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1、 随着铁路跨越式发展的深入推进， 作为国民经济大动脉的铁路，在国民经 济迅速增长过程中发挥着十分重要的作 用，如何进一步提供稳定、可靠的信号 电源，已成为促进铁路跨越式发展深入 、稳步推进的有力保证。智能型铁路信号电源集综合化、模 块化、智能化、网络化控制，满足了日 益发展的铁路信号系统的供电需求，已 逐步取代传统的电源设备。智能电源屏先进之处其一，采用高频开关 电源技术。以开关方式工作的电源最早出现在 60年代，1974年研制成了工作频率达到20kHz的 开关电源，开创了电源历史上一个崭新的里程 碑。1976年，美国硅通用公司首次生产出世界 上第一片集成脉宽调制器，使开关电源的控制 器得到简
2、化，系统的可靠性也大为增强。现在 ，由于器件水平、新型材料以及先进电路结构 的不断出现，开关电源的工作频率已经达到了 MHz以上，功率密度已超过了100W/立方英寸， 满负荷效率大于90%。开关电源逐渐被广泛应用 于生产生活的各个领域，包括铁路信号电源领 域。信号电源屏概述及现状回顾信号电源屏概述及现状回顾9.5智能电源屏先进之处其二，随着计算 机领域技术的飞速发展，智能监控也被 引入铁路信号电源领域，将模块化电力 电子技术与智能监控技术结合在一起， 使电源屏成为能实时监测、报警、记录 和故障定位功能的供电设备，在铁路信 号领域的应用也越来越广泛。信号电源屏概述及现状回顾信号电源屏概述及现状回
3、顾9.6 与传统的电源相比，开关电源具有体积小、重 量轻、节能、功率因素高、便于集中监控、噪 声小和扩容容易、调试简单等优点。 开关电源的调整管处于开关状态，输入电压或 负载变化使输出电压波动时，通过改变控制信 号的脉冲宽度来改变调整管的导通时间，使输 出电压保持稳定。智能电源屏特点智能电源屏特点9.7 调整管导通时，其压降近似于零，调整管关断 时，流过的电流近似于零，功耗非常小，所以 效率很高，可达90%以上。而同功能的线性稳 压器或相控稳压电源效率只有35%和70%，且 体积要大得多。 开关电源功率因数一般大于0.92，对公共电网 不会造成污染，无噪声，可与计算机组合成智 能化电源系统，便
4、于扩容和维护等。智能电源屏特点智能电源屏特点9.8 采用智能监控技术，能进行实时监测、报警、 记录和故障定位，减少事故的发生。 智能监控系统可以实时记录电源屏的各运行参 数，也可以通过远程操作实现对电源的遥调、 遥测和遥信。 进入21世纪后，智能型铁路电源屏的研制和使 用有了更长足的发展，有效地提高了电源质量 ，提高了劳动生产率，实现了部分车站电源系 统的无人值守管理，初步适应了现代信号设备 发展的要求智能电源屏特点智能电源屏特点9.9交流输入交流输入电源模块电源模块输出配电输出配电监控模块监控模块稳定性系统外形图稳定性系统外形图 10kVA综合系统区间提速屏区间提速屏直流屏直流屏交流屏交流屏
5、20.13电源屏的特点电源屏的特点随着电力电子和控制技术的发展，信号智能电源屏逐步向智能化、网络化、随着电力电子和控制技术的发展，信号智能电源屏逐步向智能化、网络化、 模块化方向发展。铁路信号智能电源屏具有如下功能及特点：模块化方向发展。铁路信号智能电源屏具有如下功能及特点： 网络化设计网络化设计 可远程监控和集中监测组网，最终实现信号电源的无人值守。可远程监控和集中监测组网，最终实现信号电源的无人值守。 智能化设计智能化设计 可实时监测系统的工作状态，故障及时显示和告警，并具有故障记忆功能。可实时监测系统的工作状态，故障及时显示和告警，并具有故障记忆功能。 模块化设计模块化设计 实现系统的免
