提高智能电源屏的运用质量资料

1、2012年3月提高智能电源屏的运用质量怀化电务段检修车间QC小组一、概况 随着安全生产要求的提高，信号电源设备的更新速度加快，智能电源屏在现场得到普遍运用，其先进的设计理念及便于维护的特点得到广范的认可，但智能电源屏的电子化程度高，对复杂的外部环境还不适应。从我段54站智电源屏的运用情况来看，智能电源屏的稳定性和可靠性还有待提高，为此，我们成立QC小组，针对存在的问题进行攻关。二、小组概况 小组成立于2011年3月，是广州铁路（集团）公司属下的怀化电务段检修车间质量管理小组，主要负责怀化电务段管内103个站的电源屏整治、年度检修和故障处理。小组名称检修车间QC小组成立时间2011年3月课题名称

2、提高智能电源屏的运用质量注 册 号HD-12-1活动时间2011年3月至2012年3月注册时间2011年3月平均受QC教育时间小组成员平均48小时以上/年小 组 活 动 制 度1、小组每月组织学习QC知识一次，活动两次。2、坚持活动内容与攻关课题密切相关，及时反映课题难点及攻关进度。3、重点问题专题研究，并进行试验认证。二、小组概况小组成员业务素质高，有多名组员有本科学历，且大部分成员长期从事电源屏维护、管理工作，小组中有一成员获得广铁集团电源屏技术比武全能第一。小 组 成 员 表序号姓名性别年龄文化程度职务或职称1唐明辉男37本科工程师2尹建程男39本科工程师3莫胜伟男35本科工程师4谭敏男

3、35大专助理工程师5王海翔男35大专助理工程师6禹洪男36大专助理工程师7曾海斌男38大专助理工程师8向琼女33大专工程师9弋丹男31大专技术员10罗飞扬女29大专技术员11张尚文男36大专信号工12郭悦怀男26大专信号工13杨欣男25大专信号工三、选题理由1、铁路信号维护规则要求。2、安全生产实际需求。1、维规要求：1)主、备装置转换过程中，应不影响信号设备的正常使用。2)经稳压后的电源允许波动范围应不大于3% (即6.6V)，部分智能能屏波动范围为10V。2、为减少电源屏故障对运输生产的干扰，需在第一时间对微监报警信息进行及时处理，一时不能处理的要纳入问题库跟踪。三、选题理由安全现状1、交

4、流模块输出电压异常波动,故障时不能自动转换至备用模块。2、主用模块故障转至备用模块后，工区、车间、段不能及时发现故障模块，导致模块故障后不能及时处理。3、模块输出电压波动超限，出现大量报警信息。三、选题理由选定课题提高智能电源屏的运用质量四、现状调查序号项目件数累计件数频率累计频率1交流模块输出电压异常波动,故障时不能自动转换至备用模块 484871.6%71.6%2I、II路电源不能转换或转换时恢复信号 126017.9%89.5%3监控无显示5657.5%97%4电源转换导致信号恢复2673%100%合计67 2011年3月，QC小组成员对管内54站智能电源屏的状况进行现场调查，并统计分析

5、2010年9月至2011年3月份的运用情况，发现存在4个方面的质量问题，如下表：运用排列图做进一步分析：件数频率四、现状调查四、现状调查 1、通过以上调查表和排列图可以看出，交流模块电压输出异常波动，故障时不能转换至备用模块的故障平均每月发生6.8件，严重影响智能电源屏运用质量，必须采取有效措施进行解决 。 2、 I、II路电源不能转换或转换时“打信号”占质量问题的17.9% ，且极易引发列车“冒进（出）”信号机的安全事故，必须攻关解决。 目标11、交流模块输出电压稳定，范围控制在AC2206.6V(部分智能屏的范围为AC22010V), 发生故障时能可靠转换至备用模块。2、任一路电源异常时，

