本发明涉及一种机车供电系统的负载试验方法及装置，具体涉及一种由机算机监控plc控制的自动化机车供电系统的负载试验方法及装置。
背景技术：
内燃机车的柴油机在经过维修以后，需要进行机车负载试验，检测各项参数，以校验柴油机的各项参数和机械摩擦副的磨合情况。目前大多数机务段采用水阻方式进行内燃机负载试验，即用水作为电阻，将主发电机发出的电能通过水转换成热能而消耗掉。水阻试验台最大的特点是电阻能实现连续调节，并且试验方式简单，满足试验要求，因此在试验中需加入电解质,一般是工业盐(氯化钠)，环境有污染，同时对试验设备具有严重的腐蚀作用，需要经常更换极板；在高寒缺水的地区(如我国北方)，受大量用水和冰冻的影响，使机车水阻负载试验受到限制，甚至无法进行。在机车大功率试验工况时，水被加热沸腾，在高电压、低电流区域试验时，极板和水的接触面积较小，致使极板和水接触不良，水的电阻变化较大。在这两种情况下，会造成试验主电流和主电压的指针波动，试验数据无法准确读取。
鉴于水阻负载试验台的弱点，本文将计算机控制技术、plc控制技术、传感器技术、干阻负载试验应用于内燃机车负载试验台参数检测系统中，改进机车负载试验参数检测方式，实现自动检测和显示试验数据，提高检测精度，精确实时地处理所采集到的各项数据，能够实现历史数据的保存、查询和打印。将原来参数检测大部分操作过程现在由计算机完成，减轻操作人员的劳动强度，实现试验过程自动化，缩短试验时间，提高工作效率，从而提高经济效益。
通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：
申请号为cn201010588378.x，名称为“电力机车列车供电系统试验装置”的发明公开了一种电力机车列车供电系统试验装置。该装置的分接箱通过机车供电插座、导线与机车相连接，各分接箱之间、分接箱与负载控制柜之间通过导线和接线端子相连，负载控制柜设置于箱式变压器中，负载电阻柜内设有电阻带，检测模拟机车集控装置信号及故障的集控实验控制盒设置于机车集控插座与机车行灯插头之间；置于各分接箱及负载控制柜的控制电路根据各分接箱及负载控制柜的操作按钮选择实验负载电阻，置于各分接箱及负载控制柜的主回路根据控制电路选择的试验负载电阻在各分接箱及负载控制柜进行测试和状态显示。此发明不但满足了列车供电柜的地面负载试验要求，提高了测试效率，且操作简单可靠，制造成本较低，满足现有试验场地的需求。
上述专利虽然也是一种供电系统试验装置，但其装置中没有模拟量采集模块与保护模块，在实际操作中仍存在安全隐患。另外，上述专利中也没有远程控制终端和输出模块，不能实现数据远程传输和远程控制，也不能将信息进行输出。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：如何让机车负载试验在确保检测人员安全的同时以低成本、高效率的进行机车供电系统的试验。
针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种机车负载试验方法，在机车输出电源上连接负载进行机车负载试验，通过模拟量采集模块来采集负载上的电压信号、电流信号和温度信号，并将采集到的电压信号、电流信号和温度信号传输给控制模块；通过在主回路上设保护模块，对主回路进行过流、过压保护以及负载进行过热保护；控制模块对主令控制器发出增加或减少试验负载电阻值的指令，从而让主令控制器来控制试验中负载的电阻值，且控制模块还将负载的电阻值、电压信号、电流信号和温度信号传输至输出模块进行数据输出。
进一步地，控制模块还将负载的电阻值、电压信号、电流信号和温度信号传输至远程模块，远程模块包括无线模块和远程控制终端，控制模块包括控制计算机和plc；控制模块是先将负载的上述四种信号转输给无线模块，再由无线模块通过无线技术传输到远程控制终端。
进一步地，远程控制终端通过无线模块向控制模块发出控制指令，来实现远程控制终端来远程控制机车负载试验。
进一步地，保护模块包括熔断器和风冷散热器，通过将熔断器设在主回路中进行过流、过压保护，并通过设风冷散热器对负载进行降温，从而实现过热保护。
一种机车负载实验装置，机车电源与负载进行电连接，负载实验装置包括控制模块、模拟量采集模块、远程模块、主令控制器和保护模块；控制模块包括控制计算机和plc，模拟量采集模块和保护模块设在主回路中；模拟量采集模块、远程模块、主令控制器和保护模块都与控制模块进行电连接，模拟量采集模、主令控制器和保护模块都与负载进行电连接。
进一步地，模拟量采集模块包括电压传感器、电流传感器、漏电传感器和温度传感器，模拟量采集模块与控制计算机和负载连接，电压传感器、电流传感器、漏电传感器设在主回路中，温度传感器设在负载上，对主回路中的电流、电压、漏电信号进行监控，并对负载的温度进行监控。
进一步地，输出模块包括显示器、打印机、声光报警和网络接口，输出模块与控制计算机连接，控制计算机将模拟量采集模块采集到的信号通过显示器显示在屏幕上，通过打印机打印在纸张上，通过网络接口传输到网络中；且当模拟量采集模块采集到的电流、电压、漏电和温度信号超过控制计算机中的阈值时启动声光报警装置，进行声光报警。
