ISPS电源在铁路(遥林站)信号电源系统中的应用

摘要：我国铁路已跨入“高速时代” ，其关键是保障铁路运行的高效性，安全性和可靠性，这需要一套更加安全的科学的信号系统。计算机联锁系统和微机自动闭塞控制系统等在铁路信号新技术中的应用范围不断扩大，这些新技术系统对电源供电质量的要求较之传统的技术系统大大提高，任何偶然、短暂的供电中断都可能造成难以估量的损失，甚至对铁路的行车安全产生极大威胁。因此，采用 ISPS不间断电源作为信号系统保障电源也随之日益普遍。 关键词：铁路信号电源、ISPS不间断电源、可靠性、稳定性 1 引言 随着科学技术的不断进步，计算机技术和信息技术在铁路行业得到了广泛应用。智能化电源屏作为铁路信号系统中的重要电气设备，其运行状态可靠性与稳定性是保证铁路运输正常进行的基础，因此，智能化电源屏的故障分析和运行维护显得尤为重要。本文对智能化电源屏进行了简单介绍，并针对智能化电源屏的常见故障，分析了几点措施，以期确保智能化电源屏的可靠性与稳定性。 2 概述 随着我国铁路的大发展，铁路运输速度越来越高，密度越来越高，重载化已经变成了货运的趋势，电气化也基本上 因为其决定了设备和工作人员的安全。所以说， 上铁路信号快速发展的步伐，保证铁路信号设备正常工作我们研究电源系统可靠性意义重大，对铁路信号的发展有重大意义。 3偏远地区铁路信号电源系统存在的问题 遥林站为沈阳局集团公司管辖众多车站之一，车站的行车信号电源供电方式为，主用电源由地方供电公司电网提供，备用电源由车务系统自维发电机组提供，然后经双电源切换装置为行车信号提供电源。当主用电源因计划检修或因故障跳闸中断供电时，车站启动发电机组，为行车信号提供备用电源。在发电机组工作时，经常会出现行车信号掉码情况，曾经出现过一个月内掉码15次以上的情况，掉码率极高。掉码原因为发电机组提供的电源质量不达标：电源电压、频率不稳定，电压波形畸变率高，谐波含量大，电源参数随负载波动变化较大，特别是频率的波动和电压波形畸变导致行车信号掉码。针对行车信号掉码问题神贴局集团供电部与国彪电源集团有限公司、吉林科电有限公司共同对该车站进行电源改进并进行各项测试。 4 ISPS不间断电源应用 4.1方案概述 如图2所示，为了解决上述问题，在双电源切换装置输入侧主用电源改为ISPS不间断电源，ISPS不间断电源输出作为双电源切换装置的主用输入，地方供电网电作为双电源切换装置的备用电源输入，双电源切换装置输出为信号电源系统供电。 图2 ISPS不间断电源由市电、发电机组两路电源为其供电，当市电正常时，市电经ISPS不间断电源的切换模块直接输出，经ATS为信号设备供电；当市电故障时，发电机组经ISPS不间断电源的整流模块、逆变模块、切换模块输出，经ATS为信号设备供电；当市电故障，发电机组故障时，ISPS不间断电源由蓄电池组提供能量，由逆变模块、切换模块输出，经ATS为信号设备供电。当ISPS不间断电源故障或检修时，经ATS转换为市电为信号设备供电。 4.2方案概述 4.2.1 ISPS不间断电源容量选择 选择ISPS不间断电源容量一般是额定电压和额定电流为计算依据，如果仅以该依据计算，有时会使ISPS不间断电源容量选择偏低。确定 ISPS不间断电源容量时，除了考虑信号负荷平均功率以外，还应考虑非线性负荷的峰值电流及持续时间对电源的影响。 4.2.2 ISPS不间断电源逆变单元选择 ISPS不间断电源逆变单元应具备以下特点： （1）输入电压允许在额定电压±15%范围内波动，输出电压稳压精度是额定电压±1%。 （2）输出电压谐波含量小于3%，对用电设备没有谐波干扰 （3）市电与发电机组，发电机组与电池之间切换时间不大于10ms，切换过程均能锁相 （4）ISPS不间断电源主机能承受 150%过负载、持续1min的过载能力 （5）当发生短路、长时间过载等异常情况时，能快速地保护，ISPS不间断电源的逆变单元并发出报警音响，当事故解除后能自动恢复供电。 （6）ISPS不间断电源装置内部元器件采用最先进的进口元器件，大大增强其了系统的可靠性， （7）ISPS不间断电源具有RS232、RS485等多种通信接口。 