刘志远
中铁武汉电气化局集团第一工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：本文在结合相关案例的基础上对铁路信号电源净化技术展开了分析和研究，目的在于提升整个技术的性能，保证铁路工作正常开展。
关键词：铁路信号；电源净化技术分析
信号电源在信号控制系统中起到了十分重要的作用，对于信号控制系统而言，它明确要求信号电源自身性能具备安全性和稳定性。因此，在工作期间，面临的主要问题便是怎样减少外电网因素对信号产生的不良影响，确保信号电源可靠的工作。在这其中，可以引进铁路信号电源净化技术，通过应用该项技术，可以有效的提升信号电源的安全性。
1.铁路信号电源净化系统的基本工作原理
1.1 1＋1热备冗余供电系统的具体工作原理
这一系统主要是使用UPS市电逆变进行供电，在该项系统的运行期间，在没有UPS市电输入的情况下，可以利用电池开展供电工作；此外，在受到一些因素影响，无法正常使用UPS市电的时候，可以引进备用的UPS逆变供给旁路实施工作，它可以有效提升供电的稳定性和安全性。同时，在主UPS以及备用的UPS市电出现故障的情况下，可以使用备用的UPS电池逆变加以供电。最后，如果主UPS设备和备用的UPS设备全部出现故障的时候，可以利用维修旁路来供电，随后维修人员对它们加以分析和修理。在1＋1热备冗余供电系统运行的时候，首先，可以使用信号净化电源系统，这一系统在运行期间，不管是对于旁路还是主路而言，都能够正常的实施工作，两者可以为后期供电提供有利的条件，确保整个系统运行的稳定性。
1.2 1＋1并机冗余供电系统基本的工作原理
该系统一般是由两台UPS均分负载组建而成并且同时进行工作的，在输入断电的时候，蓄电池经过逆变单位实现负载供电，在此过程中，不会浪费过多的时间。在两台UPS中，如果其中有一台出现了故障，那么该台UPS会自动的转换到并机系统，另外一台则实现供电。在并机系统发生故障的情况下，净化电源便会直接转换，自主的转移到制动旁路内。
2.铁路信号电源净化技术的应用案例论述
在我国各个铁路干线中逐渐开始引进了铁路信号电源技术，可是使用信号电源净化技术，传统方法内无法有效的检测外电网质量，也无法实现UPS净化装置在发生故障时电源波动的电源跳变现象。如下所示：
存在的问题：电子设备自身适应外部电网干扰以及波动的性能较低，并且在供电系统中，经常出现较多问题，比如电压大幅度波动、浪涌等，上述情况的发生对于智能化电子设备而言，都产生了不利的影响，不利于设备的正常工作，进而阻碍了列车的运行。
制定的优化对策：在这一过程中，要想有效避免外网二路电源来回切换以及输入电源质量差等对信号电源屏工作产生的一系列影响，从一定程度上实现信号电源供电系统的备份冗余和正常工作，可以采取以下方式，在信号电源屏前添加智能防雷配电柜以及UPS电源的方法。这一方法如下所示：
图一 铁路信号电源净化系统图
2.1智能防雷配电柜
智能防雷配电柜，主要是由输入防雷单元、ATS双电源转换电路以及两路电源输入开关电路组建而成。
2.1.1智能防雷配电箱具备的功能
该种类型的配电箱自身具备外电冗余输出、模块化防雷保护和输入以及输出电源质量的监测功能。在智能监测单元中，主要是使用新型的触摸屏工控机，将其当成人机管理界面，全方面的检测两路电源。在此过程中，如果其中一路供电发生故障现象的时候，可以将其快速切换到另外一路进行供电，并且有效的分析和检测外电网质量数据以及输出回路的具体状态和设备参数等，一旦发现存有异常情况，可以及时报警处理。
在两路外电输入端安装的防雷单元中，主要包含C级防雷、差模浪涌保护器等，其可以全面预防电网输入端雷电浪涌。智能监测单元采集大屏幕工控机以及人机操作界面对所有的数据进行监测，有效的监控电源系统的实际工作状态。
ATS具备人工转换以及双电源自动切换功能，在外电源发生跳变情况的时候，可以实现零间隔的自动转换。在进行检修试验的时候，可以将人工两路电源切换小于0.15秒。
2.2UPS系统
2.2.1ups电源接入方式
在上段中，已经重点论述了UPS电源采取1＋1热备或者并机的方式，下图是UPS电源1＋1并机接入示意图。
2.2.2UPS工作原理
UPS本身作为一个多重保护的交流供电设备，在主电输入正常的时候，首先，可以将主输入电整流转变为纯净的直流电，然后为蓄电池进行充电；在主电发生异常现象的时候，可以将蓄电池储存的直流逆变交流输出，确保电源供电的稳定性。
①微处理器控制中心功能
微处理将输入、输出等数据进行计算，然后合理的控制和保护静态开关以及逆变器稳定运行。
②逆变器单元
当直流总线正常运行的时候，微处理器发出逆变控制信号，然后利用SPWM驱动信号驱动逆变器输出正弦交流电。逆变器通过调整驱动信号的脉冲宽度，使得电压从0V缓慢上升到额定电压，通过输出反馈控制使其稳定。
③整流和充电单元
主流输入检测电路主要是将主电输入电压频率和相位信息运输到微处理器中加以计算，主电的电压、相位在规定区域内，微处理器送出整流控制信号，整流电压从以往的OV慢慢的提升到了额定电压，从一定方面上减少了对输入电流的影响。当前，因为电池组和直流总线是相互连接到一起运行的，整流器可以同时对电池加以充电。在电池电压少于浮充电压的情况下，整流器工作处于恒流模式，在这一情况下，微处理器可以将电池的充电电流反馈和用户设置的电池容量信息加以计算。在电池上升到浮充电压的时候，呈现恒压充电模式。与此同时，微处理器还可以按照电池的温度信息对电池展开温度补偿充电，从电池实际使用情况分析，定期对其进行维护和保管，以此有效的增强电池的使用性能。
3、结语：
从以上论述可以看出，铁路信号电源净化系统产生的效果较大，它有效的缓解了由于外电网波动跳变和谐波干扰对电源屏工作的影响，彻底消除了外电网电源质量问题引发的信号系统设备故障现象，从一定程度上跳过了信号电源系统的稳定性。
参考文献：
[1]吴嫱.铁路信号电源监控[J]. 城市建设理论研究（电子版），2017.
[2]冯全刚. 铁路信号系统的电源技术的研究[J]. 科海故事博览·科教创新，2017.
论文作者:刘志远
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/31
标签：电源论文; 信号论文; 防雷论文; 工作论文; 外电论文; 系统论文; 电池论文; 《防护工程》2018年第8期论文;