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摘要：
广州地铁三号线北延段（以下简称三北线）供电系统的DC1500V馈线开关柜采用西门子SITRAS® 8MF系列開关柜，其直流隔离放大器采用Sitras Pro BA（以下简称BA）。BA用于测量电流、电压值，同时确保电气隔离。测量值通过光纤输出到Sitras Pro CU(PRO主机)，提供模拟量输出，用于馈线电流、馈线电压的监测。
自2010年三北线开通以来，BA故障率较高，且BA故障多次引起开关跳闸。为了缩短故障抢修时间、提高变电人员的故障处理能力，现将以往BA故障现象、故障分析方法、处理方法以及注意事项加以总结，希望变电故障抢修人员了解故障现象、掌握故障判断方法，从而加快故障抢修效率，确保供电安全。
本文主要针对BA故障特有的故障现象，如：电流、电压表显示异常、HMI数显电流为*号、PRO报 “合闸闭锁”、“光纤丢失”、“持续短路”等报文、跳闸波形紊乱等，从“故障信息收集、故障分析、故障处理”的角度出发，结合历史案例，简单说明在故障出现后应如何系统、全面的检查设备、收集故障信息，应着重检查哪些元器件，以及确认BA故障后应该如何开展故障处理工作。
关键词：Sitras Pro BA光纤丢失持续短路
中图分类号：TN913文献标识码： A
一、Sitras Pro BA 直流隔离放大器简介
图1 BA隔离放大器外观图
1、直流隔离放大器用于测量电流、电压值，同时确保电气隔离。测量值通过光纤输出到Sitras Pro CU，同时提供模拟量输出，用于馈线电流的显示。BA外形见图1，BA、PRO 连接形式见图2。
图2 BA、PRO 连接图
2、Sitras Pro BA 接口定义
接口定义，见表1所示。
端子号 端子定义 备注 端子号 端子定义 备注
1，2 保护地 24 模拟电流输出参考电位
4 工作电源+ 、来自中央单元 24V DC 26 线路电流分流器 150mV
5 工作电源- 、来自中央单元 0VDC 27 线路电流分流器 90mV
9,10 模拟输出信号极性切换 28 线路电流分流器 60mV
光纤接口、连接中央单元 29 线路电流分流器连接点 COM
12 模拟电压输出、指示测量 ±10V CM1 信号输入、电缆监视模块CM1 选配
13 模拟电压输出参考电位 CM2 信号输入、电缆监视模块CM2 选配
14 模拟电流输出、指示测量 最大20mA 34 线路电压连接（馈线） 4000V
15 模拟电流输出参考电位 39 线路电压连接（馈线） 2000V
16 模拟电压输出、自动测试 ±10V 42 线路电压连接（馈线） 1000V
17 模拟电压输出参考电位 45 连接至内部分压器 10V
18 模拟电流输出 自动测试 最大20mA 52 输入，测试分流器连接-
19 模拟电流输出参考电位 53 输入，测试分流器连接+
21 模拟电压输出 指示测量 ±10V 56 输入，测试分流器连接-
22 模拟电压输出参考电位 57 输入，测试分流器连接+
23 模拟电流输出 指示测量 最大20mA 60 电压测量输入
表1 BA接口定义
二、故障回顾
以下是PRO装置与BA相关的报警、故障名词解释。
持续短路：——如果线路测试次数达到参数[5010]设置的最大线路测试次数后，测试结果仍未通过（如线路有短路等情况），则发出持续短路报警信号。
组报警：故障告警——其为所有报警综合指示。
光纤丢失：PRO收不到BA正常所发送的光信号（如PRO与BA模块的光纤连接通道故障）
BA故障三北线经常出现，且基本都为“瞬时性故障”。详细可分为以下三种：
1、 BA无信号输出，PRO报“光纤丢失”、“系统未就绪”。此类故障大多发生在停电在送电的过程中，分析故障原因为一次回路DC1500V电源对二次回路BA、PRO设备干扰引起。
图3人和BA故障波形
此类故障，开关不会跳闸，但会持续发故障报文，且在分闸后若不处理故障，将无法再通过正常方式送电，只能通过“直接合闸”送电。故障发生后PRO上无电流、电压信号上传，HMI显示位置为*，此时除大电流脱扣保护外，其它保护实际均为退出状态。此类故障出现几率较高。
2、输出信号波动较大、为尖波且连续出现
此类故障曾在人和站、高增站出现过，共计两次。波形如图3所示，故障引起开关跳闸，并联跳龙人对应开关。
