智能型信號電源屏研究與應用

摘要本文針對現有使用信號電源屏在技術、性能方面存在許多不足和缺陷，提出了對信號電源屏實現智能化、模塊化高科技術的性能研究與應用。

關鍵詞 電源屏 故障－安全 智能化 模塊化

中圖分類號：G312文獻標識碼：A

Study and Application of Intelligent Signal Power Supply Board

FU Chaowu

(Yongcheng Coal and Electricity CO.，LTD， Yongcheng， He'nan 476600)

AbstractAimed at the technology， performance insufficiencies and defects of existing signal power supply board， this paper analysed that signal power panel realize intelligent and modularization， and its application.

Key wordspower screen board; fault - safety; intelligent modularization

0 前言

鐵路信號電源是向信號設備提供交直流電源設備，在信號系統中處于重要位置，也是信號設備的心臟。如供電設備故障，中斷供電，將使整個車站信號設備癱瘓，影響安全行車范圍之大，是我們絕對不能忽視的問題。為此，信號設備對電源有較高的基本要求。

一是可靠性。供電電源的可靠性將直接影響信號設備的可靠性，提高電源系統中元器件的質量和可靠性是提高信號電源可靠性的有力保證。

二是穩定性。信號電源輸出電壓和波形以及交流頻率必須在允許波動范圍內，輸出電壓過高會使信號燈泡和電子設備壽命縮短，電壓過低會使電子元件誤動作，頻率波動過大會影響信號設備的頻率特性和抗干擾性能，造成信號設備不能正常運用。

三是安全性。電源屏必須進行系統安全設計，符合故障—安全的原則，保證電源設備的安全。

1 普通信號電源屏存在的主要問題

我處各車站使用的信號電源屏均是普通型信號電源屏系列產品，不同程度存在許多技術方面的問題和不足之處，具體表現在以下幾個方面；（1）電源系統龐大，內耗大，浪費嚴重，每個車站都是使用2-3個屏以上，占地面積較大。（2）綜合技術水平低，可靠性低，故障率高。（3）設計和技術缺陷，造成安全隱患存在。

一是兩路電源輸入切換瞬間斷電，影響信號系統正常工作，對行車安全造成隱患。目前，鐵路信號電源系統普遍采用雙路電網供電，但傳統信號電源的工作方式乃為一路主用一路備用，一旦電網發生故障或停電，需要由主用電源切換到備用電源供電，造成供電輸出的瞬間中斷，雖然通過改進主、備用電源轉換時間遠小于0.15S，但對于使用越來越廣泛的以微電子技術為核心的鐵路信號系統來說，供電的瞬間中斷都將影響信號設備的正常使用。

二是開關保護不能滿足供電系統繼電保護要求。電源上的開關，除了分合閘作用外，還有個重要作用是切斷過載和短路電流。如果開關整定值選擇不準確，就會出現當過流或短路電流出現時，不能及時準確跳閘，致使該跳的不跳，不該跳的誤跳，起不到對設備的保護作用，甚至引起設備的電氣火災。

三是輔助回路保護不完善。對控制、計量、檢測報警和保護等回路，沒有單獨的設置短路保護元件，運行中一旦出現短路，就會產生以下兩種后果：（1）輔助回路產生短路電流使主回路保護開關跳閘，造成信號電源中斷，擴大故障范圍。（2）當輔助回路短路電流不足以使主回路開關跳閘或熔斷器熔斷時，就會造成主回路中繼電器接點熔焊、導線過載和溫度升高，甚至發生火災。

四是屏體結構設計不合理，造成安全隱患。目前，使用的電源屏大多數采用敞開式結構，屏后沒有門，屏與屏之間沒有側面板，使用人員可直接接觸到屏內裸露的帶電導體，嚴重威脅維護人員的生命安全。另外，當一些小動物侵入屏內，也極易造成系統短路或接地故障，甚至引起電氣火災。

2 智能信號電源屏的概述

智能信號電源屏是以國際電工委員會和鐵路信號電源相關標準為依據，采用功率電子、微電子、計算、自動控制、遠程監測等多項先進、成熟的技術，進行了整體化、智能化、網絡化、模塊化設計，使系統在人身安全保護、電氣火災防護、過載短路保護、電磁干擾防護功能以及環保節能、系統隔離、微機監測、信息網絡傳輸功能等方面，均得到了全面的改進和提高，大大提高了電源設備的安全性、可靠性和現代化程度，實現了鐵路信號電源系統的智能化、網絡化、模塊化，全面體現了“高可靠、高安全、免維修、少維護”的宗旨。

