劉淼

中國石油遼陽石化分公司鐵路運輸部

鐵路信號智能電源屏的應(yīng)用

劉淼

中國石油遼陽石化分公司鐵路運輸部

鐵路信號智能電源屏，是指采用模塊化電力電子技術(shù)，具有實時監(jiān)測、報警、記錄和故障定位功能的供電設(shè)備。智能電源屏雖制式眾多，但它們具有共同的技術(shù)特征。其最主要的技術(shù)特征是設(shè)有監(jiān)測單元，具有自動監(jiān)測功能，實現(xiàn)了電源系統(tǒng)的實時狀態(tài)和故障的監(jiān)測及遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。此外，各種智能電源屏都不同程度地實現(xiàn)了模塊化，即將各種交、直流電源按用途設(shè)計成不同的模塊，用戶根據(jù)需要選擇模塊，構(gòu)成供電系統(tǒng)。智能電源屏廣泛采用電力電子技術(shù)，包括無觸點切換技術(shù)、逆變技術(shù)、鎖相技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、功率因素補償技術(shù)、并聯(lián)均流冗余技術(shù)、安全防范技術(shù)等，以保證供電系統(tǒng)的可靠性。

智能電源屏；鐵路信號

1、鐵路信號對供電的基本要求

各類鐵路信號設(shè)備的條件各有所異，但總體來說，其對電源的可靠程度都有較高的要求，對供電電壓和頻率的穩(wěn)定都有一定的要求，都要保證供電的安全，概括來說，對供電提出三大基本要求：可靠、穩(wěn)定和安全。鐵路信號電源系統(tǒng)是向車站信號機、軌道電路、電動轉(zhuǎn)轍機、組合架、控制臺等信號設(shè)備提供各種交直流電源的供電設(shè)備。

2、鐵路信號電源屏現(xiàn)狀

進入20世紀(jì)80～90年代，我國鐵路信號技術(shù)加快了發(fā)展步伐，出現(xiàn)了眾多現(xiàn)代先進信號技術(shù)，而作為信號系統(tǒng)的供電設(shè)備，卻嚴(yán)重滯后于信號技術(shù)的發(fā)展。存在的問題主要表現(xiàn)在：

1）以車站電氣集中為供電核心的信號電源屏，已經(jīng)不能滿足各種信號技術(shù)的要求。

2）盡管一些改進型的電源屏采用了一些高可靠的元器件，但是整體結(jié)構(gòu)和工作方式基本不變造成電源屏穩(wěn)定性、可靠性差，智能化程度低。

3）在兩路輸入電源轉(zhuǎn)換過程中，部分電源回路與電氣集中結(jié)合不嚴(yán)密，影響行車安全。

鑒于以上弊端以及現(xiàn)代信號技術(shù)發(fā)展的需要，智能電源屏應(yīng)運而生。實現(xiàn)了監(jiān)測單元與微機監(jiān)測系統(tǒng)通信協(xié)議的統(tǒng)一，使鐵路信號電源系統(tǒng)具有更顯著的模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點。

3、智能電源屏的工作原理及特點

3.1 智能電源屏工作原理

兩路交流輸入電源經(jīng)輸入配電單元切換后，分配至各交、直流模塊進行穩(wěn)壓、變換，再經(jīng)輸出配電單元給各類信號設(shè)備供電。輸入采集單元和輸出采集單元，將輸入、輸出的各路電壓、電流及接觸器和模塊工作狀態(tài)采集后，傳輸給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元將信息匯總后上報微機檢測系統(tǒng)，并進行報警、顯示等處理。

3.2 新型智能電源屏特點

（1）可靠性高，整機采用自然散熱的冷卻方式，消除了風(fēng)扇故障對系統(tǒng)的影響；所有元器件均降額使用，延長元器件的使用壽命，提高系統(tǒng)的可靠性；系統(tǒng)模塊采用冗余設(shè)計，交流模塊采用“3+1”熱機備份，直流模塊采用“N+1”并聯(lián)備份方式，確保系統(tǒng)可靠運行；使用壽命：≥15年。

