车载电压互感器是高速动车组上不可或缺的重要高压电气设备,具有接触网网压测量、功率测量和计量保护等功能。近3年据北京、沈阳等多个动车段动车组运行统计,同比前5年车载电压互感器发生炸裂等故障占比较大,既而引起电压互感器铁心烧毁,严重时导致供电所跳闸,造成列车途停等运行事故。通过以下横向、纵向相比,得出车载电压互感器更容易遭受过电压的冲击。其一,相比电网很少遭受操作过电压的冲击,动车组频繁的过分相与起停导致产生的操作过电压对车载电压互感器影响很大。其二,相比以前韶山型系列等机车采用压缩空气开关,现动车组均采用真空断路器,速度更快,在过分相中由真空断路器引起的操作过电压幅值更大。经研究表明动车组频繁遭受过分相过电压的冲击是导致车载电压互感器发生故障的主要原因。因此,研发高速动车组车载电压互感器的在线故障监测装置,对运行中的电压互感器进行在线监测和预警显示,为判断其可靠性提供定性分析的依据,提高牵引供电系统的稳定性,同时对于降低机故和保障铁路运输安全意义重大。本文首先对车载电压互感器在线故障监测装置进行建模。对电压互感器进行监测,常见的是通过监测其二次侧电压来实现。但是当电压互感器发生故障导致铁心饱和时,其二次侧电压可能发生畸变,存在非线性失真,故通过二次侧电压对其监测可能出现偏差。因此本文所设计的电压互感器的物理监测模型是在不影响一次侧绕组精度的前提下,通过从一次侧绕组末端并联一小部分线圈做一个并联抽头电压,一次侧并联抽头电压与一次侧电压始终呈线性关系,实现对电压互感器的监测。然后,通过动车组过分相产生的过电压,对电压互感器物理监测模型进行理论分析和计算,结合Matlab/Simulink针对动车组过分相进行仿真模型的搭建,通过仿真分析验证车载电压互感器物理监测模型的准确性与合理性。最后,设计了一套基于DSP控制器车载电压互感器在线故障监测装置。确定该监测装置的硬件系统总体结构,选用TMS320F28335作为系统的控制核心,硬件系统包括电源模块、复位电路、时钟电路、系统外部存储、信号采集电路和DSP与A/D接口电路等。并利用TI的CCS5.5和微软的Visual Studio2017开发环境进行下位机和上位机软件设计,完成系统主程序、中断程序、监测信号显示程序、故障监测预警程序、串口数据通信程序等设计,最终实现故障监测及故障预警等功能。