一种便携式直流测试箱

技术领域

本发明涉及一种便携式直流测试箱，适用于对GZDW-6直流屏的电源模块K2B10L、绝缘监测单元PM2J、交流监测单元PM2A、电池巡检单元PM2B、直流监测单元PM2D的测试。

背景技术

作为城市轨道交通直流供电的第一道保障，GZDW-6直流屏安全可靠、性能稳定，对地铁轨道交通的运营安全起到了举足轻重的作用。

例如，GZDW-6直流屏在上海地铁轨道交通现场已经有几十年的运用，使用量大，运行年限长，使用频率高，一些GZDW-6直流屏模块的故障在所难免。目前，GZDW-6直流屏各模块的检修检测主要是离线进行的，对于电源模块K2B10L、绝缘监测单元PM2J、交流监测单元PM2A、电池巡检单元PM2B的故障检修，由线路值班人员用备品更换疑似故障的单元模块后，运送到检修的工作室，工作室人员判定故障并检修完成后，重新投入使用；如故障未完全修复，还需返修。一整套流程下来，耗费大量的时间和精力。

为改善GZDW-6直流屏各模块的故障检修，提高GZDW-6直流屏故障检修效率，亟需搭建一台便携式的直流测试箱，解决现场检测和离线监测GZDW-6直流屏各模块这一盲区，打开技术缺口，为一线运营维护和工作室离线维修提供全新的测试手段。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种便携式直流测试箱，适用于对GZDW-6直流屏的电源模块K2B10L、绝缘监测单元PM2J、交流监测单元PM2A、电池巡检单元PM2B、直流监测单元PM2D进行现场测试，提高故障检修的效率。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供一种便携式直流测试箱，该测试箱用于对直流屏进行现场测试，便携式的箱体内设有：

测试底座，供直流屏待测的多个单元模块对应插入；

若干接插排和端子排，提供端口及接线，将直流屏的单元模块与测试箱的以下各种器件进行连接；

PLC，对直流屏进行控制；

测试用的表计，用于采集单元模块的电流和/或电压；

人机交互界面，用于对单元模块的工作状态进行显示；

隔离变压器，用于交流电压的等级转换；

开关电源，用于交直流电压转换；

输入到测试箱的第一交流电压，连接隔离变压器的初级，还供给直流屏；隔离变压器将第一交流电压转换为第二交流电压，通过隔离变压器的次级分别供给开关电源、PLC和其中一部分测试用的表计；开关电源将第二交流电压转换为直流电压，供给人机交互界面和另一部分测试用的表计。

可选地，所述直流屏是GWDZ-6直流屏；

待测的单元模块包含：电源模块K2B10L、绝缘监测单元PM2J、交流监测单元PM2A、电池巡检单元PM2B、直流监测单元PM2D。

可选地，外接AC380V电源的第一航空插头XS3，通过第一3P开关K1接入端子排X0的端口X0-1、X0-2、X0-3；

端子排X0的端口X0-1与端口X0-10、X0-11、X0-12连接，端口X0-2与端口X0-7、X0-8、X0-9连接，端口X0-3与端口X0-4、X0-5、X0-6连接；

通过端子排X0将三相输入的AC380V，分为三路供向下级：

第一路通过端子排X0的端口X0-4、X0-7、X0-10，接入隔离变压器的初级；

第二路通过端子排X0的端口X0-5、X0-8、X0-11接至第二3P开关K2，通过第二3P开关K2接给为电源模块K2B10L供电的第二航空插头XS4；

第三路通过端子排X0的端口X0-6、X0-9、X0-12接至第一接插排XS1的端口XS1-1、XS1-2、XS1-3，用于为交流监控单元PM2A提供监测信号。

可选地，隔离变压器将初级送入的AC380V转换为AC220V从次级输出，接入端子排X0的端口X0-13、X0-14，端口X0-13再与端口X0-17、X0-18连接，端口X0-14再与端口X0-15、X0-16连接，将AC220V分为两路供向下级；

一路通过端子排X0的端口X0-16、X0-18，向PLC提供工作电源，并接入开关电源的输入端；

另一路通过端子排X0的端口X0-15、X0-17，向多功能表供电，并接往第一接插排XS1的端口XS1-5、XS1-6为被检测的绝缘监测单元PM2J、或交流监测单元PM2A、或电池巡检单元PM2B供电；所述多功能表用于检测各单元模块的电压及电流。

