域,而非如行波测距的偏差一样被限制在线路上。假设LLS在各个方向上的偏差可能性相同,则其偏差范围为真实雷击点附近的圆域,而圆域的半径大小与LLS定位精度有关。
以第j个疑似故障点的坐标作为几何中心,在LLS中搜索半径Radius范围内的所有雷击地闪记录集合LRj(j=1,2,…,n),得到结果如图4 所示。图4中,绿色线条代表线路走廊,每个黄色点代表一次雷击记录,褐色圆域代表疑似故障点及其搜索半径Radius的范围。
根据LRj是否为空集对疑似故障点坐标进行初步筛选,若LRj=Ø,则剔除第j个疑似故障点,若所有LRj都为Ø,则表明测距结果与LLS记录之间存在较大差距,故障可能为非雷击性故障,不适宜进行测距结果与LLS之间的数据融合。将LRj中记录的落雷时刻,与行波测距装置记录的故障初始行波到达时刻进行比较,得到时间差绝对值序列|Δtjk|(k=1,2,…,Nj,Nj为第j个疑似故障点所包含的地闪记录个数)。计算得到疑似故障点时间差绝对值序列|Δtjk|的最小值序列:
对每个非空LRj集合的疑似故障点的 Δtminj进行比较,提取 Δtminj的最小值作为最近邻地闪记录,即
Δtleast对应的疑似故障点即确定为行波测距参考故障点。若多个疑似故障点对应的 Δtleast相同,则选取距离雷电地闪记录坐标最近的疑似故障点作为行波测距参考故障点。为防止误选与行波到达时间相差较大的雷电记录,令
式中:η为相应阈值。
由于LLS与行波测距装置都是通过GPS实现授时,时间误差主要来源于不同GPS授时设备的卫星搜寻能力、时间显示方式、GPS设备内部计时装置精度等,在授时条件良好的情况下,不同GPS授时设备之间的差距小于1min。
2.4 雷击点与闪络点不一致情况讨论
雷电绕击输电线路时,若雷击点耐雷水平超过雷击过电压,则雷电冲击不会在雷击点处造成闪络,注入导线的雷电流将向线路两侧传播,当沿线绝缘子存在薄弱部分,则沿线传播的雷电流将击穿绝缘薄弱点,造成雷击点与闪络点不一致情况。由于冲击电晕和线路参数依频特性的影响,以高频分量为主的雷电流行波衰减速度快、畸变程度高,能够在传播一段时间后又造成绝缘子闪络的概率较低[31]。目前有文献报道的雷击点与闪络点不一致仅相差1km左右[32],对测距结果影响不大,由此产生的测距误差在工程可接受范围内。
3 基于地闪记录与线路走廊趋势接近度的测距结果优化
由于LLS与行波测距装置的定位结果都带有固有误差,而二者对雷击线路故障的刻画是从不同视角对同一事件的刻画结果,因此,LLS与行波测距装置之间的数据融合可以视为单一辐射源多测点定位信息之间的偏差校正,而造成雷击故障的雷击一定是击中了导线或者杆塔而导致闪络故障,雷击点准确位置应该位于线路走廊上,故该问题又可以视为带有几何路径限制的多测点定位信息融合定位[33,34]。
地闪记录可能出现的范围与真实雷击点位置有关,对于某次独立地闪记录,难以判断其与真实雷击点位置的误差大小,但是若以空间坐标中固定的线路杆塔坐标位置作为权重,则可以在一定程度上对地闪位置的准确性进行判断。若对地闪记录进行坐标变换,分为沿线路走廊趋势方向与沿线路走廊法线方向,地闪记录在法线方向的偏离程度越大,地闪记录位置的准确程度越低,可信度越差,反之,地闪记录在法线方向的偏离程度越小,虽然不能证明地闪记录与雷击点更接近,但是能够说明地闪记录与线路趋势变化更为接近,可信度较高。若利用此偏差在经度和纬度上的偏向性及其与线路走向进行信息融合定位,则可以对行波测距结果进行一定程度地校正。
融合定位方法在雷达探测、卫星定位等方面应用较为广泛,根据使用目的和观测点数量、特征方面的不同,其手段包括基于概率密度、误差分布等多种统计学方法进行定位精度提升。本文利用线路走廊方向、最近邻地闪记录位置、行波测距参考故障点之间的相对位置、方向的关系进行信息融合,对行波测距得到的初步定位结果进行修正。
设与LLS记录的雷击点距离最近的杆塔号为Ng,而行波测距装置计算得到的参考故障点所在杆塔号为Mg,当|Ng-Mg|≤1 时,LLS记录的雷击点与行波测距计算的参考故障点已经非常相近,无需进行校正。当|Ng-Mg|>1时,构造最近邻地闪记录至行波测距参考故障点的空间位置向量rlightning,以及Ng~Mg号各基杆塔至行波测距参考故障点的空间位置向量矩阵r,如图5所示。