（2）保護完善，系統(tǒng)具有輸入過欠壓保護功能；系統(tǒng)輸入、輸出具有良好的過流保護功能，特殊支路可配備短路切除板件；系統(tǒng)輸入、輸出及模塊內(nèi)部都有完善防雷設(shè)計，對雷擊有良好的防護功能；模塊具有完善的輸入過、欠壓，輸出過壓、過流、短路，過溫等保護功能。

（3）適應(yīng)性強，系統(tǒng)供電采用兩路交流并行輸入，兼容單相和三相兩種供電制式；輸入電壓范圍寬：AC380V+25-30%（266V～475V）/AC220V+25-30%(154V～275V)；對工作環(huán)境適應(yīng)能力強：環(huán)境溫度為-20℃～+50℃，相對濕度為5%～95%；電網(wǎng)電壓不平衡度可達(dá)5%；電網(wǎng)電壓波形失真度可達(dá)5%；電網(wǎng)頻率45～60Hz。

（4）環(huán)保節(jié)能，效率高，模塊效率＞85%，整機效率＞80%；采用PFC技術(shù)，功率因數(shù)高達(dá)0.99，綠色環(huán)保，對外電網(wǎng)無諧波污染；良好的電磁兼容特性。

（5）完全隔離，直流模塊采用高頻變換技術(shù)，模塊內(nèi)部通過高頻變壓器實現(xiàn)隔離；交流模塊輸出配有工頻變壓器，實現(xiàn)分束隔離功能。

（6）智能化，監(jiān)控單元實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行參數(shù)及工作狀態(tài)；具有故障定位、存儲及報警功能；系統(tǒng)可單獨或組網(wǎng)工作，監(jiān)控單元具有數(shù)據(jù)通信功能，可通過監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。全中文界面，實時顯示，操作方便；工作狀態(tài)和運行參數(shù)實時檢測；故障定位、故障告警、故障回叫；故障信息存儲量大，帶電插拔，維護方便；組網(wǎng)方式靈活，遠(yuǎn)程集中監(jiān)測與管理。

（7）兩路直供，系統(tǒng)提供特有的兩路直供功能，確保系統(tǒng)在任何一路有電的情況下都可以正常輸出。

（8）模塊化，采用不同型號的電源模塊組合成不同的電源屏系統(tǒng)，使系統(tǒng)配置更方便、維護更便捷；采用不同型號的采集板件，組成不同的采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集更靈活；根據(jù)現(xiàn)場的需求進行設(shè)計，一套電源屏系統(tǒng)便可以實現(xiàn)對多種不同設(shè)備的供電，系統(tǒng)緊湊、機柜數(shù)量少，占地少。帶電熱插拔，維護方便；自然冷卻，長壽命設(shè)計；完善的保護和報警功能。

（9）維護性好，模塊支持熱插拔，實現(xiàn)不斷電維護；實時故障監(jiān)控、報警，及時定位故障。監(jiān)控采集板件支持熱插拔，實現(xiàn)不斷電維護；監(jiān)控單元可斷電維護，不影響系統(tǒng)正常使用。兩路輸入切換控制電路可帶電維護，不影響系統(tǒng)正常使用。

（10）組網(wǎng)方案，可單獨組網(wǎng)；也可將UPS納入系統(tǒng)集中監(jiān)測組網(wǎng)。

3.3 智能電源屏應(yīng)用展望

通過以上論述，智能電源屏做為一個科技更新的產(chǎn)品，通過近幾年的實踐檢驗，它勝任了鐵路信號電源的工作，它能為信號電源提供保障。希望通過科技工作者的不斷探索和創(chuàng)新，智能電源屏能夠向智能化、簡約化和集成化方向發(fā)展。為國家和社會節(jié)約資源，為信號電源提供有力保障。

[1]林瑜筠.鐵路信號智能電源屏，2006

[2]林瑜筠.鐵路信號電源，2006

[3]郭進.鐵路信號基礎(chǔ)，2010

[4]劉自忠.6502電氣集中及計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，2000