可选地，检测交流监测单元PM2A时，通过第一接插排XS1的端口XS1-5、XS1-6为交流监测单元PM2A供给AC220V工作电源；

所述交流监测单元PM2A接收来自第一接插排XS1的端口XS1-1、XS1-2、XS1-3的AC380V交流监测信号；所述交流监测单元PM2A输出的信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给人机交互界面来显示交流监测单元PM2A的工作状态。

可选地，第二航空插头XS4连接直流屏的电源模块K2B10L为其提供AC380V的工作电源；电源模块K2B10L工作正常时，输出的DC220V通过第二航空插头XS4送回测试箱，将DC220V接入端子排X0的端口X0-19、X0-20，端口X0-19与端口X0-21连接，端口X0-20与端口X0-22连接，端口X0-21、X0-22流出DC220；

端口X0-19、X0-21所在的导线，和端口X0-20、X0-22所在的导线之间，连接多功能表的电压侧来测量输出电压；

端口X0-21之后的导线上串联有陶瓷电阻、电流表或多功能表的电流侧来测量电源模块K2B10L的输出电流；

端口X0-21、X0-22输出的DC220V，通过空气开关K3接入第一接插排XS1的端口XS1-8、XS1-9，用于为绝缘监测单元PM2J提供监测信号。

可选地，检测绝缘监测单元PM2J时，通过第一接插排XS1的端口XS1-5、XS1-6为绝缘监测单元PM2J供给AC220V工作电源，通过第一接插排XS1的端口XS1-8、XS1-9、XS1-10给绝缘监测单元PM2J提供DC220对地信号；所述绝缘监测单元PM2J输出的信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给人机交互界面来显示绝缘监测单元PM2J的工作状态。

可选地，开关电源的输出端输出DC24V，接入端子排X0的端口X0-23、X0-24，端口X0-23与端口X0-25、X0-26连接，端口X0-24与端口X0-27、X0-28连接，分两路供向后级：

一路通过端子排X0的端口X0-26、X0-28作为人机交互界面的工作电源；另一路通过端子排X0端口X0-25，X0-27输出DC24作为电流表的工作电源，并接入第二接插排XS2的端口XS2-9、XS2-10，用于为电池巡检单元PM2B提供监测信号；所述电流表用于测量电源模块K2B10L的输出电流或用于构建短路测试回路。

可选地，检测电池巡检单元PM2B时，通过第一接插排XS1的端口XS1-5、XS1-6给电池巡检单元PM2B供给AC220V工作电源，电池巡检单元PM2B接收第二接插排XS2的端口XS2-9、XS2-10的DC24V电压信号；所述电池巡检单元PM2B输出的信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给人机交互界面来显示电池巡检单元PM2B的工作状态。

可选地，PLC的通讯端口分两路，一路与人机交互界面的通讯端口相连，将测试数据显示在人机交互界面；所述人机交互界面包含触摸屏；

另一路与端子排X0的端口X0-29、X0-30使用485导线相连，X0-29、X0-30连接第二接插排XS2的端口XS2-1、XS2-2，作为模块信号输入端口来连接被检测的绝缘监测单元PM2J、或交流监测单元PM2A、或电池巡检单元PM2B，用于进行模块单元的通讯功能测试；端子排X0的端口X0-31、X0-32、X0-33作为公共地，与箱体的外壳相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、体积小、重量轻、更便携；

市场上能采购的测试台为固定式，其体积大，重量动则几百斤，而本发明的便携式直流测试箱为50斤左右，体积为500mm*400mm*400mm，便于携带。

2、节约了采购成本；

以一台凯华电源国产直流屏测试台为例，需要5万元人民币；而本发明的便携式直流测试箱仅需两千余元人民币，节省采购成本约4.8万元，大大降低了成本。

3、缩短了抢修时间；

抢修时，原先把故障直流屏模块从现场送至维修基地需要大约60分钟至半天；使用便携式直流测试箱后，到达现场只需大约30至60分钟，大大缩短了抢修时间。

4、提高检修效率

原先工作室修复好的直流屏模块需要交由线路运行部门送至现场测试电气功能和通讯功能，该流程需要大约2～3天，且工作室无法测试通讯功能；使用便携式直流测试箱后，模块修复完成直接上机测试，只需10分钟即可完成电气功能和通讯功能的监测，极大提高了检修效率。

