地铁信号系统电源设计方案及相关故障应对办法研究Word下载.docx

1、Fault responses 号电源的保障供应及信号系统电源子系统的安全。信号系统电源设计方案的合理性、信号电源故障后 的应对办法，越来越受到轨道交通设计和运营部门 的高度 重 视。一方面要求设计方案合理，另 一 方 面，要求一 旦 电 源故障能够形成高效保障解决方案。轨道交通的单一线路及其形成路网后的线路，1 信号电源的重要性 信号系统作为行车指挥的重要系统，离不开信 王喜军:铁道第三勘察设计院集团有限公司 工程师 300251 王小飞:铁道第三勘察设计院集团有限公司 工程师 300251 收稿日期:2012-03-21 由于平方线绝缘皮易老化、电缆沟潮湿，会造成电 源接地电流超标。效果。

2、2.支筋。3.缆盒。4.5.6.将 组合架侧面端子板固定支 筋 改 用 尼 龙 2.组合侧面 端 子 与端子板支筋相碰造成电源 实接地。3.电缆盒、机构进水造成电源虚接地。采 用成熟的热可塑电缆接续 技 术 减 少 电 4.箱、盒、机构配线通过引入孔时 磨 破 皮 造 做好箱盒密封。改进配线工艺，箱盒引线孔采用橡胶皮堵。夏潮季节增加电缆绝缘全程测试次数，发 成电源接地。5.6.继电器接点与鉴别板绝缘不良造成虚接地。控制台固定单元块挂钩与按钮接点片相连，现问题及时处理。造成接地。7.测试盘各种熔断器座绝缘不良造成接地。4.2 预防和减少电源接地故障的对策 参 考 文 献 何文卿 6502 电气集

3、中电路M 北京:中国铁道出版 社，1982 王秉文 6502 电气集中工程设计M 北京:中国铁道 出版社，1997（责任编辑:张 利）1 2 1.将电源屏 引 出 的各种电源平方线改为信号 电缆，1997 年以 来逐步进行电源线改造取得明显 19 铁道通信信号 2012 年第 48 卷第 7 期 都对系统的安全性、可靠性、稳定性要求极高，因 为一旦发生故障后不能及时恢复正常运营，就会由 于客流量相对较大较集中，而给客流疏导带来非常 巨大的压力，容易发生拥挤踩踏事件。所以，信号 系统的电源至关重要。地铁运营安全评价标准规定:“信号系统的供电等级为一级负荷，设 2 路 独立电源，并有自动切换装置，

4、确保信号电源的不 间断供给”。蓄电池。信号系统负荷主要由计算机类负载、动力设备 负载组 成。地铁信号系统的供电特点是:一 级 负 荷，由来自变电所的 2 段母线分别馈出一路电源，末端自动切换，再配送到 UPS 输入端，由 UPS 再 进入电源屏，然后由电源模块输出到负载端。方案一:一级负荷直接引入电源屏 。在 早 年 继电联锁系统应用过程中，由于对电源的品质要求 较低，一级负荷引入后直接由电源屏输出到相关的 负载。方案二:一级负荷+UPS。信号系统设备的用 电，均采 用 一 级 负 荷，配置信号系统使用单独的 UPS，设旁路开关，UPS 故障时自动或手动切换到 市电。信号系统中的计算机及电 子

5、 设 备 采 用 UPS 保障，动力 设 备 （如 转 辙 机）不 采 用 UPS，个 别 城市也有将 转 辙 机 采 用 UPS 的 实 施 方 案，但 转 辙 机作为动力操作设备，对 UPS 容量有一定的要求，需要扩大 UPS 的容量。方案三:一级负荷+综合 UPS。近年来，为满 足整合 UPS 的需 要，轨道交通弱电系统 UPS 整 合 为综合 UPS，UPS 向着环保、节能、高效的方向迈 进。在弱电 UPS 整 合 过 程 中，信号电源也作 为 弱 电系统的一 部 分，将 信 号 系 统 用 UPS 的 容 量 也 整 合在弱电系统中，弱电 UPS 为 通 信、信 号、AFC、2 信号

6、系统电源子系统设计方案 电源设计的技术要求 1 智能化和网络化。实现实时集中 监 测 和 远 程监控，故障时及时显示和告警，并具有故障记忆 的功能。2.1 模块化设计。实现系统的免维修，少维护，2 各电源模 块 采 用“1+1”方 式 热 机 备 份，确 保 系 统的高可靠性。3 电源模块采用无损伤热插拔技 术，在 线 更 换时间小于 3 min，维护快捷方便。4 独特的 2 路交流输入自动切 换 装 置，保 证 系统的直流电源不间断输出。5 超 宽的工作电压范 围。输 入 电 压 范 围 为 AC165 275 V，整流模块的效率不低于 90%。6 具有完善的防雷击和过电压防 护 措 施，保

7、 证系统在恶劣的条件下可靠工作。综合监控 （含 FAS BAS）等弱电专业供电。2.2 电源设计遵循的规范和规程 就城市轨道交通而言，电源系统的设计主要是 2.4 电源系统方案优化设计 信号电源 系 统 的 优 化，主 要 是 对 UPS 部 分 进 行优化设计。采 用 UPS 并机技术提高整个 UPS 电 源的可靠性，成为目前设计主推的设计方案，并从 技术上进一步探索提高可靠性的方案。UPS 的冗余 主要有 2 种:串联冗余和并联冗余。串联冗余是采 用同 机 型 的 2 套 UPS 设 备 串 联，实 现 主 从 热 备，主机一直满载，备机蓄电池长期浮充，有一定的转 换时间，扩展较困难，可适

