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摘要：随着我国铁路列车行车速度的不断提高，对铁路信号电源的要求也越来越高，一旦电源侧出现故障，势必严重影响行车安全。信号电源的基本要求是可靠、稳定和安全，可靠，要求电源是能保证昼夜不间断供电的独立电源；稳定，要求电源的供电电压和频率的波动都在允许范围内；安全，要求供电的电源设备采取保障设备和人身安全的措施。
关键词：铁路；信号电源；净化技术
在铁路系统中，信号系统是确保铁路运输安全、提高行车安全效率的重要因素，如何通过维护信号电源的安全稳定来保证列车行车安全，已成为当前所有相关部门及人员需要探讨的问题。对此，我们可以从铁路信号电源净化原理入手，着重阐述信号电源净化技术的应用策略，为提高铁路信号电源屏的供电质量提供保障。
1铁路信号电源的分类
1.1Y型电源技术
在Y型电源技术中，两种引入电源的方式：①主要的；②备用操作，交流接触器自动切换，高频电子480Hz电源的使用，高频直流开关电源，工频交流稳压电源等独立模块，单板计算机的应用满足了智能数字监控辅助功能的要求。电源切换后，向工频交流稳压器疏松，整流后形成直流母线。采用高频开关电源模块，将电路从AC转换为直流，提供开关、块设备、直流继电器等直流负载信号设备。在交流负荷中，参数稳压器、交流稳压器，由数字微电脑补偿，在故障过程中，通过自动或手动的旁路直接供电，将电压集中、稳定，然后将电路进行转换和隔离，以供交流负载信号装置，如开关、轨道电路、信号灯等。
1.2假H型电源技术
在伪H电源技术中，同时引入了两个通道的电源，交流接触器自动开关，一些模块单元的功率变频交流稳定器由两个电源提供，并使用额贴面机，实现智能数字型监测。电源频率交流稳压器是分散的，交流负载监管和孤立，和权力提供信号设备，如交换机、轨道电路、信号灯、等高频开关直流电源输出直流负载，和供应电力开关、屏蔽设备，直流继电器和其他设备。模块单元通过1＋1，N＋+等备用方法，采用部分自动转换、手动转换等方式控制交流备用模块。在此类电源技术应用中，也存在着一定的缺陷，利用交流接触器组实现电源输入，需要2台交流接触器动作，可能会超过规定0.15s的切换时间按，工频交流稳压器在断电的情况下会停止运行。在电源高压测量中出现相位中断时，开关交流接触器线圈不能完全失去电力，而部分功率频率交流稳压器不能保持正常运行状态。导致部分信号设备失电。
2铁路信号电源净化系统工作原理解析
2.11+1热备冗余供电系统工作原理与工作方式
1+1热备冗余供电系统主要采用主UPS市电逆变供电，另外以备用UPS作为逆变输出供给旁路。在1+1热备冗余供电系统运行过程中，没有UPS市电输入的时候，会通过电池来进行供电；另外当UPS市电因为维修等原因无法应用时，会采用备用UPS逆变供给旁路来保证市电输入稳定性；同样当主UPS出现问题并且备用UPS市电也出现问题的时候，通过备用UPS电池逆变来进行供电。另外，一旦主UPS和备用UPS都出现问题发生故障时，必须通过维修旁路来实现供电，然后维修人员可以直接对主UPS和备用UPS展开维修。在1+1热备冗余供电系统运行过程中市电首先会通过信号净化电源系统，对于系统运行而言不管是主路还是旁路都可以进行工作，主路和旁路的工作都能够为后端信号负载进行供电，并且保证稳定、纯净和不间断的供电，最终保证整个系统供电的正常运行。
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2.21+1并机冗余供电系统工作原理及工作方式解析
对于1+1并机冗余供电系统而言，通常由2台UPS均分负载并且在运行过程中同时工作，当输入掉电时，由蓄电池经过逆变单元实现负载供电，在这一过程中不需要消耗切换时间。对于这两台UPS均分负载而言当一台发生故障时，这台UPS负载会自动提出并机系统，由另外一台UPS负载来实现供电功能。当并机系统发生故障时，净化电源会直接进行转换，转到自动旁路当中；对于并机系统而言，主要通过电源直供来进行供电。
