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摘要：针对电源屏检修断电造成整个车站信号设备无法正常恢复的问题，提出在电源屏的输入端和UPS的输出端新增空开的方法，即通过旁路UPS的方法，以解决电源屏检修、维修过程因停电时间过长对信号设备造成影响，进而提高信号设备的寿命，降低信号设备故障率。
关键字：电源屏；UPS；空开；信号设备
1 引言
信号设备的稳定运行依赖于信号电源屏能够供给持续稳定的电源，目前轨道交通行业采用的智能电源屏，具有智能化、模块化、网络化、集成化的优点，能够根据不同信号设备的用电需求。从目前信号智能电源屏的工作情况看，运行基本稳定，但部分电源常会出现切换系统故障、交流接触器故障、短路切除板故障等问题，亟需优化主接线设计，提高单元模块可靠性，实行标准化生产的整合。但对于电源屏检修断电造成整个车站信号设备无法正常恢复的问题，经过调查分析主要原因是：信号设备房施工期间缺乏对信号设备卫生进行监督与管理，开通后信号设备室采用中央空调换气方式，信号设备室环境较差，造成UPS机柜内部积累大量积尘，UPS无法带电清理灰尘。对于现有电源供电方式，当UPS彻底断电会造成整个车站信号设备断电，再次恢复送电时部分板卡老化的信号设备因无法正常恢复，只有更换新板卡才能恢复正常工作。本文提出征对电压源屏供电线路进行改造，以达到当UPS进行彻底断电后，整站信号设备仍能正常工作。本文结合信号电源屏实际情况进行技术改造及应用研究，以提高电源屏的稳定性，降低信号设备故障，节约维修成本，促进成都地铁安全运营。
2 智能电源屏原理
鼎汉智能信号电源屏，是指采用电力电子技术，具有实时监测、报警、记录和故障定位功能的供电设备，给铁路信号负载提供稳定干净的电源。智能电源屏从功能上划分，它主要可以分为配电、模块、防雷及监控四部分。其中配电部分包括输入配电和输出配电两个部分组成，主要完成电能的输送；模块部分主要有交流模块、直流模块、25Hz模块等模块，体现出智能电源屏集成化的优点；防雷部分主要在智能电源屏输入输出都采用较为完善的C、D两级防雷系统，避免雷电对电源屏造成损害；监控部分采用了三级集散式监控体系，各级监控自成体系，下级监控保证在上级监控故障或不存在时能独立工作，产生告警信息。
智能电源屏输入采用两路供电方式，即主、副电源供电方式，其中有的主、副电源同时工作，同模块热备方式相同；有的采用主供电、副备用的方式。但每种方式都具有对两路电源的手动、自动转换方式，转换时间均不大于0.15秒[9]。电源屏供电原理框图如图1所示：
图1 电源屏供电原理框图
从图1可以看出，鼎汉电源屏能够给负载提供四种供电方式：主路供电、旁路供电、蓄电池供电、维修旁路供电。输出到负载的电源包括直流电源：DC24/60/110V；交流电源：AC110V/220V；也可不经过电源屏直接为交流转辙机提供AC380V电源。
主路供电方式：输入的市电进入UPS，先经过UPS内部的整流模块，再经过UPS内部逆变模块，通过稳压器输出稳定的电源输送给电源屏，最后由电源屏中的交流配电模块为各信号设备提供所需的电源。此外，在此过程中经由整流的直流电会为蓄电池充电。
旁路供电方式：当主路供电出现故障时，供电方式切换成旁路供电方式，市电先经过稳压器进行稳压，然后输送到UPS，经过UPS内部稳压模块直接进行输送到电源屏，由电源屏的交流配电模块为各设备提供相应的电压。旁路供电电源的质量比主路供电低，由于缺少整流、逆变过程的过滤。
蓄电池供电方式：当主路、旁路供电均出现故障时，启动蓄电池供电方式，蓄电池提供的电源进入UPS后，先通过逆变模块，将蓄电池的直流电转换成交流电，输送给电源屏，最终为信号设备提供电源。蓄电池供电方式只能维持约30分钟，属于急救性供电。
维修旁路供电方式：主要用于电源屏、UPS进行维修，市电通过稳压器后直接输送到电源屏，这种供电过程并未直接切除UPS。
3电源屏技术改造
既有线电源屏现有设计如图2所示，外电网电输送到电源屏后，经电源屏输出到UPS进行净化，再经UPS输入到电源屏为信号设备提供电源。基于此种设计，随着UPS使用时间较长，因为信号设备室环境的影响，造成内部积累大量灰尘，无法带电清理，给电源屏维护工作带来很大不便。
图3电源屏技术改造后的电路图
当需要对UPS进行维护工作时，利用新增旁路空开将UPS进行旁路，保证信号设备不断电，避免对信号设备因断电后无法正常恢复的情况发生。同时考虑到三相交流电的相位、幅度方面具有特殊性，在进行旁路空开的闭合前，必须确保经旁路空开的三相交流电的相位、幅度与经UPS的三相交流电保持一致。实际操作过程中，首先，闭合空开Q3BP将UPS切换到维修旁路，至少保持运行十五分钟；然后，闭合新增旁路空开，至少保持运行十五钟；最后，逐次断开电源屏UPS输出空开QF20和UPS输入空开QF19，采用新增旁路为信号设备进行直供，这种方式既能完全切断稳压器和UPS，能够满足UPS断电进行内部灰尘清扫的要求，又能保证信号设备不掉电，唯一不足之处为信号设备提供的电源可能存在干扰。在电源屏技术改造过程中需要的器材有16mm2阻燃线80m、100A三相空开一个。整个技术改造所需器材少、改造技术简单、成本低，但能够有效地解决车站电源屏因检修断电造成整个车站信号设备无法正常恢复的问题，提高了电源屏的稳定性，电源屏维护工作质量和效率。
4 总结
采用在电源屏到UPS的输出与UPS到电源屏的输入部分新增旁路空开的方法，来解决车站电源屏因检修断电造成整个车站信号设备无法正常恢复的问题，不仅克服了UPS断电后需要更换信号设备老化板卡才能使信号设备正常恢复的难题，而且一定程度上提高了电压屏的供电质量。此外在，这种电源屏技术改造方案简单易操作，成本低。但是这种完全切除稳压器和UPS的方法，无法去除市电中存在的干扰，在后续研究中将考虑提高UPS切除后信号设备供电质量的改善方法。
参考文献:
[1].李风华. 铁路信号智能电源屏常见故障处理[J].山东工业技术, 2016(20):128-128.
[2].乔美荷,江文芳.智能电源系统在信号领域中的应用[J].控制工程, 2008,(S2):140-141.
[3].覃方志.关于智能电源屏电路的改进[J].实用科技,2015(4):207-208.
[4].江俊良. PZG系列铁路信号智能电源系统用户手册.鼎汉技术.
[5].樊秀敏. 智能电源屏的应用与维护[J].太原铁道科技,2012,3:36-38.
论文作者:王茂正
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/15
标签：电源论文; 信号论文; 旁路论文; 设备论文; 方式论文; 模块论文; 智能论文; 《防护工程》2019年第1期论文;