6、维修，少维护。实现系统的免维修，少维护。 超宽的工作电压范围超宽的工作电压范围 要求适应中国电网波动较大的实际情况。要求适应中国电网波动较大的实际情况。 独特的输入切换独特的输入切换 两路交流输入可自动切换，切换时间小于两路交流输入可自动切换，切换时间小于150ms150ms。 “N“NM”M”热机备份热机备份 各电源模块采用各电源模块采用“N“NM”M”方式热机备份。方式热机备份。 热插拔热插拔 电源模块采用无损伤热插拔技术，在线更换时间小于电源模块采用无损伤热插拔技术，在线更换时间小于3min3min。 高效率高效率 整机效率大于整机效率大于8585，整流模块的效率大于，整流模块的效率大于
7、90%90%。 安全可靠安全可靠 系统设计符合国际安全标准系统设计符合国际安全标准-EN60950-EN60950。1.1电源屏主要功能铁路信号智能电源屏专门为铁路信号设备供电的装置，信 号负载电源类型主要有信号点灯电源、道岔表示电源、轨 道电路电源、局部电源、直流转辙机电源、继电器电源、 微机监测电源、交流转辙机电源、计算机联锁电源、闭塞 电源/半自动闭塞电源、熔丝报警电源、灯丝报警电源、 TDCS电源、CTC电源、表示灯电源、闪光灯电源、电码 化电源等 6.5电源屏主要功能电电源类类型常见见功耗供电负载电负载信号点灯电源AC220V， 3-20A信号机等道岔表示电源AC220V， 3-5A
8、道岔表示器等轨道电源AC220V/25Hz， 1.2kVA轨道电路局部电源AC110V/25Hz， 0.8kVA轨道电路直流转辙机电源DC220V， 16A直流转辙机继电器电源DC24V， 16A、20A等站内或区间继电 器微机监测电 源AC220V， 5A监测计 算机交流转辙机电源AC380V， 15A，23A，45A交流转辙机计算机联锁电 源AC220V， 10-15A联锁计 算机闭塞/半自动闭塞电源DC24V， 2A/每路区间闭塞用熔丝报警电源AC220V， 1A/ DC24V， 5A报警熔丝灯丝报警电源AC220V， 1A/ DC24V， 5A报警灯丝TDCS电源AC220V， 5AT
9、DCSCTC电源AC220V， 5ACTC表示灯电源AC220V/AC24V， 1-5A表示灯闪光灯电源AC220V/AC24V， 1-5A闪光灯电码化电源AC220V/DC24V， 100-150A电码化发送盒等K铁路信号智能电源屏主要包括配电 、模块、防雷、监控等几大部分。 K系统由外电网输入两路市电，经输 入配电后两路同时或其中一路进入 电源模块进行稳压及变换处理，处 理后的电压再经过适当的转换变换 为能直接为信号设备供电的洁净电 源，通过输出端子为负载供电。 K在系统工作过程中监控模块始终对 系统各参数进行监控，如有异常即 发出警报。当发生雷电危害时，防 雷单元泻放过大的电流，保护电源
10、 设备。 系统工作原理系统工作原理6.16.3输入切换及配电原理输入切换及配电原理根据铁标要求，两路交流电切换时间要求保证在150ms以内，典型的切换方 式常见有“H”型切换和“Y”型切换两类。 “H”型切换原理 “H”型切换原理如图： QF2QF3为手动转换开关，KM1KM4为交流接触器，KM1、KM2和KM3、 KM4分别具有电气和机械互锁特性，接触器的切换构成“H”型切换方式。 正常供电的情况下，上图中的KM1和KM3 吸合，KM2和KM4断开，两路输入 分别给互为主备的一组模块供电；在第一路输入不正常时，KM1断开，KM2吸合 ，KM3、KM4保持不动作，这样由第二路输入给两个模块供电
