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轨道交通系统电源子系统原理

时间:2012年11月29日    作者:中国自动化招聘网
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近日,国家发改委官网发布公告,25 个城市轨道、13 条公路和多个集装箱码头、航道等交通建设项目规划获批。其中,城市轨道交通建设项目投资金额总计超过8000 亿元,而公路、码头和航道建设预计投资总金额将超过2000 亿元,此次“发力”审批通过项目近万亿。

我国的交通行业发展面临前所未有的机遇,随着交通行业跨入提速升级、更新换代的快速发展时期,其对电源、监控、大屏等相关设备的需求也大大提升,对供电质量、调度中心监控力度的要求亦不断提高,任何偶然的、短暂的意外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。本期专题就交通行业的通信、监控等基础设施建设展开讨论。

轨道交通信号系统是轨道交通的指挥者,而轨道交通信号系统电源子系统则是整个信号系统的心脏。一套稳定、可靠的供电系统,是信号系统的基础保障,也是保障轨道交通有序、快速运行的根本保障。本文主要介绍城市轨道交通信号电源的架构和原理及其设计时的一些要点。

一、引言
在城市轨道交通系统中,信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制为一体的非常重要的机电系统,它直接关系到城市轨道交通系统的运营安全、运营效率以及服务质量。它是保证乘客和列车的安全,实现行车指挥和列车运行现代化,实现运输快速、高密度、有序运行的功能的关键系统设备。

二、城市轨道交通信号系统电源子系统的组成
城市轨道交通信号系统一般包括:信号设备、连锁设备、闭塞设备等。如果说信号系统是城市轨道交通运行的指挥员的话。那么信号电源系统就是这个指挥员的心脏,信号电源系统的正常与否,直接关系到信号系统正常运行。所以目前轨道交通信号系统中, 一般均设置有UPS 供电保障及轨道交通专用电源设备,以保障信号系统的供电安全。

信号电源系统一般由防雷系统、输入配电屏、输入稳压(隔离)器、不间断电源系统UPS、输出配电屏、隔离变压器、信号电源(交流/ 直流)、输出配电等部分组成。

由于城市轨道交通系统中,根据站点性质,可以设备集中站、非集中站等。一般设备集中站信号电源系统由智能电源系统,主要包括交流输入双路自动切换单元、双UPS、蓄电池、智能电源屏和稳压器等组成;非设备集中站和车辆段(ATS 和DCS 用)由 单UPS、蓄电池、配电柜及稳压模块;维修中心仅配置单UPS、蓄电池和稳压模块等组成。

三、系统系统电源设计要点
3.1 双路供电设计
电源系统设备应具有两路引入电源的自动转换功能,在两路引入电源自动转换或中断时,UPS 应无时间中断地从备用电池上提供后备电源。UPS 蓄电池持续供电时间应不少于30 分钟。
 
3.2 高可用性设计
信号智能电源系统设备包括交流输入双路自动切换装置、UPS(单机带稳压旁路)、智能信号电源屏(开关柜)等单元,以上单元应优先采用模块插接结构,以降低现场维修难度及缩短维修维护时间。

3.3 高可靠性设计
由于信号系统的重要性, 考虑电源系统中,UPS 和信号专用电源的电路结构的复杂性及自身的重要性,所以一般信号电源均按冗余设计。其中一般UPS 采用“1+1”并联冗余设计。智能信号电源屏的每路输出电源应保证两路并联冗余或N+M 冗余(M ≥ N /3),可热插拔更换模块。
 
电源系统能够抗道岔转辙机启动、停止时的电流冲击能力,转辙机采用变压器进行隔离后输出,电源屏对交流转辙机交流输出电源应有相序检测,当断相/ 错相时监测单元切断输出,并给出报警信号。考虑系统中的UPS 与稳压电源均可能发生故障。因此在稳压模块、UPS 上均设置手动维护旁路开关。方便设备故障后至维修完毕期间,信号系统能正常供电。
 
3.4 多层隔离
电源系统的各种输出电源均应采用隔离供电方式。合理分束,分别供电。具有完善的隔离、净化、分配、防雷、过压和过流保护、短路保护等功能,交、直流电源均应对地绝缘。向室外设备供电的电源电路采取可靠的防雷措施并单独送电。
 
3.5 智能管理
智能电源屏的面板上设有工作状态表示显示屏,对所有输入/ 输出电压和电流进行监控和分析,对所有接触器、断路器、模块等部件正常或故障状态进行监控和分析,可对UPS 及蓄电池通过RS-232/485接口读取其工作状态并进行分析。

采用计算机及通信网络技术对系统各输入、输出回路的电压、电流和反映电源系统内部各部分工作状态及正常或故障的开关量进行全面监测、分析,并能以图像、表格、文字说明等方式在维修支持子系统上对全线电源系统进行实时动态工况的监视。当故障发生时,将产生自动声光报警。

四、结束语
本文主要介绍了城市轨道交通信号电源子系统的架构,分析了其主要组成部件的系统框图及其运行模式和设计要点。信号电源屏是城市轨道交通信号系统的重要配套设备。该设备专用于对信号系统设备交流及直流不间断供电,保证信号系统设备稳定、可靠、连续地运行。
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