进一步地，远程模块包括无线模块和远程控制终端，远程模块与控制计算机连接，控制计算机将模拟量采集模块采集到的信号通过无线模块用无线技术传输到远程控制终端，且远程控制终端也能通过无线模块与控制计算机交换数据。
进一步地，保护模块包括熔断器和风冷散热器，熔断器设在主回路中，对主回路进行过流、过压保护，风冷散热器设在负载柜内与控制计算机连接，控制计算机将模拟量采集模块采集到的负载的温度信号与控制计算机中的阈值进行对比，当所述温度信号超过控制计算机中的阈值时启动风冷散热器对负载进行降温，从而实现过热保护。
进一步地，主令控制器与负载、plc和控制计算机连接，控制计算机对plc和主令控制器发出增加或减少试验负载电阻值的指令，从而让plc和主令控制器来控制试验中负载的电阻值。
进一步地，微调负载柜内有2组由igbt控制的大功率高压斩波器。一台斩波器用于微调主回路电流，另一台为三相斩波器，为每个负载柜的散热轴流风机提供电源。可使通过电流调节控制支路电阻带的电流无极调节，能实现更精确的机车输出电流调节。
本发明的优点是：
1、本发明的模拟量采集模块能实时检测机车电源的电压、电流、漏电流，plc控制器能根据信息采集系统的信号自动控制负载的接入和切断，实现了对负载的过压、过流、过载、短路、漏电等保护，检测过程安全可靠。
2、本发明提供实时地显示负载试验过程和结果，自动生成试验记录报表，并存储、打印、上传，检测流程规范、数据准确、操作方便。
3、本发明的负载的温度传感器在检测到功率电阻系统温度超限时，自动报警输出，plc控制器切断回路通断系统，实现对功率电阻单元的自动保护。
4、本发明的微调负载柜内有2组由igbt控制的大功率高压斩波器。一台斩波器用于微调主回路电流，另一台为三相斩波器，为每个负载柜的散热轴流风机提供电源。可使通过电流调节控制支路电阻带的电流无极调节，能实现更精确的机车输出电流调节。
附图说明
图1为实施例一的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：
实施例一
如图1所示，负载实验装置包括机车电源、负载、控制模块、模拟量采集模块、远程模块和主令控制器。其中，负载为负载柜，控制模块包括控制计算机和plc可编程控制器，远程模块包括无线模块和远程控制终端，输出模块包括显示器、打印机、声光报警和网络接口。模拟量采集模块设在主回路中，模拟量采集模块、远程模块、主令控制器与控制模块进行电连接，模拟量采集模、主令控制器与负载柜进行电连接。
模拟量采集模块包括电压传感器、电流传感器、漏电传感器和温度传感器。模拟量采集模块与控制计算机和负载柜连接，电压传感器、电流传感器、漏电传感器设在主回路中，温度传感器设在负载柜上，对主回路中的电流、电压、漏电信号进行监控，并对负载柜的温度进行监控。
输出模块包括显示器、打印机、声光报警和网络接口，输出模块与控制计算机连接，控制计算机将模拟量采集模块采集到的信号通过显示器显示在屏幕上，通过打印机打印在纸张上，通过网络接口传输到网络中；且当模拟量采集模块采集到的电流、电压、漏电和温度信号超过控制计算机中的阈值时启动声光报警装置，进行声光报警。
远程模块包括无线模块和远程控制终端，远程模块与控制计算机连接，控制计算机将模拟量采集模块采集到的信号通过无线模块用无线技术传输到远程控制终端，且远程控制终端也能通过无线模块与控制计算机交换数据。当机车上需要临时获取调节控制权时，可向远程控制终端申请试验控制调节权，经远程控制终端确认后即可进行。
主令控制器与负载柜、plc和控制计算机连接，控制计算机对plc和主令控制器发出增加或减少试验负载柜电阻值的指令，从而让plc和主令控制器来控制试验中负载柜的电阻值。控制计算机通过plc控制各个部件，提高了输出控制的可靠性和隔离驱动能力，避免了数据采集系统与输出控制系统交联，提高了整个系统的检测精度和控制可靠性。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中还设有保护模块，保护模块包括熔断器和风冷散热器，熔断器设在主回路中，对主回路进行过流、过压保护，风冷散热器与控制计算机连接，控制计算机将模拟量采集模块采集到的负载柜的温度信号与控制计算机中的阈值进行对比，当所述温度信号超过控制计算机中的阈值时启动风冷散热器对负载柜进行降温，从而实现过热保护。且当机车电源输出中断时，而负载柜温度偏高，plc会自动切除风机的机车电源，而将风机的电源转换至地面电源，继续给负载柜降温，以延长负载柜的使用寿命。
实施例三
本实施例与实施例一和实施例二的不同之处在于，本实施例还设有2组由igbt控制的大功率高压斩波器，每台斩波器可最大控制200a的电流，一台斩波器用于微调主回路电流，最大调节电流为200a。另一台为三相斩波器，为每个负载柜的散热轴流风机提供电源。可使通过电流调节控制支路电阻带的电流从0-300a无极调节，能实现更精确的机车输出电流调节。
很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。