怎样为铁路信号电力系统提供高可靠保障Word下载.docx

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包括车站信号、区间信号、行车指挥自动化、列车运行自动化、驼峰调车控制等项。

①铁路车站信号。

在车站范围内，指示列车或机车运行条件以保证行车和调车安全的信号，其内容主要包括车站联锁、平面调车控制、车站信号遥控遥信等。

通常在站内股道很多，进路交叉也复杂，因此信号必须与道岔、进路保持一定的操作顺序，形成联锁。

现代已广泛使用继电集中联锁，以及允许车列溜放、保持退路安全的平面调车控制和节省电缆、人力的车站信号遥控遥信系统。

②铁路区间信号。

用以保护区间内列车行车安全，主要包括区间闭塞、车内信号、铁路道口防护、防护报警和轴温探测等。

区间闭塞是为了防止在区间运行的列车发生对撞和追尾事故。

当区间采用半自动或自动闭塞后，区间信号得到了很大完善，同时可将地面信号引入机车驾驶室中，形成易见的车内信号；

而和公路相交的道口，可设置面向公路的道口防护和防护报警。

③铁路行车指挥自动化是应用计算机等设备自动收集信号设备状况和列车运行的信息并进行处理，及时发出指挥列车运行的命令，以实现调度集中控制。

行车指挥自动化的设备是在现有设备的基础上增加车次跟踪和计算机系统、通信设备以及故障检测设备等。

系统应用的主要软件有列车追踪、进路控制和运行调整。

④铁路列车运行自动化是利用计算机对列车起动、行驶、调度和停车实行自动监督、控制和调整，由此提高行车的安全性，提高运行效率，改善司机的工作条件。

⑤驼峰调车控制是在驼峰调车场上，为控制货车溜放进路和溜放速度，实现列车的分类、解体和编组控制。

控制方法可分为非机械化、机械化、半自动化和自动化的驼峰调车控制。

铁路信号发展的方向主要是实现高度自动化、智能化，以便保证行车和各种作业的安全、准确，提高效率，因此铁路信号电力保障系统也选的特别关键。

二、对铁路信号系统电力保障要求：

随着我国铁路跨入“高速时代”，计算机联锁系统和微机自动闭塞控制系统等在我国铁路信号新技术中的应用范围不断扩大，这些新技术系统对供电质量的要求较之于传统的技术系统大大提高，任何偶然的、短暂的供电中断都可能造成难以估量的损失，甚至对铁路行车的安全产生极大的威胁。

因此，UPS的运用也随之日益普遍。

铁道部铁运[2008]19号文件中提出“关于客运专线信号系统若干问题的指导意见”，为确保客运专线信号系统设计质量，充分满足高安全性、高可靠性和高可用性需求，客运专线信号系统应统一技术标准、优化方案设计并采用高质量的信号产品。

对信号电源系统的要求：

客运专线车站及中继站信号电源应按照双套大容量UPS备用方式配备电源，UPS容量负荷按照除转辙机外的所有用电量计算，有维护人员值守车站UPS供电时间不应小于30分钟，无人维护人员值守车站UPS供电时间不应小于2小时。

温家宝总理在十一届全国人大一次会议上作政府工作报告时，多次提到环境、生态、节能减排。

自从《铁路“十一五”规划》及工作实施以来，铁道部从优化运输能耗结构、减少石油类消耗、提高铁路资源能源利用效率的角度，加快铁路建设步伐和项目前期工作推进，节能降耗、污染减排得到了显著的成效。

而保障铁路行车安全性运行的基础信号系统，提高系统对电能的利用效率、降低耗电量，节省电能更是责无旁贷的。

三、高速铁路信号电源系统柏克电源解决方案

为确保高速铁路行车的安全性，根据中国铁道部对客运专线信号电源系统的要求，柏克公司采用CHP3000系列UPS两台直接并联供电，后备时间按照铁道部需求有维护人员值守车站UPS后备供电时间30分钟配置蓄电池，无人维护人员值守车站UPS后备供电时间2小时配置蓄电池。

柏克CHP3000系统双变换纯在线式UPS可适应于供电环境恶劣的地区使用，直接并机支持8台UPS并联，并且获得国家8台并机同步专利证书，并机系统采用共用电池组功能，提高蓄电池的利用效率及减少安装空间；

在原有信号电源系统的基础上优化供电方案，提供信号系统高安全、高可靠的绿色节能电源系统。

信号电源系统优化方案系统架构图如下所示

四、典型车站信号系统UPS电源配置方案

下表为车站信号系统典型的负载容量为18KW输出电源的统计，18KW（三相电源输入，计算机联锁，4KVA容量的25Hz轨道电路、区间屏电源3KW）

序号 

铁路信号系统需要电力高可靠保障负载设备 

电压等级负载功率

1、 

计算机连锁电源 

AC220V±

3% 

12.5A

2、 

信号灯电源 

5A×

4路=20A

3、 

25HZ轨道电源 

2.7A×

4路=10.8A

4、 

25HZ局部电源 

AC110V±

3.6A×

4路=14.4A

5、 

道岔表控制电源 

4A

6、 

电码化电源 

2路=10A

7、 

动态电源 

2.5A

8、 

稳压备用电源 

10A

9、 

电动转辙机电源 

DC220V±

5V 

30A

10、 

继电器电源 

DC24V±

0.5V 

20A

11、 

闭锁电源 

1.5V 

1A×

4路=4A

12、 

区间屏电源 

AC380V±

6A

UPS负载容量选型原则:

