中国标准化动车组辅助供电系统故障的分析处理

苏俊连周捷段一凡韩月桥崔磊

摘要：在中国标准化动车组的调试和运营过程中，需要首先解决供电系统故障。该故障是整个动车组辅助供电系统研究领域需要重要研究的课题。采取针对性策略解决动车组的电气故障是需要解决的主要问题。对此，动车组调试和售后相关技术人员需要提高自身的综合素质和专业水平，进一步掌握动车组安全运行的基本技能。为此，本文依据中国标准化动车组辅助供电系统故障作为入手点，分析了动车组牵引辅助系统继电器等相关故障成因以及排查方式，通过事故案例提出供电系统故障解决的研究策略，从而为我国标准化动车组辅助供电系统的故障分析提供借鉴价值。

关键词：动车组辅助供电系统；接触器；控制继电器；故障分析方法

现阶段，动车组的辅助供电系统占据整个动车组的核心，也就意味着辅助供电系统在动车组系统中占据重要的地位。由于辅助变流器电源是依据牵引变流器中间直流环节提供电力，如果供电系统一旦发生故障，将会影响整个动车组的正常运行。辅助变流器的电力来源是牵引变流器的直流电转换为交流电，进而为辅助供电系统提供电源。为此，需要对辅助供电系统的功能和理论展开系统学习，使工作人员能够充分掌握和了解供电系统的工作原理，研究辅助供电系统是否处于正常工作模式。对此，辅助供电系统实施故障检测，为工作人员提供理论依据，保证动车组的安全运行。

一、针对于辅助供电系统的基本功能分析

中国标准化动车组辅助供电系统主要是由四部分构成：即辅助变流器部件、充电机部件、蓄电池部件、应急逆变器部件等。根据每台辅助变流器的输出功率，实现不同的功能。一般情况下，动车组辅助供电系统的辅助变流器，可以输出同相位的电源，进而实现并网供电的输电原则。

在地面三相电源上可以为动车组辅助负载提供电源支撑。另外动车组的外接插座可以与受电弓设备形成连锁机构。也就意味着外部电源为动车组进行供电时，受电弓设备不能完成升空操作。除此之外，对于辅助变流器设备、充电机设备、蓄电池设备等，需要严格按照车辆运行安全技术指标，规避安全风险，并根据故障事件的数据，通过以太网总线传输到控制终端。由控制终端的设备控制单元，读取故障数据，为后续的维修提供理论依据[1]。

在列车过分相位的层次分析，如果运行速度一旦大于80km/h，其内部的辅助供电系统会在牵引变流器电路的牵引下，使牵引电机发出转换效应，进而使三相交流电继续提供给辅助系统。另外在中国标准动车组的速度满足80km/h的情况下，也能够通过自身的功能相辅助系统进行供电高速度，一旦低于50km/h则自动退出发电模式。供电低压系统的电源是通过供电母线提供，其内部的充电器设备，可以由交流电转换成直流电。借助母线并网供电原则，为内部蓄电池组进行充电，同时也需要保证内部设备的低压供电[2]。

二、针对于辅助供电系统内部设备工作原理作出分析

由于中国标准动车组辅助供电系统所涉及的环节较多。在辅助变压器上，该部件由多个构件组成，比如辅助逆变器设备、辅助变压器设备、传感器设备、接触器设备等。在辅助变压器工作过程中，其直流侧一端和主变压器之间形成并联回路，进而基于逆变原理，经过辅助变压器处理可以输出稳定的电流。另外，辅助变压器可以通过并联的原则，为内部的设备提供电力支撑，进一步增强系统的稳定性和可靠性。在电机制动反馈能量上分析，该部分能够保证辅助逆变器处于正常的工作模式下。

辅助变流器的工作原理是主要依据水冷散热作用，其内部具有水冷系统。系统主要包括五个部件：水泵部件、膨胀水箱部件、热交换器部件。模块散热器部件、冷却风机部件。通过多个部件的整合，能够实现辅助变流器的基本功能。目前中国标准化动车组辅助变流器分为两种型号。辅助逆变模块的工作原理是依据牵引变流器，利用接触器中间的直流回路，把中间直流电变成三相交流电，能够为辅助系统进行供电[3]。