附图说明

图1是本发明所述测试装置的测试箱电路原理图；

图2是测试箱电路接线图；

图3是测试箱多功能表、PLC接线图；

图4是测试箱电流表接线图；

图5是测试箱人机交互界面HMI接线图；

图6是测试箱端子排X0接线图；

图7是测试箱测试电源模块K2B10L接线图；

图8是测试箱测试绝缘监测单元PM2J接线图；

图9是测试箱测试电池巡检单元PM2B接线图；

图10是测试箱测试交流监测单元PM2A接线图；

图11是测试箱测试直流监测单元PM2D接线图。

具体实施方式

如图1、图3所示，本发明提供的一种便携式直流测试箱，设有对应于直流屏5种模块的测试底座，可以连接电源模块K2B10L、绝缘监测单元PM2J、交流监测单元PM2A、电池巡检单元PM2B、直流监测单元PM2D来进行测试。

本发明的测试箱，在箱体内集成有多功能表计，配有测试导线，可在维修现场测试模块内部测试点及输出的电流电压，以便快速判断模块单元的故障地点和工作状态。测试箱还设置电源指示灯、电压测试表计、电流测试表计和监测单元工作时的信号输出排等。

示例地，在测试箱的箱体内，设有用于控制GWDZ-6直流屏的PLC(本例为HC40X型)，用于显示各单元工作状态及报警的人机交互界面HMI(本例为一触摸屏)；用于提供AC380/AC220电压等级转换的隔离变压器；用于提供AC220/DC24交直流转换的开关电源；用于显示电流电压的多功能表计(0～600V、0～10.00A；本例使用三个双显直流电压电流表)、一个电流表计(0～3.000A)；用于外接电源模块K2B10L的3相航空插头一个、外接监测单元的接插排两个。

接插排XS1的各端口，在图中以XS1-a表示，接插排XS2的各端口，在图中以XS2-b表示，a和b分别为对应的端口号。端子排X0的各端口，在图中以X0-c表示，c为对应的端口号。

如图6所示，端子排X0的1、2、3端口为AC380进线，端口1与端口10、11、12连接形成并联的三路，端口2与端口7、8、9连接形成并联的三路，端口3与端口4、5、6连接形成并联的三路。三相输入在端子排中分为三路供向下级；第一路通过端子排X0的端口4、7、10接入隔离变压器T1初级，第二路通过端子排X0的端口5、8、11接至3P开关K2；第三路通过端子排X0的端口6、9、12接至接插排XS1的1、2、3端口。

AC220接入端子排X0的端口13、14，端口13再与端口17、18连接形成并联的两路，端口14再与端口15、16连接形成并联的两路。即，AC220V分为两路供向下级；一路通过X0端口16、18向PLC提供工作电源，并接入开关电源T2的输入端；另一路通过端子排X0端口15、17向多功能表计供电，并接往接插排XS1的5、6端口。

DC220V接入端子排X0的端口19、20(分别对应正负极)，接至电源模块K2B10L；端口19还与端口21连接，端口20还与端口22连接，从端口19、20流出DC220至接插排XS1。

DC24V接入端子排X0端口23、24，端口23再与端口25、26连接，端口24再与端口27、28连接，分两路供向后级。一路通过端子排X0端口26、28作为人机交互界面HMI的工作电源；另一路通过端子排X0端口25、27输出DC24作为电流表工作电源，并接入接插排XS2的端口9、10。

端子排X0的端口29、30使用485导线相连，用作信号输出；端子排X0的端口31、32、33作为公共地，与外壳相连。

本发明的测试箱在开机前，需使用航空插头XS3外接AC380V电源、合上总开关，开始测试。测试完相应的单元模块后，将各电源输出开关断开，再关断总开关，拔出航空插头XS3，关机完成。