6、电源屏应可靠转换至另一路，且不能影响设备使用。目标2五、设定目标目标33、实现远程实时监测智能电源屏运用状况。 1维规要求铁路信号维护规则规定，电源屏稳压输出电压值为AC2206.6V。全段54站中，并不是所有站均有这种现象，常出问题的约有34个站。人员素质高，有多人从事电源屏维护工作10年以上，在集团技术比开武中取得过全能第一。 2相同站对比 3厂家支持4人员素质小组与各设备厂家建立了定期联系制度，经常交流设备维护经验。厂家不定期进行现场指导。六、可行性分析目标可行七、原因分析设备模块插座不良交流模块故障及电源转换故障原因分析交流模块不良模块切换继电器不良隔离变压器不良新技术、新业务培训少技

7、术措施不落实检查力度不够人员智能电源屏维修经验欠缺高稳压模块不良参数设置不适合现场实际接触不良管理环境电磁干扰雷害影响大型电磁设备影响输入电源波动外电网波动管理制度不健全设备管理不到位方法模块运输过程中受损测试方法不对导致测试受损运输方法不正确测试方法正确负载不平衡故障模块不能及时发现电源报警信息未与微监共享控制继电器不良交流接触器不良电源控制模块不良八、要因确认序号末端原因检查确认 确认人确认日期是否要因1新技术、新业务培训少工区2010年每月开展1次业务学习，每季开展1次岗位练兵。2010年还3次聘请厂家人员来区进行技术培训。唐明辉2011.3非要因2检查力度不够经检查，工区严格按怀化电务

8、段检修基地管理办法规定的要求进行年度检修整治，现场工区每月都对电源屏进行检查试验。莫胜伟2011.3非要因3参数设置不适合现场实际情况稳压模块的调整范围为213V-227V，即当输出电压低于213V或高于227V时，稳压功能才开始工作。由于调整范围较大，导致输出电压异常波动。谭敏2011.4要因4模块切换继电器不良经检查交流模块的切换继电器采用WJ176/ JQF-52/30A，该型继电器电流通过能力小，容易出现故障，且出现故障后甚至不能转至备用模块。统计的48次不良反应中，有14次因该继电器的原因导致输出电压低引起故障。 谭敏2011.4要因八、要因确认序号末端原因检查确认 确认人确认日期是

9、否要因5隔离变压器不良打开模块，对模块内部的隔离变压器进行检查测试，线间绝缘、对地绝缘良好，线圈阻值恒定。王海翔2011.4非要因6控制继电器不良经查，控制模块中的控制继电器与交流模块的继电器为同一型号继电器，当该继电器发生故障时当该继电器发生故障时，会导致I、II路电源不能转换，统计发生的12次故障，全部由此原因引起。谭敏2011.4要因7交流接触器不良从故障模块的检查情况看，没有一起是因为交流接触器不良引起的。谭敏2011.4非要因8模块插座不良经检查，模块插座采用航插，性能可靠。自2002年以来，因模块插座不良引起不良的只发生过2次。谭敏2011.4非要因八、要因确认序号末端原因检查确认

10、 确认人确认日期是否要因9模块运输过程中受损经检查，模块在运输过程中采用塑料袋包扎，再用专用的泡沫盒包装，外用特制的木箱封装后进行运输，起至防潮、防震的作用。张尚文2011.3非要因10故障模块不能及时发现经统计，共有4次模块故障转至备用模块未能及时发现，其中有2次直至备用模块也故障影响使用时才发现。王海翔2011.3要因11测试方法不对导致测试受损经了解，新模块入所后，每块均需进行测试，测试采用专用的测试组件，测试良好后才发放现场使用，从未发现测试合格的模块发往现场不能使用的情况。张尚文2011.3非要因12管理制度不健全经查，段建立了检修基地管理办法，其中严格规定了电源屏年检、整治及故障处

11、理办法，且执行良好。车间建立了设备质量管理考核办法，对电源屏的监测分析、模块管理都有严格的管理办法；在车间的问题库及月度考核中都能看出制度在严格执行。尹建程2011.3非要因八、要因确认序号末端原因检查确认 确认人确认日期是否要因13设备管理不到位查工区对每站的电源屏均建立了履历簿，记录每站电源屏的结构、年检记录、存在问题及克服情况。查设备管理系统中，对模块的对位、发放、返厂修等均有详细的记录。尹建程2011.3非要因14雷害影响各机械室均设置的系统防雷，且每次打雷后，现场工区均会对防雷元件进行全面检查测试，管内电源屏未发生过雷击造成故障的情况。王海翔2011.4非要因15大型电磁设备影响经调