除此之外，在辅助变流器经过三相交流电时，能够作为充电机的输入设备，而且每个功能模块的内部不会经过整流、滤波等相关设备，也能够得到可控的直流电。

在充电机设备上分析，充电机设备是有两个功能模块构成，而且每个功能模块都有固定的输出功率。一般来说，充电机对于规定的额定输出在30kW。充电器的两个功率模块，能够分别作用于一组蓄电池，与此同时，对于低压负载输出线并联输出。列车蓄电池系统设计领域上，采用冗余设计模式，以充电机设备的输出接口进行连接，进一步为全车的应急负载提供电力支撑。

三、针对于中国标准动车组辅助供电系统故障分析处理

（一）简述中国标准动车组辅助供电系统故障分析

由于动车组供电系统内部任何微小的故障都会进一步限制列车牵引力的失效，严重情况将影响列车的正常运营。为此，对辅助供电系统故障的研究需要快速判断故障，进而采取应急措施排查故障点，以保证动车组的正常运行。现阶段，供电系统故障主要分为以下三大类。

（1）软件故障

存在软件上线版本号存在不匹配的问题，或者是软件本身故障不稳定，所引发的一系列故障问题。在软件故障发生的过程中存在普遍性和隐蔽性，而且对于软件故障的处理方式，可以通过加强软件管理的方式，严格核对软件应用清单，进一步保证软件版本的正规性。如果是软件自身存在的故障问题，就需要根据实际运营的情况，对于软件的基本功能通过代码编写进行修改bug，可以有效地解决软件故障问题[4]。

（2）接线类故障

由于在系统装配的各个阶段会受到其他因素的影响,导致接线混乱等接线路故障。此类接线类故障，在系统调试阶段都能够及时发现并得到有效处理。比如设备通讯质量不佳，导致通讯设备出现故，严重情况将会导致通讯数据出现丢失的问题，主要原因是通讯线路插头接线出现错误。

（3）零部件的稳定性差或接触不良等问题

该类故障在整个供电系统运行调试阶段较难发现，而且在检测中存在较大的偶然性，是整个动车组质量控制的难题。为此，需要根据故障作出细致的研究和分析，进一步保证动车组处于安全运行阶段。

（二）常见的案例故障以及分析处理

（1）故障案例1：ACU设备无法启动故障

首先，观察故障的现象，现象为：当动车组在正常启动时，ACU设备在通过供电之后无反应，而且ACU设备接触器显示设备出现运行异常；其次，分析故障产生的原因，通过对系统的排查，发现动车组的牵引变流器内部的供电接触器存在问题，无法及时的反馈信号，进一步导致控制板卡故障、接触点接线故障等；然后，检测牵引变流器的主触点是否可以工作，若辅助触点不工作，则说明触点之间的连接存在问题，出现了未固定导致脱落；最后，重新安装主触点与辅助触点的连接机构[5]。

（2）故障案例2：ACU设备内部变压器的温度故障

观察故障的现象，现象为：发现内部电容上的插头没有安装，此插头是连接内部温度检测电路，之后通过快速的定位故障点，可以采取将ACU内部电容上的插头安装后故障解决。

总结：综上所述，在动车组辅助供电系统设备的故障分析上，由于辅助供电系统设备是一种精密性较高的大功率机电系统，所以整个电气线路的要求较高。特别是在整个供电系统的电路连接上均采用闭环控制，为此采用电脑软件及时检测功能，进而判断故障原因。在故障分析过程中，利用辅助供电系统功能逻辑图的逻辑关系分析和验证。另外可以动车组辅助供电系统接触器故障作出分析，保障动车组辅助系统设备的正常运行。

参考文献：

[1]赵峰,李渊琴,高锋阳.动车组辅助供电系统健康状态评估[J].铁道科学与工程学报,2019,16(03):31-39.

[2]刘永利,纪东岳,张宁.电气化铁路接触网故障分析及防范措施[J].山东工业技术,2019,282(04):52.

[3]蔡梅华,许明磊,佘丰.品管圈活动在我院检验科全自动标本处理系统故障管理中的应用[J].中国医疗设备,2019,34(01):180-183.

[4]杜力,王祯.一起小电流接地系统多重故障的分析[J].农村电气化,2019(2).

[5]王红红,熊剑.基于矩阵变换器的动车组辅助供电系统[J].工业技术创新,2018.