求取r和rlightning的内积为:
计算各基杆塔空间位置向量r与最近邻地闪记录位置向量的接近度p为:
式中:0≤pi≤2(i=1,2,…,|Ng-Mg|),当pi=1时,最近邻地闪记录与杆塔坐标重合,当pi=2时,最近邻地闪记录位于第i基杆塔与行波测距参考故障点之间。
接近度的大小体现了杆塔与最近邻地闪记录相对于行波测距参考故障点的相对位置,若pi>0,则记录的雷击点与杆塔相对于行波测距参考故障点大致方向相同,反之,则记录的雷击点与杆塔相对于行波测距参考故障点大致方向相反。根据式(18)求取pmax。
利用接近度中的最大值pmax作为测距结果优化的修正系数,设pmax对应杆塔到行波测距参考故障点之间的线路长度lfl,根据式(19)对疑似故障距离进行修正。
式中:pmaxlfl的正负号与行波测距结果和pmax对应杆塔之间的相对位置有关。
根据式(19)将修正后的故障距离调整至最近的杆塔上,此杆塔即为经过修正后的故障定位结果。包含雷击故障点反射波与测距结果优化的方法流程图如图6所示。
pmax反映的其实是线路走廊趋势与地闪记录之间的接近程度,向量p中的元素大小反映了接近度大小。在行波测距结果、地闪记录与真实故障点都相差不大的情况下,即使行波测距结果位于地闪记录与真实故障点连线之间,由于二者与真实故障点之间相差都不大,lfl必定很小,与pmax相乘后,误差往往小于一个档距,经过故障杆塔归算以后,测距结果初步确定的故障杆塔不会改变。在行波测距结果与真实故障点都相差不大而地闪记录与真实故障点相差较大的情况下,鉴于地闪记录误差在经度和纬度上趋向于均匀分布的特点,地闪记录与线路走廊趋势接近的概率很小,pmax的值通常很小,相应的pmaxlfl也较小,对行波测距结果的劣化不会很大。在地闪记录与真实故障点都相差不大而行波测距结果与真实故障点相差较大的情况下,pmax的值较大,pmaxlfl的值也会随之增大,对行波测距结果有明显的优化作用。
4 应用实例
现以图1所示的故障波形为例,对本文所提出的方法进行验证,计算疑似故障点所对应的疑似故障距离,经验波速定为2.98×108m/s,根据式(1)至式(6)折算为疑似故障点,每个疑似故障点在半径为R的圆内包含的雷击地闪记录数量及相应 Δtmin如表1所示,R=5km,GPS授时设备的误差阈值η=30s。
第4个疑似故障点反射波对应的 Δtmin最小,将第4个疑似故障点坐标作为行波测距参考故障点,Δtmin对应的地闪记录为最近邻地闪记录。最近邻地闪记录的坐标为(99.624 35,25.344 65),rlightning为(-0.010 689,0.000 361),与其最接近的杆塔为151号杆塔,则151,152,153号各基杆塔至行波测距参考故障点的空间位置向量分别为(-0.007 883, -0.002 914 ), (-0.004 886,-0.001 797),(-0.000 917,-0.000 256),接近度分别为0.727,0.451,0.085。
可知,pmax=0.727,151号杆塔与154号杆塔之间距离lfl= 857.28 m,计算得到xcorrected=77.092km,修正后的故障定位结果为第152 号杆塔。根据现场巡线人员的巡线结果,在第150号杆塔发现绝缘子被击穿的痕迹,与未进行测距结果优化的结果相比,经过优化的测距结果和实际巡线结果更接近。
为进一步验证测距结果优化方法的可靠性,对一些实际工程中测距结果与巡线结果相差较大的雷击故障历史记录进行测距结果优化,所得结果如附录A表A1所示。
可以看出,由于引入了LLS地闪记录作为行波测距结果修正,本文所提方法能大幅提升与雷击故障的单端自动测距可靠性,利用地闪记录剔除了测距结果伪根,避免了雷击故障的测距结果谬误。测距优化结果更加趋近于巡线呼称距离,降低了因波速、弧垂、温度等现场不确定因素造成的行波测距误差过大的概率。
5 结论
1)在实测数据中,受到现场电磁噪声等因素的干扰,故障点反射波波头不易准确标定;现场线路投切时刻不确定导致故障时刻线路的配置文件难以及时更新,单纯利用极性或幅值难以判定故障点反射波。