11、；相反的，在第二 路输入不正常时KM3断开，KM4吸合，KM1、KM2保持不动作，这样由第一路输 入给两个模块供电。 这种方案不但可以确保切换单元工作的可靠、更换、检修方便，同时，也可以 保证整个电源系统到模块级不间断供电。5.1输入切换及配电原理输入切换及配电原理“Y”型切换原理QF1QF2为手动转换开关，KM1、KM2为交流接触器，KM1、KM2具 有电气和机械互锁特性。正常供电的情况下，KM1吸合，KM2断开，由第一路输入给后续模块供 电。在第一路输入不正常时，KM1断开，KM2吸合，由第二路输入给后续模块 供电。在KM1、KM2切换的过程中，模块输入端由于交流接触器的切换有短时 间的断
12、电，但因为电源模块在设计时采用了PFC技术，使得模块具有短时的记 忆存储功能，保证了模块的对外输出不间断。在切换系统故障时直供开关K1、K2可以实现第一路输入或第二路输入直 供供电。在运基信号2005458号铁路信号智能电源屏技术条件（暂行） 规定新电源屏采用此方案。5.25.3直流模块输入输出特性直流模块输入输出特性目前铁路信号领域主要有DC24V系统、DC24-60V系统、DC220V系 统、AC110V（25Hz）、AC220V（25Hz）、AC220V（50Hz）、 AC380V等 直流模块： 采用高频开关电源技术； 采用自冷散热方式，长寿命设计； 采用一体化输入输出及通讯端口，可带电
13、拔插，维护方便； 采用PFC技术，功率因数大于0.99； 采用低压差自主均流技术，多模块并机运行时，具有理想的均流 性能； 设置短路回缩特性，即使模块处于长期短路状态也不致损坏； 完善的故障保护及告警功能，包括输入过/欠压、输出过/欠压、 过热等； 设有CPU监控板，可与系统监控模块通信。26.9交流模块输入输出特性交流模块输入输出特性目前铁路信号领域主要有DC24V系统、DC24-60V系统、DC220V系 统、AC110V（25Hz）、AC220V（25Hz）、AC220V（50Hz）、 AC380V等 交流模块： 采用高频SPWM开关电源技术； 采用自冷散热方式，长寿命设计； 采用一体化
14、输入输出及通讯端口，可带电拔插，维护方便； 采用PFC技术，功率因数大于0.99； 设有两个模块的主备互锁电路； ； 设置短路回缩特性，即使模块处于长期短路状态也不致损坏； 故障保护及告警功能，输入过/欠压、输出过/欠压、过热等； 设有CPU监控板，可与系统监控模块通信。26.10模块工作原理框图模块工作原理框图+-交流输入PFC主电路*DC/DC主电路高频整流全桥整流EMI滤波输出滤波PFC控制PWM控制PFC驱动PWM驱动均流控制检测放大过压、过流保护模块监控RS485直流输出监控模块26.11监控原理监控原理23.1RS485RS485RS232/RS485/MODEM监控模块集中监控模
15、块 监控单元输入输出 配电监控 单元监控方案监控方案三级集散式监控方案嵌入式实时操作系统， 故障或上电时自动复位启机23.24 实时监测系统的输入输出参数、运行状态4 故障自诊断故障定位、故障信息记录、声光告警4 故障回叫自动回叫预设的固定电话、手机、呼机4 环境量监测温度、烟雾、水浸、门禁23.8监控原理监控原理一台监控主机可同时监控255台电源串口1串口2串口3串口4串口5串口6串口7电话插座告警接点输出23.14监控原理监控原理监控单元机箱前面板说明： 功能键：F1，F2，F3，F4，用来进行如上页、菜单 、帮助、下页等操作； 数字键：选择菜单或进行参数输入； 确认键：进行参数确认； 电源灯：当系统加电时，绿灯亮； 告警灯：当系统有故障时，红灯亮； 复位键：在进行维护级设置后或其他异常情况可用 复位键使系统重新启动。23.15监控原理监控原理监控单元机箱背面插座定义说明： 输出1-输出7：1-7号继电器的输出干接点； 串口1：RS485/RS422接口，连接后台主机； 串口2：RS232 接口，连接后台主机； 串口3：连接MODEM； 串口4：RS485
