ATS 8000交直流自动测试系统在机车控制电源柜上的应用研究

张 优，卢 奎，纪思云

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

传统的电力机车电源柜例行试验方式需要以下设备：直流电源、三相柱式交流调压器、负载电阻箱、万用表以及示波器等设备。在进行校线及性能测试过程中，需要设备之间的互相配合。因各类试验项点之间存在差异，不同试验项点之间测试所需要的电压等级亦不同；另外不同设备的精度亦各异。因此在机车电源柜的试验过程中，因以上因素的存在，势必造成试验结果有一定的误差，从而影响试验结果的准确性。除此之外，在试验过程中，因所使用的设备较多，所以需要多人相互配合，因此也极大地考验了试验人员的默契度，同时多人配合也会造成人力资源浪费，工作效率低下。

基于以上背景，本文将研究如何使用自动测试系统替代传统设备应用于电力机车控制电源柜的试验。

1 前期准备及原理分析

1)与小组探讨、分析并总结电力机车控制电源柜产品试验的各种重难项点及现有设备的不足之处，提出改进建议。

2)对于电力机车控制电源柜试验过程中的痛点，针对性地选择相关先进企业进行调研，学习先进企业的设备，并分析其应用方式及测试手段。

3)根据前期的调研情况，结合公司控制电源柜产品的生产现状、试验要求，依据产品的特性，设计控制电源柜自动测试系统(见图1)。控制电源柜自动测试系统主要由测试主机(包含显示器)、交流电源、直流电源、电子负载与编程测试软件等组成。模拟车况，利用控制软件驱动相应的模块自动进行试验。通过运行测试程序实现对被测试产品110 V/24 V/±24 V/±15 V静态电压测试、过欠压试验、限流试验、动态特性试验(启动特性、网压突变、负载突变)、电压纹波测试、电流均衡测试、故障信号测试(短路、过欠压、模块故障等)、蓄电池充放电转换试验等功能测试。测试过程无需中断换线，只需在测试前将自动测试系统与控制电源柜接口进行连接即可。

图1 控制电源柜自动测试系统

4)依托控制电源柜自动测试系统，设计并验证控制电源柜试验自动化测试方案的可行性；共验证了DZT110V-150A-B型、TED11C型、TED9A型、DZT110V-100A(单相)型4种类型的控制电源柜，涵盖了目前所有型号的控制电源柜的试验项点。

2 应用过程(见图2)

图2 应用过程图

2.1 前期准备

1)按照交直流自动测试系统操作说明书的要求进行接线，将交直流自动测试系统与控制电源柜进行电联接。然后按顺序启动电源箱的开关3、开关5、开关10为测试系统供电；最后打开测试系统总开关供电。

2)依次对示波器、万用表、电子负载、测试系统底部设备进行开机。

3)待15个模块指示灯全亮后，启动62000B-6-1的开关。

(1)注意事项1：直流源在开机时，待15个模块全部亮绿灯后，方可启动62000B-6-1开关。如果先启动62000-B-6-1开关，直流电源将无法被程控。相应关机时，应先关62000B-6-1开关，然后再关闭直流源。

(2)注意事项2：交流源供电自检成功后会报警，按下交流源面板上的复位键后则可正常工作。

4)待所有设备正常开机后登录软件，进行调试工作。

2.2 调试

登录软件测试系统，选择对应型号的控制电源柜测试程序，执行控制电源柜调试。

2.3 试验结果判定

待程序测试结束后，若显示器显示试验项点全部通过则试验合格；若试验存在不合格项点，则界面右侧会显示不合格项点信息，选择不合格项点，查看不合格项的参数，记下不合格项点对应内容，然后切断设备电源。

2.4 故障排查

根据故障项点对应内容进行人工故障排查，例如模块故障，则需要查看电源柜模块插头与插座是否接触不良，或者电源柜模块参数设置是否存在错误。待项点故障排除后，退出测试程序。重新登录测试界面，针对故障项点进行测试，选择故障项点，执行测试，直至试验合格。

1)注意事项1:故障排查之前，必须运行程序切断电源，以防触电，发生安全事故。

2)注意事项2:若不合格项点较多，待所有不合格项点解决之后，须重新对控制电源柜所有项点进行测试，确保控制电源柜试验合格。

2.5 生产试验报告

待控制电源柜试验结束后(试验合格)，须生成试验报告，方便查询电源柜测试项点及参数。

3 成效分析

1)自动化：将控制电源柜传统的手动测试方式转化为系统自动测试方式。

2)效率提升：通过对ATS 8000交直流自动测试系统的调研与二次开发，将其应用于机车控制柜电源柜测试，平均每台电源柜试验时间由原有的180 min减少至60 min，节约120 min，效率显著提升。

3)设备故障减少：原有设备时常出现故障，特别是负载电阻箱；ATS 8000交直流自动测试系统采用机电一体化形式，减少了设备故障率。

4)试验精度提高：ATS 8000交直流自动测试系统极大地提高了试验精度，在原有基础上约提升60%，提升产品的性能与质量，故障率下降约为30%，每年预计减少返工15余次。

5)可开发性：在系统上可进行二次开发，将此系统能够输出的功能进行开发，后续遇到类似的需求能够直接进行运用，节约了再次采购新设备的费用。

6)安全性提高：试验时未安装后盖板，汇流排及其电路暴露，运用ATS 8000自动测试系统，试验人员无需再手动切换电路、调节电压，既提高了操作性，也规避了员工触电的风险。

7)自动故障检测：系统具有自检功能，试验前能先排除自身故障，试验时出现故障能准确报出故障点，有针对性地排除故障。

8)工艺提升：提升了工艺员的技术水平，在试验设备的设计方面积累了很多经验。

4 结语

控制电源柜试验自动化测试系统的研制是公司迈入制造通用型电气设备领域标志性的一步，该系统为控制电源柜功能试验通用系统，通过软件、参数的改变实现其通用性，系统能够正确快速地完成例行试验涵盖的所有功能测试。通过控制电源柜试验自动化研究，在屏柜产品自动化试验研究方面积累了宝贵的经验，为今后其他屏柜的试验自动化研究的工艺攻关打下了坚实的基础。