4.2.2 ISPS不间断电源电池组选择 后备时间的确定，由于信号系统采用网电和发电机组两路电源供电，ISPS不间断电源只解决发电机组电压波形，频率，电压谐波含量偏大，切换时间问题，所以ISPS不间断电源的备用时间不需要太长，备用时间按照有人值守车站ISPS不间断电源供电时间为30min，无人值守车站ISPS供电时间为2h。 蓄电池的选择，根据铅酸免维护蓄电池放电特性曲线，以满足后备时间内不间断供电的要求来确定电池容量，选择时需考虑，充放电特性较好的蓄电池。 4.3应用效果 经过对ISPS不间断电源输出电压幅值、频率、谐波含量等参数的测试。试验结果表明，模拟市电故障，可由发电机组经ISPS不间断电源为信号设备提供可靠的电源；模拟市电、发电机组同时故障，可由蓄电池组为信号设备提供可靠的电源。保证信号设备可靠的工作。经过近半年的应用中，在电网故障时，多次为行车信号设备提供可靠的电源，保障了行车的安全。 5 ISPS不间断电源性能特点 ISPS不间断电源为节能环保型绿色电源，是集国彪电源集团有限公司多项专利技术于一体以蓄电池为储能单元，ISPS不间断电源采用有触点保持，无触点切换的切换单元，在保证切换速度的前提下，消除了切换单元带来的热损耗、热隐患。原理如图3： 图3 ISPS不间断电源与UPS电源相比较具有明显的优势：消除了热隐患，消除了主机在线工作产生的大量谐波，较少了附加设备；提高了电源的可靠性，安全性，设备使用寿命得到很大提高；减少了主机容量，运维的工作量，电源效率大于98%，节约了大量的电能，具有很高的经济意义。 在网电正常时由网电为负荷提供电源，网电故障时，由蓄电池经逆变单元为负荷提供电源，电源切换时间满足信息设备供电要求的不间断电源产品。电源为热后备式工作方式，逆变回路无需在线工作，故障率低，损耗小，寿命长。具有很宽的输入电压范围，适应供电环境恶劣的地区使用，采用双变换热后备式设计，市电与电池供电切换不间断，为用户提供纯净的正弦波安全可靠的电源，保障用户的重要设备供电质量，延长了设备的使用寿命。 ISPS不间断电源的整流器采用软起动设计，当输入电源转为发电机组供电使用时，可使发电机组保持正常、安全运行、延长发电机组使用寿命，具有蓄电池漏液侦测功能，可提早侦测出电池的漏液并告警，避免因蓄电池漏液引起事故。具备智能电池管理能力，具有蓄电池自动均充、浮充转换功能，充电时自动温度补偿等功能。可以定期对电池进行安全发电检测，还可以根据负载情况，自动调整放电终止电压，延长蓄电池使用寿命。ISPS不间断电源具有RS232、RS485等通信接口供选择，可以直接通过网络或动力环境采集，对ISPS不间断电源实现远程集中监控，可远程查看ISPS不间断电源运行的各项参数，事件记录进行实时监测。 ISPS不间断电源市电工况下效率为98%以上，供电效率高，发热量小，可节省设备间的自用电量。主机体积小，不仅减少了所用材料，而且更易散热，对设备房间的温度影响变小，使得空调耗电也相对减少，提高了整个设备间的绿色环保指标，高密度设计可节省占地面积及安装空间，提高灵活性，适应不同的设备间的物理环境。 ISPS不间断电源的元器件都是经过严格筛选，紧紧把住原材料关。采用智能的微处理器 CPU 控制设计，简化复杂的模拟线路并且减少了零件数目，提高了整个系统的集成度及可靠度。ISPS不间断电源的控制电源采用双冗余设计,主功率器件采用 IGBT技术，大人提高了系统的可靠性。散热凤扇采用智能化控制设计，风扇转速可根据负载大小自动调整。 6结语 通过对信号系统进行ISPS电源改造，成功解决了日常运行中行车信号掉码问题，为信号系统不间断供电和供电管理实现自动化，信息化，标准化提供了强大的电力支持，同时为遥林站安全营运提供了可靠的电源保障。 参考文献 [1]郑福林.铁路信号电源安全性能的探讨[J].铁路计算机应用，2010，04：58-60. [2] 李堂成.地铁信号系统电源配置方案探讨[J].电子工程师，2007,05：36—38. [3] 郝延春.浅谈我国铁路信号电源屏发展历程[J].才智，2013，(03):267. [4] T/ASC04-2019.智能快速应急电源(ISPS)技术标准[P].2019