所謂的信號電源智能化、就是采用先進、成熟的監控網絡技術，對信號電源進行遙測、遙信和遙控，實時監測電源系統的運行參數、工作狀態、故障、記錄和處理相關數據，從而實現對電源系統的有效維護，達到分散供電、集中管理 ，少人或無人職守，使信號設備獲得最大的安全保證。

所謂信號電源的模塊化，就是采用高性能、高可靠的高技術電工電子技術產品，對信號電源進行模塊化設計，是實現不同功能模塊的靈活組合，提高電源系統的可維性，可靠性和穩定性。采用模塊式結構，可方便靈活地組成各種規格的電源系統，使系統配置方便，便于生產、安裝；模塊采用插拔式結構，使模塊可以在不影響負載供電的情況下迅速更換，使維護簡單化；模塊可根據需要設置成N+1并聯冗余和熱備份工作，提高電源系統工作可靠性和穩定性。

3 智能電源系統的組成

智能電源系統是由電源和監控兩大系統組成。

（1）電源系統：電源系統由兩路電源切換單元、穩壓模塊、交流模塊、直流模塊組成。見圖1；

圖1電源系統組成框圖

（2）監控系統：監控系統由監控單元和監控管理計算機組成。采用分級分布式監控方式，即現電源系統的每一面屏，都由獨立的控制單元完成其電量參數、非電量參數、接觸器和斷路器的開關，然后通過數據線完成與上位管理計算機的通信。見圖2：

圖2監控系統組成框圖

4 在主要車站應用智能型電源屏的可行性和必要性

通過在新橋、電廠兩車站應用智能型電源屏一年來，運用狀態非常理想，從未發生過任何故障和供電異常現象。實踐證明，應用智能型電源屏勢在必行。

由于智能電源屏采用了智能化、模塊化、網絡化和可靠性設計、系統功能完善，滿足了現代鐵路運輸行車生產需求和高科技術的發展需要，具備以下十項主要功能：

（1）兩路輸入電源的自動和手動轉換，自動轉換時間小于0.15S，并有轉換報警功能。

（2）交流穩壓電源內部故障后可不間斷轉非穩壓直供，保證信號設備的持續供電。

（3）功能模塊的變電、配電及隔離輸出，提高了供電安全性。

（4）功能模塊的熱插拔，電源模塊故障后可不斷電更換，不影響系統繼續供電，最大限度減少故障影響和損失。

（5）各功能模塊采取N+1冗余設計，主、備用及自動轉換，系統可靠性大大提高，自動切換時間小于0.15S。

（6）具有過流、欠壓、過熱等安全保護，提高電源設備器件的安全性和可靠性；。

（7）分散采集、集中監測，對電源設備工作過程可實現遙測、遙信、遙控，形成對電源設備的當地、后臺及遠程三位一體全方位監控，即對連續變化的電壓、電流、頻率等模擬信號進行取樣，對設備的運行、開關的分合、接觸器的吸落等離散信號進行監測，還可由監控主機發送控制信號，控制設備的運行、停機、接觸器的吸落等。

（8）故障報警、故障定位和故障管理功能。

（9）系統防雷和電磁兼容，保證系統在供電電源質量惡劣，電磁污染嚴重的環境中可靠工作。

（10）系統具備故障管理功能，對信號電源運行異常情況進行監測、隔離和報告，包括告警監測、故障定位和故障管理。當異常情況發生時，系統發出告警聲響提示，自動顯示告警畫面、故障類型、位置和時間等信息，提供給信號維護人員，以便快速、準確地處理。

5 結論

智能型電源屏運用實踐證明屬實具備十大功能，完全滿足了信號設備可靠供電、維修以及技術管理的需求，提高了設備運行的安全性和可靠性。使信號設備達到高效、安全保證鐵路運輸生產打下了堅實的基礎，為礦區鐵路提高鐵路運輸效率和保證安全行車創造出可觀的經濟價值和良好的社會效益。

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