2)以初始行波极性相同的突变作为疑似故障点反射波,计算得到相应的疑似故障距离,搜索疑似故障点附近一定范围内的雷击地闪记录,求取满足最小时间差和空间位置最近邻的地闪记录,从LLS和行波波形各自的多个可能解当中求取近似解,可以排除LLS记录的大量非故障雷击并剔除非故障点反射波。
3)以行波测距参考故障点与最近邻地闪记录之间的线路走廊趋势作为基准,以接近度判断最近邻地闪记录位置与线路走廊趋势之间的吻合程度,以接近度大小作为修正系数,对行波测距结果进行修正,利用实测数据进行验证,证明了该方法在实际中具有可行性。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：针对输电线路故障概率最高的雷击故障存在实测数据故障点反射波难以标定等困难,提出基于行波测距数据和雷电定位系统记录等多平台来源信息的雷击故障测距结果优化方法。以实测数据中疑似故障点反射波对应的疑似故障点作为基准,根据最近邻地闪记录与疑似故障点之间的空间距离和时差排除雷电定位系统中非故障雷击地闪记录和实测行波数据中非有效行波的干扰,初步确定故障点位置。在此基础上,根据最近邻地闪记录在空间位置上的趋向性,以线路走廊走势作为基准,计算最近邻地闪记录与线路走廊各基杆塔之间的空间趋势接近度,以接近度作为修正系数对行波测距结果进行优化。最后,以故障实测数据进行验证表明该方法可行、有效。
故障记录 篇7
关键词：配电网,事故处理,图形化,SVG图纸,点图操作
目前, 配网调度在10k V馈线跳闸处理过程中, 依靠打印纸质的10k V馈线单线图, 通过调度电话指挥故障抢修、事故处理工作, 再人工记录事故处理过程, 存在诸多不足, 包括: (1) 配电网10k V馈线跳闸失压事件发生频繁, 每次均需打印1至4张A3纸质图纸, 打印耗时和纸张消耗大; (2) 跳闸馈线的纸质单线图越积越多, 难以快速查找和管理; (3) 可能存在记录错漏现象, 导致后续事故处理工作指挥错误。
为此, 东莞供电局根据上述需求研发了一种高效方法:基于配调集约化辅助支持平台图档管理模块和跳闸记录模块, 在跳闸馈线的SVG图纸上实现点图操作、挂牌记录设备状态、自动生成事故处理记录、图形化显示事故处理进度等功能, 实现无纸化办公, 敏捷办公和可视化办公。
1. 配电网现状
据统计, 超过85%的故障停电是由于配电网故障造成的, 因此提高调度员配网事故处理的效率具有重要意义。
配网调度管辖设备数量庞大, 接线复杂, 自动化程度低, 事故处理工作的开展需要大量图纸与客户侧资料等信息的全面完备来支撑。目前, 配电网事故处理大多以图纸为依据, 现场落实为准, 进行调度操控, 最后手工回填记录至事故处理模块。与主网调度不同的地方在于:配电网10k V出线后数量庞大的电气设备 (包括开关站、配电站与杆塔设备等) 无法实时监控, 趋于盲调。这种手工打字记录方式记录速度慢, 容易出错, 漏记或误记处理过程都容易造成很大的人身设备风险。
配电网事故处理全过程图形化展示和自动记录的引入具备以下现实意义:
(1) 合理利用现有平台资源, 基于快速响应的SVG图纸应用实现点图操作和全过程记录。
(2) 结合图形化展示, 为调度员直观的展示事故处理情况。
(3) 节约资源, 实现无纸化办公。
2. 图形化展示和自动记录
2.1 配网故障发生后的开关位置初始化:10k V馈线跳闸发生后, 经过当值调度员确认, 系统将自动在站内出线开关处置位并挂上热备用牌, 实现系统设备状态与实际故障状态自动同步和实现系统SVG图纸的实时更新, 保证在系统各模块和各环节设备状态和SVG图纸的一致性, 为系统提供可靠实时的数据, 如图1所示。
2.2故障处理的点图操作及记录的自动生成:当值调度员进行故障处理时, 可直接在系统中打开对应的馈线SVG图纸, 对故障点需要操作设备进行点图操作, 实现设备的实时置位, 在置位同时实现对应操作步骤的实时记录, 并自动生成操作语句记录到对应的工单操作内容中, 不需在操作后再进行手工录入的工作量, 保证调度员故障处理操作与操作记录的一致性, 为故障抢修工作争取更充裕的时间, 确保调度员故障处理操作与操作记录的准确性, 为故障抢修的安全性做好保驾护航, 如图2所示。