3、瞬时性电流信号异常，异常波形仅出现一次（一个尖波），不连续。重启PRO后恢复正常。
图4为BA正常情况下的跳闸报文，与BA故障下的报文明显不同。图3电流波形毛刺多，电流上升、下降斜率极大。正常情况下，保护动作后电流变化趋势类似为下抛物线状，保护出口后电流上升并大于故障前的值，随后电流再次突增（可以理解为电弧重燃）。BA故障下的电流波形从理论上就不能正确反映断路器分断故障电流的过程。同时从波形也可以看出保护动作后，系统电压不变或稳定增大，这与实际情况不符。将此BA故障波形和已往的跳闸波形（图4）加以对比，可推断出PRO模拟量采集模块故障，即BA故障。
此故障发生时引起Imax保护跳闸，并联跳邻所。因为BA故障，导致其隔离放大后的输出电流严重失真，其不但失去参考意义，还会误导PRO发出跳闸命令（或误发“光纤丢失”等报文），存在较大安全隐患，因此对于隔离放大器BA，变电人员不仅要在故障出现后快速处理，也要在检修作业过程中认真排查，若发现电压波形不正常，应及时进行更换。
图4 正常跳闸波形
三、故障特性总结
综上，三北线BA故障表象有以下特点：
1、故障的出现会引起开关跳闸或误发“光纤丢失”等报文；
2、停电再送电过程中出现BA故障的几率较高；
3、故障在雨季、潮湿季节更易发生。
一般的瞬时性BA故障的临时处理措施是通过重启PRO，大部分都可以恢复正常，等运营结束后再进行检查、更换。但部分BA故障在重启PRO后任然存在，这就需要更换BA。但由于BA距离直流1500V母排较近，因此更换BA必须对母排停电。这相当于整个牵引所退出运行。故障的处理对于直流牵引供电系统来讲，影响范围广、停电范围大，因此巡检人员或作业人员在发现“光纤丢失”等故障信息或HMI人机界面电流值显示为*时要及时上报，从而争取更多的故障处理时间，争取在地铁运营前完成故障处理。
四、BA故障预防、检查
直流开关柜BA试验数据
仪器 ONLLY（继保仪器） 万用表 电流表 计算电流1 (ONLLY） 计算电流2（PRO BA） 备注
型号 A460 FLUKE 15B 上海仪表厂 ONLLY零点飘浮较大，电流表读数只是估算值。故以FLUKE的读数为准，因此也以计算电流2的为准。
设备精度 小于0.01%量程+0.1%读数 0.1mV～1000V，精度0.5% 1.5级 ±10V
装置读数 输出端子读数 平视目测（估算值）
数据 0.03 0.035 0.035 2350 2000 2333
0.04 0.044 0.044 3000 2667 2933
0.05 0.056 0.056 3800 3333 3733
0.06 0.065 0.065 4300 4000 4333
表2 直流开关柜BA试验数据
1、加强巡视。巡检人员或作业人员在发现“光纤丢失”等故障信息或HMI人机界面电流值显示为*时要及时上报。
2、通过试验检测BA是否正常。表2为Sitras PRO BA的试验数据：
3、对BA进行防潮、防尘处理，在BA内部两块高、低压板上涂抹防潮材料，从而防止其受潮。
4、在直流停电作业时，重启PRO（同时也相当于重启BA）。
5、做好BA一次维护工作。
五、故障判断
1、故障判断关键点：光纤丢失、系统未就绪、HNI电流显示*。可能故障原因：
1、光纤故障或光纤松动
2、PRO辅助电源模块(X2:1 - X2:4)故障或过载或端子松动
3、BA故障
4、分流器侧螺丝松动
部分故障位置见图5红圈所示。具体故障判断方法见第六节故障判断流程图。
图5 光纤丢失故障点
五、抢险备件及工器具
通过故障分析确定有电子元器件故障后，及时进行更换。故障处理前应准备好所需备件、工器具：
抢修备件：BA（一套）、PRO（一套）；
抢修工器具：
一次：SATA128 ；内六角扳手 ；手电筒 ；量规 ；砂纸 ；干抹布 ；酒精；
二次：万用表 ；螺丝刀 ；电池盒 ；手提电脑（含PRO软件及数据线）；剥线钳；常用线材及线臂 ；电工胶布。
六、故障判断流程图
详细可采用以下故障查找流程图进行故障查找、判断。见图6
图6 BA故障查找流程图
参考文献
廖常初．西门子工业通信网络组态编程与故障诊断．北京：机械工业出版社，2009．
于松伟，杨兴山，韩连祥，张巍．城市轨道交通供电系统设计原理与应用．成都：西南交通大学出版社，2008.