A.当负载为计算机负载:

UPS容量计算方法：

UPS容量=设计负载功率÷

0.8（UPS输出功率因数）÷

0.6（UPS主机最理想负载为输出功率的60%）=需要设计容量

B.例如:

现在机房负载为60KW

UPS容量=18000W÷

0.6（UPS主机最理想负载为输出功率的60%）=37.5KVA（需要设计容量）

C.一般UPS功率为整数,并且双数比较多考虑以后扩容因此选择一台40KVAUPS比较理想.

UPS主机配置40KVA即可满足负荷容量需求，UPS电源系统配置方案如下：

1、设备名称 

30分钟型号及配置 

数量 

备注

铁路信号系统柏克UPS不间断电源配置方案 

CHP3000-40KVA 

1套 

40KVA三进三出工频在线机，输入输出均有隔离变压器，逆变器采用德国第六代优派克高效节能逆变器。

逆变效率≥95%,配置德国GDP蓄电池设计寿命≥10年、满载延时1小时，18KW负载延时2小时。

具有电池自动化管理软件,中文彩色大屏幕显示,具有语音报警功能,输入电压范围380V±

25%,输入频率50HZ±

10%,适合恶劣电力环境,原厂配置D级防雷器,输出电压380V/220V±

1%,输出频率50HZ±

0.5%,为铁路信号系统提供高可靠保障。

德国GDP12V100AH 

64节 

32节100AH电池柜 

2台 

矿物阻燃电缆35平方 

100米 

智能电力配电系统 

网络管理监控卡 

五、信号电源UPS系统分析

1.高可用性－智能化电池管理系统

2、采用柏克CHP3000系列40KVAUPS两台，构成“1+1”冗余并机，输入采用两路市电经ATS自动切换后给UPS输入。

两台UPS并联，每台主机配置一组独立电池组，防止两台主机共用电池组出现过充，缩短电池寿命。

3、.UPS标配双回路输入功能，提高系统可靠性。

内置旁路维护开关设计，便于系统检修及维护。

双回路输入设计可以实现主输入供电回路与旁路隔离，分别采用两路不同市电，大幅提供系统可靠性。

4.采用“1+1”冗余并机系统设计，大幅度提高UPS可靠性。

柏克CHP3000系列UPS单机MTBF大于300000小时，单机可靠度大于99.99%，采用“1+1”并机大于99.9999%。

柏克CHP3000系列UPS，提供强大的并机能力，无需并机卡即可并机，具有8台并机，并且可以在线无断电扩容，满足后期系统扩容需要。

同时采用DSP英特尔CPU冗余的数字控制技术，保证UPS参数精确及并机时相位的严格一致，保证并机系统的带载能力和可靠性。

并且获得国家8台并机同步技术。

5.UPS系统具有RS232、RS485、干结点、及SNNP等通讯接口供选择，可以直接通过网络或动力环境采集，对UPS实现远程集中监控，可远程查看UPS运行的各项参数、事件记录进行实时检测。

当UPS系统发生事故，可通过集中监控软件或者干节点信号发出告警提示。

并具有语音报警和中文大屏幕显示。

让用户及时了解主机工作状态，减少故障排查时间，提高工作效率。

大大提高系统长期运行可靠性。

6、柏克UPS电源采用先进的DSP数字技术+技术采用高可靠器件 

六、信号电源UPS设备性能特点分析

1．绿色节能特点分析

a）宽广的输入电压范围设计

宽广的输入电压范围设计（380V/220V-25%～+25%），适应供电环境恶劣的地区使用，可有效的降低电池放电次数及损耗，延长电池使用寿命，也减少了电池产品对周围环境的污染。

有效的延长了电池的使用寿命，可减少用户在电池上的投资购买成本。

b）共用电池功能

在采有并机冗余供电的情况下，采用共用电池功能，在满足同等放电时间条件下两台主机可利用并联电池组工作，通过该功能可全面节省用户对电池运营成本的投资，节省购买电池的资金投资，还节省安装空间，承重方面的投资，对于系统扩容也非常的方便、简单。

N+1并联冗余共方案系统图

c）高功率密度设计

与业界内其它品牌相比较体积小，不仅减小了材料成本，而且更易散热，机房的温度影响变小，使得空调耗电也相对减少，更提高整个机房的绿色环保指标。

高密度设计可节省占地面积及安装空间，提高灵活性，适应不同的机房物理环境。

d）高整机效率

柏克CHP3000系列UPS在线模式效率>

0.93,采用经济运行模式效率可达0.98以上，可有效的利用电能，节省运营成本，另外，由于UPS效率的提高及发热量的减小，亦可节省机房空调设备的用电量及电费。

e）散热风扇采用风速控制

柏克CHP3000系列UPS散热风扇具有温控自动风速控制，由负载的容量、温度高低自动调整风扇的转速，可节省电能减少运营成本，改善系统可靠度、提升效率、降低噪音以及延长风扇的使用寿命。