2.3配电网事故处理图形化展示:当值调度员确认处理记录后, 系统通过工单共享处理结果到各权限账号, 同时更新实时图纸, 方便其他调度员、现场检修人员、管理人员等实时了解相关相关故障复电进度, 通过图形化显示与文字查阅方式对比的方式对整个事故处理进度进行展示, 对故障情况了解更直观更易于掌握。调度员可以充分了解电网各线路的故障抢修情况, 做好调度工作的准备, 实现敏捷办公;现场检修人员可以充分清楚本次故障抢修点位置和抢修范围, 实现快速抢修, 保证用户的利益, 提高供电可靠性;管理人员可以充分了解故障处理的合理性, 对相关人员进行考核, 实现客观考核, 保证考核的公平性。
3. 延申应用
在配网自动化程度低的现状下, 配网设备操作图形置位的应用, 对实时了解更新配网电网设备的运行状态具有重要意义。依据同一原理, 根据操作置位结合GIS拓扑关系, 对馈线转供方式、停电影响用户的追溯等业务功能都能实现很好的展示。
结论
配电网事故处理全过程图形化展示和自动记录是一种方便调度员对配电网事故全过程管控的系统功能。本功能合理利用现有的SVG图纸平台资源, 实现事故处理的点图操作、设备状态挂牌、自动生成记录以及事故处理的实时展示功能, 大大减少了调度员事故处理时回填记录的时间, 提高工作效率。
参考文献
[1]刘斌.GIS系统在配电网中的应用[J].沈阳工程学院学报 (自然科学版) , 2014, 10 (2) :156-156.
[2]刘健.配电网故障处理研究进展[J].供用电, 2015 (4) :8-15.
故障记录 篇8
铁路列车监控装置俗称“列车黑匣子”, 目前, LKJ—93A型是各种列车上普遍使用的列车运行监控记录装置, 作为列车运行安全防护装置, 它不仅可以有效防止“两冒一超”等事故的发生, 而且在规范乘务员操作等方面发挥了不可替代的作用。为确保监控装置稳定、可靠地工作, 大准铁路公司机务段对监控装置故障分析及修理逐渐摸索出一些检修经验, 并取得较好的效果。
1 装置的主要特点及主要功能
LKJ—93A型监控记录装置是在LKJ—93原型装置基础上经过技术升级改造后的新一带监控装置, 机车运行的辅助设备, 它能协助司机防止“两冒一超”的事故发生, 这种设备的主要特点有:
1) 装置的基本工作方式是将运行全程线路的参数储于主机中, 做为监控工作的依据, 并留有必要的接口, 以便能够与有关点式传输设备相结合;
2) 将监控功能、记录功能分由两个CPU各自独立完成, 互不影响, 提高了各自的可靠性, 进而提高了装置的可靠性;
3) 控制功能的控制模式限速曲线采用实时计算, 并考虑客、货车, 制动机种类, 线路坡度等因素对制动距离的的影响, 使制动距离尽量接近于实际;
4) 对故障倒向安全措施作了较多的考虑, 除了硬件设备自检外, 对装置的监控功能分有正常功能、降级控制功能 (ZTL功能) 、故障报警3个等级, 由装置根据技术状态自动进行切换;
5) 主机箱采用4U标准插件式结构;
6) 有一套功能全面的记录数据分析处理软件, 有利于管理人员及时掌握机车运行实况, 可以促管理, 保安全。
2 装置的组成
装置主要由7块插件板组成, 插件板间联线通过机箱内母板联通, 插件板从左至右依次排列顺序为信号调整板、绝缘节检测板、电源板、记录板、控制板、数字量输入板、数字量输出板, 各插件的功能分别为:
1) 信号调整板
(1) 速度传感器脉冲信号的采集、整形及隔离;
(2) 柴油机测速电机频率信号的采集、整形及隔离;
(3) 双针速度表实速和限速驱动模拟量信号的输出;
(4) 制动管压力、电力机车原边电流等模拟量信号采集。
2) 绝缘节检测板
由8031组成的过绝缘节信号检测系统, 可采集移频、UM71、交流计数、移频等轨道电路信号, 分析信号的频率或幅值, 并根据频率及幅值的变化情况向主板发出过绝缘节信号。
3) 电源板
将机车110V直流电压逆变为5V、±12V、15V、24V等多种独立电源供装置使用。
4) 记录板
由8031组成的运行数据记录文件管理系统, 完成运行数据的记录, 文件的管理和转储。
5) 监控板
8097BH单片机组成的系统装置核心, 负责对各种外部信息的采集及对列车的速度监控。