8、用性较小。并联冗余指 采用 2 套 或 2 套 以 上 的 UPS 设备并联均分负载，相比串联冗余优势明显，在轨道交通信号系统中推 荐采用并联冗余。并联 UPS 有 单 机 方 案、并 机 方 案 2 种。单 机 方案:所有负载均可做到互为备份，2 台 UPS 分别 为各自负载供电，如红网电源、蓝网电源，UPS 1/2 分别为红/蓝网电源供电，2 台 UPS 之间不关联，可 允 许 2 台 UPS 带 载 不 一 样。并 机 方 案:经 UPS 参考和比照国铁的技术标准和规范，结合具体的项 目建设情况，提出电源的设计标准。主要参照的规 范如表 1 中所示，规范中有对信号供电电源相应章 节的描述

9、。表 1 城市轨道交通电源系统遵循或参照的规范 序号 规 范 规范号 1 2 3 4 5 6 7 8 铁路信号电源屏通用技术条件 城市轨道交通信号系统通用技术条件 地铁设计规范 城市快速轨道交通工程项目建设标准 建筑物电子信息系统防雷技术规范 铁路信号设计规范 铁路信号站内联锁设计规范 计算机联锁技术条件 TB/T1528-94 TB/T1528-94 GB 50157-2003 建标 104-2008 GB50343-2004 TB 10007-2006 TB 10071-2000 TB/T 3027-2002 2.3 电源系统方案 信号系统的电源设备，称之为电源系统，主要 包括三大部分:电

10、源屏;UPS（不间断电源）;20 RAILWAY SIGNALLING COMMUNICATION Vol.48 No.7 2012 供电的所有负载的进线电源均来自 2 台 UPS，当其 中任何一台 UPS 故 障 时，另 一 个 UPS 可 继 续 为 经 UPS 供电的所有负载继续供电。2 台 UPS 的输出端 经母排输出，为后端负载供电。如图 1 所示。3.2 UPS 故障 UPS 电源 系 统 由 4 部 分 组 成:整 流 器、电 池 组、逆变器和开关控制。整流器件采用可控硅或高 频开关整流器，具有可根据外电的变化控制输出幅 图 1 典型 UPS 并机方案电源系统图 比较而言，单机较

11、并机方案，其 UPS 容 量 可 减少一 半，节 省 成 本;而 并 机 时，即 使 其 中 一 台 UPS 故障，另一 台 UPS 可 继 续 为 经 UPS 供 电 的 负 载提供纯净稳定、安全、可靠的不间断电源，不影 响后端负载供电，提高了系统可靠性，并允许负载 无备份。度的功能。逆变器具有恒压输出功能，当外电发生 变化时 （该变化应满足系统要求），输出幅度基本 不变。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对 瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰 脉冲，储能电池除可存储直流直能外，对整流器来 说就像接了一只大容量电容器，其等效电容量的大 小，与储能电池容量大小成正比。图 2 为 U

12、PS 工作原理示意图。断路器 K1 控制 主路交流电源输入;整流器将交流电源变成直流电 源;逆变器进行 DC/AC 变换，将整流器和蓄电池 提供的直流电源变换成交流电源输出;蓄电池组在 交流停电时通过逆变器向负载供电。输入电源也可 以通过旁 路 静 态开关从旁路回路向负载供电。另 外，在对负载供电不间断情况下而对 UPS 内 部 进 行维修时，可使用维修旁路开关 K3。3 电源故障的分类及影响范围 轨道交 通 线 路，一 般 由 高 架 或者地下线路组 成，数据传输系统保证在线路范围内车-地 通 信 的 畅通、及时，保证系统通信的稳定性和可靠性。3.1 引入电源故障 引入电源故障，可以分为 2

13、 类:一级负荷引 入电源屏的部分故障;UPS 电源输出到电源屏的 故障。这类故障多由连接线缆的接头松动造成，个 别情况下是由线缆断裂造成。此类故障一旦酿成，信号设备将全部或部分失电，对运营的危害较大。3.3 电源模块故障 现在通用的智能电源屏，其电源输出都采用模 21 铁道通信信号 2012 年第 48 卷第 7 期 的数据，对 一 个 周期内的电源数据进行实测和抽 检，对数据进行分析后作出阶段性评价，并归纳今 后维修电源的应对策略。5 信号电源故障应对办法 5.1 增设电源视频监控 在信号设备室或者信号电 源 室，安 装 视 频 监 控，方便电源故障时设备状态的判定。一般来说，目前运用在城市轨道交通的电源都具有电源监测系 统，可对 设备的电源参数、设备状态进行实时监 测，但增加视频监控可以作为对电源设备及系统设 备的全程监视，为设备运转及维修决策提供依据，同时 也可以对设备的人为误 动起到一定的监视 作用。图 2 UPS 工作原理图 块化输出，电源可以从一个模块输出，也可以由一 个模块输出多路电源。电源模块故障后，由该模块