DS6-60电源系统原理介绍

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1、DS6-60计算机联锁系统电源系统原理介绍系统开发部 陈新冬2009年1月1目录电源系统的组成及功能电源系统配线框图及电源线的选择电源系统功耗的计算及UPS选型2电源系统的组成及功能1、电源系统的组成及功能3电源系统的概述l DS6-60计算机联锁系统的供电设备主要是指电源 柜中的电源系统。该电源系统为控显机柜、联锁 机柜、输出机柜等提供系统所需的电能。l DS6-60计算机系统要求信号电源屏经过隔离变压 器隔离后，单独提供出一路单相交流的220V电源 输出。从电源屏接入的220V交流电源送到DS6-60 的电源柜，经过柜内UPS后向系统设备供电。4供电网络图5两大部分AC220、DC24l

2、电源系统按照大的方面可以分成两个部分：即AC220V部 分和DC24V部分。 l AC220V部分 l 信号电源屏送来的AC220V微机电源，经过电源柜内的两 台UPS和一台冗余转换器实现冗余供电，当UPS或冗余转 换器故障时，自动切换到信号电源屏的AC220V直供，保 证系统供电的高可靠性。 l DC24V部分 l 包括四台24V直流稳压电源，按照其承担负载性质的不 同分可以为逻辑电源和接口电源。两类电源分别由两台 直流稳压电源并联供电，保证每一类电源在有一台发生 故障时不影响该类电源所带负载的供电。6电源柜外观图l 从上至下依次为 逻辑DC24V电源两台 接口DC24V电源两台 冗余转换器

3、 两台UPS7电源系统各部分的功能、指标DC24V部分-功能（1）l 共四台DC24V电源。l 其中两台为逻辑24V电源。为本系统中ARCNET集线器、联 锁逻辑部以及输入输出机笼的逻辑电路部分供电。l 另外两台为接口24V电源。该电源用于继电器状态的采集 和驱动联锁设备控制的继电器。接口24V电源接入输入机 笼的输入板和输出机笼的输出板，同时接口24V的正向还 需要送到机械室的组合架。8电源系统各部分的功能、指标DC24V部分-功能（2）l 不论是逻辑供24V供电还是接口24V供电，均采用了两台 DC24V电源来实现。正常工作时，DC24V电源应用均流原理 ，两台电源的输出电流基本保持一致。

4、一旦一台DC24V发 生故障，电源会立即上报故障信号。而另一台电源会承担 所有的逻辑供电或接口供电任务，直至故障解决为止。从 而保证了高可靠性。l 从降额因素上考虑，不论是逻辑24V供电还是接口24V供电 ，都保证了单独一台工作至少降额20%以上使用，两台同 时工作降额40%以上使用。9电源系统各部分的功能、指标DC24V部分-指标l 选用朝阳电源公司的4NIC-QQ720型电源。l 性能指标为输入AC220V，输出24V30A。拥有过流保护、短路保护、过热保护、过压保护能力通过监测电源背面常开、常闭触点，来实现故障报警 功能。10电源系统各部分的功能、指标AC220V部分功能l 由冗余转换器

5、、两台UPS以及交流接触器组成。l UPS无故障时，联锁设备由一台UPS供电，另一台UPS处 于热备状态。当其中一台UPS故障时，冗余转化器完成 两台UPS之间的切换，切换时间小于6毫秒，保证了系统 的高可靠性。l 当两台UPS故障时，通过电源控制装板上的交流接触器 作用，直接切换到电源屏直通供电。11为交流接触器 ；和为交流 接触器的接点， 当UPS和冗余转 换器工作正常时 ，常闭常开 ，系统供电取自 冗余转换器的输 出。当UPS或冗 余转换器故障时 ，常开常闭 ，系统直接由信 号电源屏供电。 AC220部分供电原理图12电源系统各部分的功能、指标AC220V部分UPS指标l UPS选用AP