6) 数字量输入板
采集17路数字量信号, 其中通用机车信号条件12路, 机车工况5路。
7) 数字量输出板
(1) 输出三路常用制动控制条件;
(2) 输出紧急制动控制条件;
(3) 紧急制动控制继电器状态检查;
(4) 系统故障控制交权输出。
3 装置的故障分析
机车出入库时, 检测人员上车对机车进行出入库检测, 机车出入库故障的发现主要通过3个途径, 包括司机入库提票、微机质量分析和检测人员上车检测, 其中以司机提票最为重要, 因为司机是监控装置的使用者, 他对装置途中的状态功能了解, 故障现象清楚, 检测人员通过他所反映的情况结合微机分析和上车测试才能作出故障的判断处理。司机提票的范围主要有以下几种情况:1) 途中发生系统故障报警 (主要蜂鸣器) ;2) 装置操纵权丢失;3) 输不进数据;4) 调车作业时距离只加不减;5) 无语言提示 (或语音混乱、不清晰) ;6) 运行中自动降级;7) 速度显示为0或速度波动;8) 显示器乱显示、无显示、显示不正确;9) 解不了锁;10) 按键无效;11) 时间不准;12) 运行途中误紧急制动;13) 运行途中距离误差大;14) 显示管压不稳;15) 过节校正有时不提示;16) 限制速度、信号距离、公里标显示不正确;17) 装置有时失电;18) 地面信号和机车信号均为绿灯, 监控限制速度下降。
以上各种故障情况并不一定单独发生, 有些故障现象会同时出现, 只是司机提票的方式有别。检测人员检测时遇到的故障情况主要有以下几种:1) 主机箱面板自检不通过;2) 试验不排风;3) 信号无语音提示;4) 显示器自检不通过;5) 装置不上电;6) 收不到过绝缘节信号;7) 输不进数据;8) 文件丢失或转不下文件。
根据以上检测人员检测时遇到的8个方面故障情况, 其中文件丢失或转不出文件的情况比较多, 其次是自检时不通过。而微机质量分析必须结合乘务人员提出的故障情况有针对性地进行分析, 乘务人员提出的故障有的情况在全程记录中无法分析, 比如监控主机板通讯故障, 显示器无运行数据显示, 但监控主机的监控功能和记录功能仍能够正常工作, 微机处理出的数据均正常。当有司机遇到故障时没反映的或反映错误的情况通过全程记录也可以发现, 所以微机质量分析必须与司机提票和上车检测有效地结合在一起才能更好地防止故障发生。
4 监控主机板和记录板的电池
监控主机板和记录板的电池使用超过极限, 将会造成记录板丢数据、主机板时间不准等故障的发生。
1) 按照标准, 一般3.6V, 60mAh的密封式镉镍电池在正常使用下具有500次以上的充放电寿命。当充放电电流为2.1mA以下时定为浮充电, 而浮充电的电池寿命为3年。在监控装置的记录板电路中放电电流为100mA, 充电电流为1mA, 记录板工作在浮充电状态, 这说明监控装置的一个新镉镍电池正常寿命仅有3年。此外, 当机车内工作温度超过正常范围时, 电池寿命还会降低, 我段目前确定监控装置电池的使用期限为2.5年。
2) 监控装置显示器的接口芯片
显示器与监控主机的通讯采用RS-485标准的异步串行通讯, 其接口芯片为SN75176, 它是一种在平衡式传输线上进行双向数据通讯的单片集成电路, 工作温度在0～70℃, 其接收器输入灵敏度为200mV。在实际运输生产中, 夏天机车温度普遍高于70℃, 并且显示器与主机的通讯电缆通过机车电器间, 线路屏蔽不好, 电磁辐射及干扰严重。SN75176芯片长期工作在这种环境下, 将导致其抗干扰能力差, 双向收发数据的性能下降, 不稳定。根据我段分析总结, SN75176芯片使用寿命为2.5年, 到期应及时更换。
3) 显示器面膜更换
显示器薄膜采用的是球形凸起薄膜开关, 当按动次数过多, 球体的根部应力集中, 会导致断裂。加之机车环境恶劣, 温度变化多端, 人为不爱护, 大大降低了按键的使用寿命。按照我段监控装置操作要求, 常用按键平均1天至少按压50次。显示器使用1年左右, 质量差的面膜按键普遍作用不良, 应进行预防性更换。
参考文献
[1]LKJ——93A型列车运行监控记录装置检修指南[S].铁道部株洲电力机车研究所.
[2]LKJ——93A型列车运行监控记录装置检修人员必读[S].铁道部株洲电力机车研究所.