甄立东．西门子WinCC V7基础与应用．北京：机械工业出版社，2007．
广州地铁三号线北延段（以下简称三北线）供电系统的DC1500V馈线开关柜采用西门子SITRAS® 8MF系列開关柜，其直流隔离放大器采用Sitras Pro BA（以下简称BA）。BA用于测量电流、电压值，同时确保电气隔离。测量值通过光纤输出到Sitras Pro CU(PRO主机)，提供模拟量输出，用于馈线电流、馈线电压的监测。
自2010年三北线开通以来，BA故障率较高，且BA故障多次引起开关跳闸。为了缩短故障抢修时间、提高变电人员的故障处理能力，现将以往BA故障现象、故障分析方法、处理方法以及注意事项加以总结，希望变电故障抢修人员了解故障现象、掌握故障判断方法，从而加快故障抢修效率，确保供电安全。
本文主要针对BA故障特有的故障现象，如：电流、电压表显示异常、HMI数显电流为*号、PRO报 “合闸闭锁”、“光纤丢失”、“持续短路”等报文、跳闸波形紊乱等，从“故障信息收集、故障分析、故障处理”的角度出发，结合历史案例，简单说明在故障出现后应如何系统、全面的检查设备、收集故障信息，应着重检查哪些元器件，以及确认BA故障后应该如何开展故障处理工作。
关键词：Sitras Pro BA光纤丢失持续短路
中图分类号：TN913文献标识码： A
一、Sitras Pro BA 直流隔离放大器简介
图1 BA隔离放大器外观图
1、直流隔离放大器用于测量电流、电压值，同时确保电气隔离。测量值通过光纤输出到Sitras Pro CU，同时提供模拟量输出，用于馈线电流的显示。BA外形见图1，BA、PRO 连接形式见图2。
图2 BA、PRO 连接图
2、Sitras Pro BA 接口定义
接口定义，见表1所示。
端子号 端子定义 备注 端子号 端子定义 备注
1，2 保护地 24 模拟电流输出参考电位
4 工作电源+ 、来自中央单元 24V DC 26 线路电流分流器 150mV
5 工作电源- 、来自中央单元 0VDC 27 线路电流分流器 90mV
9,10 模拟输出信号极性切换 28 线路电流分流器 60mV
光纤接口、连接中央单元 29 线路电流分流器连接点 COM
12 模拟电压输出、指示测量 ±10V CM1 信号输入、电缆监视模块CM1 选配
13 模拟电压输出参考电位 CM2 信号输入、电缆监视模块CM2 选配
14 模拟电流输出、指示测量 最大20mA 34 线路电压连接（馈线） 4000V
15 模拟电流输出参考电位 39 线路电压连接（馈线） 2000V
16 模拟电压输出、自动测试 ±10V 42 线路电压连接（馈线） 1000V
17 模拟电压输出参考电位 45 连接至内部分压器 10V
18 模拟电流输出 自动测试 最大20mA 52 输入，测试分流器连接-
19 模拟电流输出参考电位 53 输入，测试分流器连接+
21 模拟电压输出 指示测量 ±10V 56 输入，测试分流器连接-
22 模拟电压输出参考电位 57 输入，测试分流器连接+
23 模拟电流输出 指示测量 最大20mA 60 电压测量输入
表1 BA接口定义
二、故障回顾
以下是PRO装置与BA相关的报警、故障名词解释。
持续短路：——如果线路测试次数达到参数[5010]设置的最大线路测试次数后，测试结果仍未通过（如线路有短路等情况），则发出持续短路报警信号。
组报警：故障告警——其为所有报警综合指示。
光纤丢失：PRO收不到BA正常所发送的光信号（如PRO与BA模块的光纤连接通道故障）
BA故障三北线经常出现，且基本都为“瞬时性故障”。详细可分为以下三种：
1、 BA无信号输出，PRO报“光纤丢失”、“系统未就绪”。此类故障大多发生在停电在送电的过程中，分析故障原因为一次回路DC1500V电源对二次回路BA、PRO设备干扰引起。
图3人和BA故障波形
此类故障，开关不会跳闸，但会持续发故障报文，且在分闸后若不处理故障，将无法再通过正常方式送电，只能通过“直接合闸”送电。故障发生后PRO上无电流、电压信号上传，HMI显示位置为*，此时除大电流脱扣保护外，其它保护实际均为退出状态。此类故障出现几率较高。
2、输出信号波动较大、为尖波且连续出现
此类故障曾在人和站、高增站出现过，共计两次。波形如图3所示，故障引起开关跳闸，并联跳龙人对应开关。