12、查，各站机械室5Km范围内未发现大型厂矿企业，无大型电磁设备。谭敏2011.4非要因16外电网波动经检查，我段地处山区，供电质量不高，但与供电部门沟通后，供电电源的波动范围、频率、相位等均符合部颁标准。且非智能屏从未有过问题。弋丹2011.4非要因17负载不平衡经查，车站的大功率用电设备（如空调）与通信、信号设备在接入电网时，未考虑负载平衡配置问题，调查发现有13个车站存在外电网负载不平衡的问题。唐明辉2011.4要因九、制定对策序号要 因对 策目 标措 施地点负责人计划完成时间1模块切换继电器不良更换为新型继电器模块不良或故障后能可靠切换至备用模块将原WJ176/JQF-52/30A型继电器

13、改为BAOJI/JQX-40F-2Z/40A型继电器各站王海翔2011.62稳压参数设置不适合现场实际重新调整模块的稳压范围模块自动调整电压时保证不超标根据湘西山区外网电压偏高且波动较大的状况，将稳压模块输出范围由原213V-227V调整为213V-220V。 各站谭敏2011.7九、制定对策序号要 因对 策目 标措 施地点负责人计划完成时间3控制继电器不良更换为新型继电器任一路电源异常时，能可靠转换至另一路电源将原WJ176/JQF-52/30A型继电器改为BAOJI/JQX-40F-2Z/40A型继电器各站王海翔2011.64故障模块不能及时发现将故障信息纳入微机监测当模块发生故障时，报警

14、信息能送至微机监测分析终端将智能电源屏开关量纳入微机监测系统，全面实现智能电源屏的远程监测功能，及时发现模块报警与故障情况。 各站禹洪2011.115电网负载不平衡将负载进行分离各相负载基本平衡将空调、照明、电源屏等用电设备按功率进行分配，基本作到各相负载平衡。各站莫胜伟2011.5十、对策实施 由于要因1与要因3的措施均为“将原WJ176/JQF-52/30A型继电器改为BAOJI/JQX-40F-2Z/40A型继电器”，故将两要因的对策实施合并执行，具体实施情况如下：实施一：将原WJ176/JQF-52/30A型继电器改为BAOJI/JQX-40F-2Z/40A型继电器十、对策实施实施前：

15、1、交流模块中的 WJ176/JQF-52/30A型继电器是实现输出和主备模块自动切换功能的主要设备，主用模块的输出经过备用模块内继电器的落下接点。该型继电器电流通过能力小，而接点又长期通过较大电流，所以经常发生接点接触不良的故障，导致输出电压低（只有100多伏）。又由于主用模块输出未完全切断，因此不能转至备用模块。2、电源控制模块中的控制继电器采用的也是J176/JQF-52/30A型继电器，当继电器接点接触不良时，电源控制模块的转换条件未形成，导致模块不能可靠转换（不能转换或转换恢复信号）。十、对策实施实施过程：继电器接点的电流通过能力与接点片的接触方式、接点材质、接触压力有关。根据弱电接

16、触理论，接点的接触电阻由收缩电阻和表面膜电阻组成，收缩电阻取决于材料本身的电阻率和接触的面积。根据计算，收缩电阻与接触面积呈反比，接触面积越大，收缩电阻值越小，而表面膜电阻与接点的表面状态有关。接点压力较小时，膜电阻占主导地位，压力大时，以接触电阻为主。经测量，接点压力对接点电阻的影响如图所示。随着压力的不断增大，电阻值以先快后慢的方式下降：压力从50m N增大至200 mN时，电阻急剧下降，之后下降幅度趋缓，压力达到300mN以上时逐渐趋于稳定，压力大于400mN时接触电阻基本无变化。十、对策实施接点压力与接触电阻之间的关系图项目WJ176/JQF-52/30ABAOJI/JQX-40F-2

