地铁信号系统电源屏UPS工作及直供切换方法探讨

邓雪 ,钟天弋

成都地铁运营有限公司，四川成都  610000

摘要：针对信号系统鼎汉电源屏UPS工作及直供切换过程中造成设备短时间断电、部分设备重启等现象进行分析，此现象是由鼎汉电源屏采用的倒切开关在倒切过程中存在空挡位所致。断电对于信号设备的安全运营有较大安全隐患，本文为了解决此安全隐患，提出两种解决方案，方案一：将电源屏目前使用的倒切空开更换成双电源自动切换空开；方法二：将电源屏目前使用的倒切空开更换成2个普通空开，并在UPS输入前增加1个普通空开。并对所提出的两种解决方案进行对比，目的是增强电源屏及信号设备可靠性、安全性。

关键字：电源屏；空开；信号设备；安全隐患

1 引言

轨道交通行业日新月异，微机联锁的普及、行车指挥的调度集中、区间闭塞、编组作业的自动化程度提高等都要求信号系统的稳定性、可靠性、安全性要求逐渐提高。然而，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，采用配置相应电源模块的方法，灵活、方便地组成不同功率、容量和功率冗余度、不同输出分路数量。从目前信号智能电源屏的工作情况看，运行基本稳定，但部分电源屏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，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。本文将针对鼎汉电源屏检修时UPS工作向直供倒切过程造成断电现象的问题展开研究，针对造成此现象的原因，给出相应的解决方案，并进行合理化分析。

2 智能电源屏概述

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。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。

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

鼎汉电源屏设计如图1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。当电源屏需要从主路供电切换到旁路供电时，将UPS工作/直供供电倒切开关（图1中红色方框）由1QS5倒切至1QS6，但是在倒切过程中有一个空挡位（倒三角处），实现UPS供电与直供供电倒切。

图1电源屏技术改造前的电路图

由于UPS工作/直供供电倒切过程存在不可避免的空挡位，会造成设备掉电，可能对设备性能造成影响，故本文经过研究提出以下两种改进方案：

方案一：将图1中的倒切空开更换成双电源自动切换空开。

方案二：将图1中的倒切空开去掉，更换成2个普通空开Q6、Q7，并在旁路输入进入UPS机柜之前添加普通空开Q8。

当需要对UPS进行维护工作时，利用空开Q6、Q7不仅可以避免电源屏或设备掉电情况发生掉电现象的发生，而且可以将UPS完全旁路，便于UPS的故障处理或更换。由于三相交流电的相位、幅度方面具有特殊性，倒切需要按照一定的操作流程执行：

步骤1：断开Q1、QF1，闭合空开Q2、Q8将UPS主路进电切换到旁路进电，至少保持运行十五分钟；

步骤2：闭合Q6，依次断开Q7、Q8，即可实现UPS供电向直供供电倒切和UPS旁路。

两种技术改造方案比较如表1所示

表1 两种技术改造方案比较

	优点	缺点
技术改造方案1	能够自动完成倒切，无需人工干预 能够解决倒切过程中掉电安全隐患	成本较高 需要鼎汉进行配合改进 倒切空开性能参数要求较高，且需鼎汉对可靠性进行验证
技术改造方案2	成本低，易实现 能够解决倒切过程中掉电安全隐患 完全旁路UPS便于UPS的维修 可靠性、安全性高	需人工按照操作流程倒切 需要鼎汉进行配合改进

4 总结

本文针对鼎汉电源屏由主路供电向维修旁路供电倒切过程中无法避免的出现掉电现象，提出了两种解决方案，并进行了对比，尽管这两种方案都能解决倒切过程中掉电安全隐患，增强电源屏的可靠性，提升电源屏维护工作质量。但是方案2不仅可以避免电源屏或设备掉电情况发生掉电现象的发生，而且可以将UPS完全旁路，便于UPS的故障处理或更换，技术改造所需器材少、改造技术简单、成本低，更易实现。

参考文献

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