3、瞬时性电流信号异常，异常波形仅出现一次（一个尖波），不连续。重启PRO后恢复正常。
图4为BA正常情况下的跳闸报文，与BA故障下的报文明显不同。图3电流波形毛刺多，电流上升、下降斜率极大。正常情况下，保护动作后电流变化趋势类似为下抛物线状，保护出口后电流上升并大于故障前的值，随后电流再次突增（可以理解为电弧重燃）。BA故障下的电流波形从理论上就不能正确反映断路器分断故障电流的过程。同时从波形也可以看出保护动作后，系统电压不变或稳定增大，这与实际情况不符。将此BA故障波形和已往的跳闸波形（图4）加以对比，可推断出PRO模拟量采集模块故障，即BA故障。
此故障发生时引起Imax保护跳闸，并联跳邻所。因为BA故障，导致其隔离放大后的输出电流严重失真，其不但失去参考意义，还会误导PRO发出跳闸命令（或误发“光纤丢失”等报文），存在较大安全隐患，因此对于隔离放大器BA，变电人员不仅要在故障出现后快速处理，也要在检修作业过程中认真排查，若发现电压波形不正常，应及时进行更换。
图4 正常跳闸波形
三、故障特性总结
综上，三北线BA故障表象有以下特点：
1、故障的出现会引起开关跳闸或误发“光纤丢失”等报文；
2、停电再送电过程中出现BA故障的几率较高；
3、故障在雨季、潮湿季节更易发生。
一般的瞬时性BA故障的临时处理措施是通过重启PRO，大部分都可以恢复正常，等运营结束后再进行检查、更换。但部分BA故障在重启PRO后任然存在，这就需要更换BA。但由于BA距离直流1500V母排较近，因此更换BA必须对母排停电。这相当于整个牵引所退出运行。故障的处理对于直流牵引供电系统来讲，影响范围广、停电范围大，因此巡检人员或作业人员在发现“光纤丢失”等故障信息或HMI人机界面电流值显示为*时要及时上报，从而争取更多的故障处理时间，争取在地铁运营前完成故障处理。
四、BA故障预防、检查
直流开关柜BA试验数据
仪器 ONLLY（继保仪器） 万用表 电流表 计算电流1 (ONLLY） 计算电流2（PRO BA） 备注
型号 A460 FLUKE 15B 上海仪表厂 ONLLY零点飘浮较大，电流表读数只是估算值。故以FLUKE的读数为准，因此也以计算电流2的为准。
设备精度 小于0.01%量程+0.1%读数 0.1mV～1000V，精度0.5% 1.5级 ±10V
装置读数 输出端子读数 平视目测（估算值）
数据 0.03 0.035 0.035 2350 2000 2333
0.04 0.044 0.044 3000 2667 2933
0.05 0.056 0.056 3800 3333 3733
0.06 0.065 0.065 4300 4000 4333
表2 直流开关柜BA试验数据
1、加强巡视。巡检人员或作业人员在发现“光纤丢失”等故障信息或HMI人机界面电流值显示为*时要及时上报。
2、通过试验检测BA是否正常。表2为Sitras PRO BA的试验数据：
3、对BA进行防潮、防尘处理，在BA内部两块高、低压板上涂抹防潮材料，从而防止其受潮。
4、在直流停电作业时，重启PRO（同时也相当于重启BA）。
5、做好BA一次维护工作。
五、故障判断
1、故障判断关键点：光纤丢失、系统未就绪、HNI电流显示*。可能故障原因：
1、光纤故障或光纤松动
2、PRO辅助电源模块(X2:1 - X2:4)故障或过载或端子松动
3、BA故障
4、分流器侧螺丝松动
部分故障位置见图5红圈所示。具体故障判断方法见第六节故障判断流程图。
图5 光纤丢失故障点
五、抢险备件及工器具
通过故障分析确定有电子元器件故障后，及时进行更换。故障处理前应准备好所需备件、工器具：
抢修备件：BA（一套）、PRO（一套）；
抢修工器具：
一次：SATA128 ；内六角扳手 ；手电筒 ；量规 ；砂纸 ；干抹布 ；酒精；
二次：万用表 ；螺丝刀 ；电池盒 ；手提电脑（含PRO软件及数据线）；剥线钳；常用线材及线臂 ；电工胶布。
六、故障判断流程图
详细可采用以下故障查找流程图进行故障查找、判断。见图6
图6 BA故障查找流程图
参考文献
廖常初．西门子工业通信网络组态编程与故障诊断．北京：机械工业出版社，2009．
于松伟，杨兴山，韩连祥，张巍．城市轨道交通供电系统设计原理与应用．成都：西南交通大学出版社，2008.
甄立东．西门子WinCC V7基础与应用．北京：机械工业出版社，2007．