6、C公司的SURT2000XLICH、SURT3000XLICH或 SURT5000XLICH，根据系统规模而定。l 性能指标为输出功率容量1400W/2100W/3500W，输出电压230V满负载效率90%。有声报警功能，当市电停电时报警。13电源系统各部分的功能、指标AC220V部分UPS备用电池供电时间对比SURT20 00SURT300 0SURT500 0 典型充电 时间4小时2.5小时2.5小时半载典型 后备时间14.2分钟 33.9分钟 15.4分钟 满载典型 后备时间4.1分钟 14.1分钟 5.0分钟 14电源系统各部分的功能、指标AC220V部分冗余转换器指标l 冗余转换器选

7、用APC公司AP7723。l 性能指标为额定输出电压230VAC；最大总负载电流16A；切换小于时间6ms。15整系统推荐上电断电顺序l 上电顺序l 打开信号电源屏；打开电源控制装板上空气开关；打开 UPS；打开DC24V直流电源；最后打开个机笼相对应电源 板开关。l 断电顺序l 关断个机笼相对应电源板上开关；关闭DC24V直流电源 ；关闭电源控制装板上空气开关；关闭UPS；关闭信号 电源屏。16电源系统配线框图、电源系统配线框图及 电源线的选择1760 系统标准配置示意图18电源柜-电源控制装板接线图19电源柜-DC24V接线图 l 为提高系统供电可靠性，每台24V电源都连接双线到接线 排，

8、因此对于一个接线排共有4根电源输入接线，任何一 根电源接线完好都可以保证该路电源正常供电。 20控显柜电源接线图 21联锁柜电源接线图 22输出柜电源接线图 23导线上的允许最大导流量和实际应用载流量序 号 铜电 线 型号 导线允许最 大载流量 (25)考虑到降额因素后实 际应用 载流量(25) 11.5mm 2/c 16 A8 A22.5mm 2/c23 A12 A34mm2/ c34 A17 A46mm2/ c40 A20 A24柜间24V电源配线逻辑电l 控显柜内24V逻辑电供电设备只有两个ARCNET集线器 ，其功率约为4.8W，其柜间电源线导流量为0.2A。l 联锁机柜，标准配置为2

9、个联锁和2个输入机笼。24V逻辑电：2个联锁机笼每个2.1A，2个输入机笼 满配置时（10块板）每个4.2A，最大电源线导流量为 12.6A。l 输出机柜中，标准配置为4个输出机笼。24V逻辑电：4个输出机笼满配置时（10块板）， 每个机笼2.85A，最大电源线导流量为11.4A。25柜间24V电源配线逻辑电l 通过上面一系列的计算我们发现，逻辑24V电在标准配 置的情况下，电流值约为12A。l 为保证一致性，并且考虑到导线强度，电源柜到其他柜 间的逻辑24V电源线建议采用2.5mm2/c的多股导线。导 线颜色定义为红、黑色双绞线缆。为保证可靠性，采用 双线连接。26柜间24V电源配线接口电l

10、 联锁机柜，标准配置为2个联锁和2个输入机笼24V接口电：2个输入机笼满配置时，每块输入板 64路输入通道，每个输入通道的输入电流为4.7mA，按 同一时刻最大输入量50%计算4.710-3206450%= 3A 。l 输出机柜中，标准站最大可配置4个输出机笼24V接口电：4个输出机笼满配置时，每块输出板 16路输出通道，同一时刻最大输出量按25%计算，最 大电源线导流量为（继电器为1700继电器）： 24401625%850= 4.52A。27柜间24V电源配线接口电l 通过上面一系列的计算我们发现，接口24V电在标准配 置的情况下，电流值小于12A。l 为保证一致性，并且考虑到导线强度，电

11、源柜到其他柜 间的接口24V电源线建议采用2.5mm2/c的多股导线。导 线颜色定义为黄、绿色双绞线缆。为保证可靠性，采用 双线连接。28柜内至各机笼配线l 机柜内接线排至各机笼的逻辑24V电源配线采用2mm2/c 的多股导线，导线颜色定义为红、黑色双绞线缆。为保 证可靠性，采用双线连接。l 机柜内接线排至各机笼的接口24V电源配线采用 1.25mm2/c的多股导线，导线颜色定义为黄、绿色双绞 线缆。为保证可靠性，采用双线连接。l 机柜内铜排至各机笼的防雷线采用1mm2/c的多股导线， 导线颜色定义为蓝色线缆。每个机笼接4根防雷线。29电源柜到继电器架24V采集电源配线l 接口架24V采集电源