三相输入分两路一路接隔离变压器、一路外接航空插头供给K2B10L；隔离变压器的次级分别供给开关电源、PLC及多功能表计；开关电源次级输出供给HMI及电流表计。

如图2、图6所示，本测试箱外接AC380V电源，航空插头XS3通过3P(3极)开关K1(总开关)，一路接入端子排X0的端口1、2、3，另一路通过端子排X0的端口4、7、10接入隔离变压器T1初级，隔离变压器T1将初级送入的AC380V转换为AC220V从次级输出，接入端子排X0的端口13、14，端口13再与端口17、18连接，端口14再与端口15、16连接，AC220V一路通过端子排X0的端口16、18接入开关电源T2的输入端，并向PLC提供工作电源(图3)；开关电源T2输出端输出DC24V，接入端子排X0端口23、24，端口23再与端口25、26连接，端口24再与端口27、28连接，分两路供向后级。

如图3、图6所示，AC220V的另一路通过端子排X0端口15、17向三个多功能表计供电，并接往接插排XS1的5、6端口(见图8～图10)，用于检测监控单元PM2A/PM2B/PM2J时，给模块供电。

如图4、图5、图6所示，开关电源T2输出端输出DC24V，接入端子排X0端口23、24，端口23再与端口25、26连接，端口24再与端口27、28连接，分两路供向后级。一路通过端子排X0端口25、27输出DC24作为电流表的工作电源，该电流表可用于构建短路测试回路；另一路通过端子排X0端口26、28作为人机交互界面HMI的工作电源，PLC与人机交互界面HMI通讯端口相连，将测试数据显示在HMI界面上。

如图6、图7所示，通过端子排X0的端口5、8、11接入3P开关K2，从该2P开关K2接给为电源模块K2B10L供电的航空插头XS4，来控制提供给电源模块K2B10L的工作电源AC380V。如果电源模块K2B10L工作正常，会输出DC220V通过航空插头XS4返送回箱体，DC220V接入端子排X0的端口19、20，端口19再与端口21连接，端口20再与端口22连接，从端口19、20流出DC220，流入端口21、22，在导线上并联一多功能表的电压侧来测量输出电压，后在端口21的导线上串联一个陶瓷电阻和一个电流表(或多功能的电流侧)来测量电源模块K2B10L的输出电流，最后接入空气开关K3，由K3连接接插排XS1的8、9端口，输出DC220。

直流屏主控单元PLC的通讯端口分两路，一路与人机交互界面HMI通讯端口相连，将测试数据显示在HMI界面上；另一路与X0的端口29、30使用485导线相连，X0的端口29、30连接插排XS2的1、2端口，进而可连接待监测的单元PM2B/PM2J/PM2A等作为模块信号输入端口，测试模块通讯功能。

测试箱的多个插排，适于测试不同类型的待测直流屏监测单元；各插排的接点接线与所插入的待测直流屏监测模块相匹配；各插座的部分接点在测试装置内部相连，使测试装置上的表计得以共用，对所插入的待测直流屏监测模块的测试情况进行表示。

如图6、图8所示，通过接插排XS1的5、6端口给绝缘监测单元PM2J供给AC220V工作电源，通过接插排XS1的8、9、10端口给绝缘监测单元PM2J提供DC220对地信号，再由PM2J输出信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给HMI显示PM2J工作状态。

如图6、图9所示：通过接插排XS1的5、6端口给电池巡检单元PM2B供给AC220V工作电源，电池巡检单元PM2B接收接插排XS2的9、10端口的DC24V电压信号，再由PM2B输出信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给HMI显示PM2B工作状态。

如图6、图10所示，通过接插排XS1的5、6端口给交流监测单元PM2A供给AC220V工作电源，交流监测单元PM2A接收接插排XS1的1、2、3端口的AC380V交流信号，再由PM2A输出信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给HMI显示PM2A工作状态。

如图6、图11所示，通过接插排XS1的5、6端口给直流监测模块PM2D供给AC220V工作电源，直流监测模块PM2D接收XS1的8、9端口的DC220V信号，再由PM2D输出信号以485信号形式传输给PLC，由PLC通讯给HMI显示PM2D工作状态。

综上所述，本发明的测试装置，对多种直流屏模块进行电气特性、通讯状况、故障情况的测试，有效地提高检修效率，并节约成本。

本发明解决了对直流屏各模块单元进行现场检测这一盲区，打开技术缺口，为一线运营维护提供全新的测试手段，现场出现故障后能第一时间判定直流屏各模块的好坏，查明故障原因，缩短抢修时间，提高工作效率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。