2．可靠性特点分析

a）柏克CHP3000系列UPS在制造方面每个元器件都是经过严格筛选,紧紧把住原材料关。

对UPS出厂前做全面细致的测试,并且内部核心器件70%采用原装进口器件，确保各项功能与质量。

b）采用先进的DSP数字技术控制设计,简化复杂的模拟线路及零件数目，提高了整个系统的集成率及可靠度；

c）柏克CHP3000系列UPS在设计方面散热风扇转速采用智能化控制设计，风扇转速可根据负载大小自动调整,控制电源采用双冗余设计,主功率器件采用德国优派克第六代高效节能逆变IGBT技术，大大的提高了系统的可靠性。

d）柏克CHP3000UPS控制电源采用双路电源,任何一路出现故障,UPS仍可正常供电,且不同控制电源电路输入来源来自不同的电源来源,可更加确保控制电路的运行，提高系统可靠度。

e）标配有输出隔离变压器，稳定可靠，过负载能力和抗冲击能力强，隔离谐波的干扰及降低零地电压，为负载提供稳定可靠的纯净的电源。

在政府、地铁、铁道、通信、医疗、工业、电力等行业使用多年,通过实践证明了柏克CHP3000系列UPS的高可靠性，是高可用性产品。

平均无故障时间MTBF＞300000h,平均维修时间MTTR＜0.5h。

3．安全性特点分析

A）采用双变换在线式设计，安全保护用户的精密设备供电质量，市电与电池供电为零切换时间，为用户负载提供纯净的正弦波安全可靠的电源，延长设备的使用寿命。

B）紧急事故关机功能（EPO）,当地震或火灾等紧急事故发生时，可通过面板EPO按键或利用远程遥控EPO功能来快速将UPS关机，而减少UPS系统在紧急事故中造成的损失，有效的保护负载。

C）整流器采用软启动设计，当UPS输入转入由发电机连续供电使用时，可使发电机得到平滑过度连接，避免发电机受到瞬间负载的冲击或过载故障，使得发电机保持正常、安全运行，延长发电机组使用寿命。

D）具有电池漏液侦测功能，可提早侦测出电池的漏液并进行告警，避免电池漏液引起的灾难。

E）并机系统可采用独立电池解决方案，每组电池组由32只电池串联，如果用户使用3-5年后，出现其中1-2块电池严重落后，柏克电源采用电池智能化管理，将电池组直流母线电压设置30节一组，保障系统正常运行，无需增加电池，并且增加新电池，新旧电池混合使用，新电池冲不足，旧电池过压现象严重，因此采用柏克CHP3000系列UPS智能化管理，大大延长电池寿命，还给用户节省成本。

确保信号系统安全的运行，保障高速铁路行车的安全性。

F）柏克CHP3000系列UPS具有最安全、适用的短路保护功能，当侦测到逆变器输出电压小于50VAC达两个周期（即40ms）时，便认为输出端短路，逆变器保护锁机，转由旁路供电，转换时间<

1ms。

并机系统中，当UPS侦测到逆变器输出电压小于50VAC达两个周期时，便认为是输出端短路了，这时并联2台UPS立即关闭逆变器进行自我保护，同时将负载切换到静态旁路下供电，如果短路排除了，则UPS自动回复到正常工作模式。

如果短路仍然存在，则靠跳脱静态旁路的输入开关来保护。

整个短路保护的设计理念是:

能坚持就坚持,有一点办法也不给负载断电.瞬间短路或者万一有误侦测到短路时,不会造成负载断电。

G）采用智能化高精密配电及监控系统及时了解铁路信号系统负载工作状态。

七、结束语：

柏克电力设备有限公司一直致力于节能环保的新型电力和电源设备的研发，生产绿色环保型电源是我们一贯的宗旨，降低广大用户的运行成本，响应国家建立节约型社会的号召，并成功服务于武广高铁、京九铁路、广梅汕铁路、太中银高铁、宜万铁路、沪杭高铁、广州南站、成都地铁一号线、广州地铁等。

作为中国创造品牌的柏克电源，以推动“绿色保护”为使命，在业界率先推出一系列“绿叶标识”的高效节能型产品，柏克人在自身发展中也在不断重视绿色节能的应用，通过提高工作效率、减少能源浪费、创建稳定可靠的应用环境，不但能为自身发展提供更广阔的前景，更是为全球节能减排做出的一大贡献。

柏克CHP3000系列UPS保持高安全可靠、高效率的运行，确保铁路高速时代的信号系统稳定可靠、从不间断地可靠运行，为祖国铁路信号电力保障系统做出应有贡献。