17、Z/40A接点直径3mm4.5mm接点材质铜合金银合金接点压力300mN450mN十、对策实施两种接点片状态对比表十、对策实施WJ176/JQF-52/30A继电器的额定通过电流为30A，接点直径为3mm，材质为铜合金，接点压力为300mN，接点长期通过大电流，容易造成接点电阻不断增加，甚至会造成接点熔化粘连，继电器失去正常通断能力，造成转换功能失效。BAOJI/JQX-40F-2Z/40A继电器的额定通过电流为40A，接点直径为4.5mm，接点材质为银合金，接点压力450mN，很好地克服了WJ176/JQF-52/30A继电器的缺点。十、对策实施两种接点片的对比图十、对策实施基于以上理论及测

18、试结果，决定将WJ176/JQF-52/30A型继电器改为BAOJI/JQX-40F-2Z/40A型继电器。经与厂家共同协商，决定先对铜仁站ATS模块、BX-E系列模块中的继电器进行试验性更换。考虑到天窗时间及便于充分试验，对两种模块分两次进行更换，并于6月2日、6月3日分别对BX-E系列模块和ATS模块中的继电器进行了更换。更换后经带载反复转换试验，确认效果良好。其后共对24站模块的继电器器进行了更换。 原继电器故障后的继电器采用的新型号继电器 1、将使用WJ176/JQF-52/30A型继电器的模块施加20A电流负载并进行主、备倒换试100次，测试接点电阻75毫欧，相比试验前增加25毫欧。

19、 对BAOJI/JQX-40F-2Z/40A型继电器进行同样试验，接点电阻45毫欧，与试验前无变化。十、对策实施型号试验前接点电阻试验后接点电阻试验人WJ176/JQF-52/30A50m75m向琼BAOJI/JQX-40F-2Z/40A45m45m向琼实施效果十、对策实施 2、自更换模块内继电器以来的8个多月时间内，未发生过一起电源不能转换的情况，也未发生过因继电器不良导致交流模块故障的情况。实施效果十、对策实施 实施过程：无触点稳压电源器基本稳压原理：主要由主回路，取样、比较、保护电路，逻辑电路三部分构成，在主回路采用电压补偿技术，使各线性变压器的升压、降压、直通等不同状态和组合来实现稳压

20、。1无触点稳压电源主回路工作原理，如图1所示。电源采用三个变压器次级串联的方式，将三个变压器的次级电压串在输入电压与输出电压之间，通过改变变压器次级电压与输入电压之间的相位关系，使得变压器次级电压与输入电压或为相加或为相减的关系，实施二：根据湘西山区外网电压偏高且波动较大的状况，将稳压模块输出范围由原213V-227V调整为213V-220V。 十、对策实施以使输出电压保持在220V3%的范围内。三个变压器的初级通过可控硅组合全桥接在输出电压V0 上，通过控制双向可控硅的导通与关断，来改变变压器次级电压的相位。三个变压器的变比n的关系为n1:n2:n3= 1:2:4，例如3%、6%、12%，或

21、者5%、10%、20%。通过调整各个变压器的升压、降压或直通等状态，使输出电压在规定的精度和范围内保持稳定。三个变压器与八个双向可控硅组成组合全桥电路，如补偿级数（补偿变压器个数）为M，则可控硅数目为：2（M+1），输出电压变化数为：2（M+1）-1。变压器T1的变比决定了输出电压的稳定精度。图1 无触点补偿式稳压原理十、对策实施 2取样、比较、保护电路工作原理，如图2所示。 D3、R4、R5、R6构成输出电压取样电路，由电位器R5的中心点提供给比较器IC2A、IC2B的同相输入端。电位器R9的中心点提供比较器IC2A-2脚高限比较电压。电位器R12的中心点提供比较器IC2A-6脚低限比较电压

22、。输出电压正常时，比较器IC2A-1脚输出为低电平，IC2B-7脚输出为高电平。当输出电压偏高时，IC2A-1脚输出变为高电平，输出电压偏低时，IC2B-7脚输出变为低电平。1脚和7脚的电位变化，作为控制电平，送往逻辑电路部分，去打开计数器的“允许计数”控制门及控制计数器的加、减操作。十、对策实施十、对策实施图2 取样、比较、保护原理图十、对策实施 3逻辑电路工作原理，如图3所示。 包括“允许计数”控制、“加、减计数”控制、计数器、译码器、驱动和光耦输出等电路。每80ms一个计数脉冲加在计数器的CP端，但只有当比较器IC2的1脚和7脚的控制电平到来后，由逻辑电路控制计数器进行加计数或减计数、计