12、线电流计算方法为：输入电流值=输入板数（双系）输入板通道（64）每 通道电流（4.710-3 A ）l 系统标准配置下最大输入电流值=20644.710-3 =6.016A，因此标准配置下电源柜到接口架采集电源线 线径采用2.5mm2/c的导线即可满足要求。 30系统内AC220V电源配线l 电源柜与控显柜间的AC220电源线供电设备为两台工控 机，柜间电流小于2A，l 根据导线允许的最大导流量可为其选择合适的导线，此 处建议采用标准的三芯电源线，其内部线径为1mm2/c ，即可满足要求。31电源屏到电源柜AC220V电源配线l 信号电源屏向系统提供一路稳定的AC220V电源，电源线 线径应满

13、足系统最大功耗的负荷要求。电源线的电流值 （A）=系统总功耗/220V。l 信号电源屏到联锁系统电源柜的电源线一般应选择满足 30A电流的导线。即选择4mm2/c的多股导线即可满足要 求。32电源系统功耗计算、电源系统功耗计算及UPS选型33电源系统功耗计算l DS6-60计算机联锁系统所消耗的功率是根据系统所配置 硬件设备的实测功率来进行累加计算的 。l 若系统设备型号或设备数量发生变化，则需重新计算。l 为了便于计算，我们仍以60标准配置为例，并且在下面 将硬件设备分为AC220V供电的设备和DC24V供电的设备 分步推算。34AC220V供电功耗序 号设备名称 功耗设备 数量总功耗 备注

14、1NEC22 液晶显示 器 484192经过 UPS2NEC 17 液晶显示 器 30390经过 UPS3音箱（轻 骑兵 C2200） 224经过 UPS4研华工控 机（6187 ） 75 实际 应用3225经过 UPS5增益器（ 东科 RGB105 ） 248经过 UPS6打印机（ HP1020 ） 300 打印瞬 间1300未经 UPS经过UPS设备的总功耗为519W35DC24V供电功耗序 号设备名 称功耗设备 数量总功 耗 1ARCNET 集线器 2.424.8 2联锁机 笼 50.4 2100.8 3输入机 笼 136.8 2273.6 4输出机 笼 95.52 4382.0 8 D

15、C24CV供电的总功耗为761.28W36UPS容量计算l 朝阳电源模块的效率典型值为82%。l 建议系统最大功耗应小于UPS最大输出功耗的85%。l DC24V供电总功耗/82%=761.28/82%=928.4Wl 928.4W+经过UPS的功耗=928.4W+519W=1447.4W l 2000VA的 UPS的最大输出功率为1400W ，其85%的最大 功耗为1190W。 11901447.4W 肯定。37UPS容量计算l 因此以标准配置为例，（2个输入机笼满配置，同一时 刻最大输入量按50%计算、4个输出机笼满配置，同一时 刻最大输出量按25%计算的情况下）我们建议选用 SURT30

16、00XLICH的UPS。l APC公司的UPS若长时间处于一种大负荷工作状态，会造 成UPS正常使用寿命的降低。推荐的降额度应在85%以内 。l 因此，每一个站在开通之前都要做细致的系统功耗估算 工作，以便选好UPS的容量。3860实际系统配置时UPS选型配置数量选用的UPS 型号 0-9组设备 配 置SURT2000X LICH 10-19组设 备配置SURT2000X LICH 20-29组设 备配置SURT2000X LICH 30-39组设 备配置SURT3000X LICH 40-49组设 备配置SURT3000X LICH 50-59组设 备配置SURT3000X LICH 60-69组设 备配置SURT3000X LICH 70-79组设 备配置SURT3000X LICH 80-89组设 备配置SURT5000X LICH 90-100组设 备配置SURT5000X LICHl 60系统在实际配置时 ，是根据道岔组的数 量，以及输入输出板 的数量来决定