2.3信号电源净化技术对电源工作影响分析
净化电源技术是在UPS电源基础上发展起来的，其原理和UPS电源相似。在铁路信号电源等比较特殊工作环境中，一般需要完善的电脑系统来进行工作，同时需要保证多台机器的正常运行，这样对于电源功率提出较高要求，同样电源的净化功率要求也随之提高。在大功率下电压输出难免出现干扰以及波动，净化电源在传统电源基础上改善了这一点。在电源净化技术中采用了高质量的电池逆变技术，电源净化技术增加的电池箱，其采用串联的方式进行连接，并且最终通过引线实现和主机的连接，这样省去了后备式电源的稳压部分。它是将外电源直接进行整流加在电池两端，逆变电路直接从电池提取能量输出稳定的220V交流电压。通常情况下，铁路净化电源的标准容量能够维系外电网停电后连续2小时左右的正常供电，如果电池容量大而负荷小，那么这一标准供电时间还可以增加。实际上，在这样的供电环境下，使用了净化电源的工作环境无需顾忌外电源波动和跳变，这是因为外电源正常时，净化电源装置直接输出，并给电池充电；当外电源不正常时，电池放电逆变输出，不会造成电源模块不工作，而且铁路有二路稳定的电源，2小时的后备时间是绝对安全可靠的。
3铁路信号电源净化技术的应用策略
净化电源技术最早是在UPS电源基础上提出并发展起来的，其工作原理与UPS电源十分相近。相较于其他电源类型，铁路信号电源的工作环境较为特殊，必须要有一个完善、功能强大的计算机系统作支撑。与此同时，在满足硬件条件的前提下，还需要维持多台机器的正常运行，这就对电源功率提出了更严苛的要求，相应的电源净化功率也随之提升。在大功率下电压输出总会不可避免的出现波动或者受到干扰，而净化电源则可以在传统电源的基础上大大改善这一局面。这是因为电源净化技术中运用了高质量的电池逆变技术，且电源净化技术增加的电池箱也利用串联方式进行连接，之后借助引线与主机相连，这种连接方式省去了后备式电源的稳压部分。其直接将外电源整流后加在电池两端，而逆变电路可直接从电池中提取能量输出极为稳定的220V交流电压。另外，使用净化电源可以在外电网停电的两小时左右仍能持续供电，且这段时间的供电是绝对安全可靠的。如果电池容量大且负荷小，这一供电时间将更长。目前，信号电源净化技术已开始在我国不同铁路干线中推广应用，但是在实际应用过程中也会存在一些缺陷。具体来说，由于电子设备并不具备很强的抵御外部电网干扰与波动的能力，但是供电系统中却常常产生雷击尖峰、浪涌以及电压浮动波动等问题，严重影响到电子设备的安全稳定运行，进而对列车运行安全造成威胁。对此，可以在信号电源屏前加设智能防雷配电柜以及UPS电源，来实现信号电源供电系统的备份冗余，并有效抵御输入电源尖峰干扰。其中，智能防雷配电柜主要由输入防雷单元、两路电源输入开关电路、ATS双电源转换电路等构成，具有外电冗余输入、模块化防雷保护与输入以及输出电源质量智能监测等功能。而UPS作为一个能提供多重保护的交流供电设备。在主电输入正常时，先将主输入点整流转化为纯净的直流电，摒除主电中存在的那些谐波干扰因素，之后给蓄电池充电，并输出纯交流主电。如果主电输入发生异常，那么就要将蓄电池中存储的直流逆变交流输出，以确保用户负载的高质量电源供电。
结语：
总之，铁路信号电源净化技术的合理运用，不仅可以有效解决因外电网电源质量问题引发的设备故障，同时还能大大降低因外电网波动跳变以及谐波干扰对电源屏工作的负面影响，维护整个信号电源系统的安全可靠。因此，需要有关单位要加强对这项技术的研究实践，进而为今后铁路建设提供参考。
参考文献：
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[3]周汝明.改善信号供电电源质量的装置[J].铁道通信信号,2015,01:19-20.
论文作者:周杰,张腾
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
标签：电源论文; 信号论文; 技术论文; 负载论文; 供电系统论文; 外电论文; 接触器论文; 《防护工程》2019年第4期论文;