23、数器的状态送到译码器译码，再经过驱动电路和光电耦合器去驱动双向可控硅。图3 逻辑电路原理图十、对策实施 因管内各站外网电压偏高且波动较大，电压幅值变化在170多伏至260多伏之间，造成稳压输出电源极不稳定，如图4所示。经过与设备厂家共同分析探讨，针对管内外网质量及输出情况决定对稳压器进行改造，通过改变无触点稳压器内部比较电路中R9、R12参数，即改变稳压调整上、下值，由原输出范围213V-227V调整为213V-220V，从而实现稳压器输出稳定。 首先QC小组成员会同厂家技术人员一起对稳压控制板按以上改造方案在厂家进行反复试验，确认方案可行性。并于2011年3月在观音岭站更换改造后的稳压器电路

24、板进行验证，效果较为明显，如图5所示。7月份逐一到现场对剩下的站全部进行更换 。整治前曲线经过改造后，稳压模块输出的电压曲线平稳，几乎接近直线，达到了目的。整治后曲线实施效果十、对策实施 实施过程：智能电源屏模拟量（输入、输出电源电压、电流值）、开关量（电源模块、主要器材部件、防雷单元工作状态）均通过RS485接口上传至微机监测系统，但微机监测系统只对模拟量监测，而对开关量未监测，不能实现实时监测电源屏开关量，不利于工区、车间、调度指挥中心及时发现设备工作状态和故障信息，从而丧失问题处理的最佳时机。监测网络拓扑图如下： 实施三：将智能电源屏自诊断、报警信息等开关量纳入微机监测系统，全面实现智能

25、电源屏的远程监测功能，及时发现模块报警与故障情况。 十、对策实施服务器站1：智能电源屏站2：智能电源屏站N：智能电源屏工区级微机监测分析机微机监测站机微机监测站机微机监测站机车间级微机监测分析机调度级微机监测分析机微机监测网络拓扑图 联系电源屏厂家，获取开关量协议文本，再与微机监测厂家一道修改微机监测软件，实现了对电源屏自诊断、报警信息开关量实时监测。这一措施于2011年12月实施完毕。十、对策实施攻关后微监报警信息(试验)经检查、试验，当任一车站的电源模块发生故障后，故障信息立即反馈到站机中，在工区、车间、调度指挥中心的任一微机监测终端均能发现故障信息，并据此采取相应的措施。 实施效果十、对

26、策实施十、对策实施 实施过程：空调、照明等用电设备的不均衡挂接，导致电网三相负载不平衡。供电变压器均为星形连接，等效不平衡电路如下图：实施四：将空调、照明、电源屏等用电设备按功率进行分配，基本做到各相负载平衡由于负载不平衡，则中性点电压不为0，即：三个相电压也不对称，即：作向量图：十、对策实施十、对策实施 由以上分析可以看出，在电网负载不平衡情况下，将产生较大幅值的负序电流分量，而负序电流分量与正序开关函数的乘积以及正序电流与负序开关函数的乘积将使得电路中产生二次谐波，二次谐波与基波开关函数的乘积进而产生三次谐波。如此反复，电网中将产生大量非特征谐波量，大量的低次谐波将引起电网电压的畸变。 经

27、调查统计，有13站运转室内大功率负载与信号、通信使用同相电源。当外电网单相负载过重，就会导致该相电源瞬间过流，供电电压突变下降，电网电压波形畸变（如图：见整治前波形图），挂接的信号电源相电压在瞬间低于105V左右，此时控制模块内的220V交流接触器处于释放临界值，交流接触器将出现交替吸合与断开现象，输出出现断流，机械室内部分继电器释放，导致信号恢复。当一路外电网挂接的信号电源相电压远低于105V时，本路电源控制模块自保护，切断电源引入，如这时另外一路电源供电部门停电检修或故障，则导致信号恢复。 2011年5月，会同供电部门对13站电网负载设备进行整治和调整，做到一路（主用）电源给通信、信号专用，将大功率用电设备和通信、信号设备根