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1、轨道交通信号电源系统轨道交通信号电源系统北京国铁路阳技术有限公司张国华信号设备供电对供电的要求信号设备供电对供电的要求三大基本要求是：可靠、稳定和安全。三大基本要求是：可靠、稳定和安全。一、要求电源可靠外网供给的电源， 使用第一类电源（能取得两路可靠的独立电源， 其 中一路为专盘专线）。一、要求电源可靠外网供给的电源， 使用第一类电源（能取得两路可靠的独立电源， 其 中一路为专盘专线）。信号设备列为一级电力负荷用户，铁路信号电源系统要求有两路独立的 交流输入电源供电。信号设备列为一级电力负荷用户，铁路信号电源系统要求有两路独立的 交流输入电源供电。二、要求电源稳定信号设备供电电压的允许波动范围
2、及交流电源的频率波动范围。 三相交 流供电时各相负载应力求平衡， 以提高供电效率和设备利用率， 减小 电压波形的畸变。二、要求电源稳定信号设备供电电压的允许波动范围及交流电源的频率波动范围。 三相交 流供电时各相负载应力求平衡， 以提高供电效率和设备利用率， 减小 电压波形的畸变。三、 要求电源安全对地绝缘、分路隔离供电、设置防雷系统、设置过压、过流保护系统三、 要求电源安全对地绝缘、分路隔离供电、设置防雷系统、设置过压、过流保护系统2信号设备供电负荷等级划分信号设备供电负荷等级划分按因事故停电所造成的后果，划分为：一级，发生停电就会造成运输秩序混乱的负荷 ；大站继电集中联锁、 计算机联锁、
3、自动闭塞、 调度集中 和调度监督、 驼峰信号设备等都是一级负荷。 二级，偶而短时停电不会马上打乱行车计划， 但停电时 间长也会影响运输秩序的负荷；非自动闭塞区段的中、 小站继电集中联锁为二级负荷。其他三级 。3铁路信号电源屏概述铁路信号电源屏概述铁路信号电源屏的主要作用是为信号设备提供各种电源。 是信号设备的专用供电设备。可分别向信号机、电动转辙机、道岔表示、继电器、轨道 电路、微机监测、计算机联锁、列控中心、CTC等设备提 供稳定的交直流电源。是电气集中和微机联锁的重要组成部分。电源屏必须保证 不间断地供电，并且不受外电网电压波动和负载变化的影 响，还要保证安全。铁路信号电源屏担负着为所以信
4、号设备供电的任务，电源 系统发生故障，将导致整个系统瘫痪，其重要性非同一般。4铁路信号电源屏概述铁路信号电源屏概述按用途分为站内设备供电和区间设备供电站内设备按道岔组数确定电源容量区间设备按闭塞分区数量确定电源容量按技术方案分为普通电源屏和智能电源屏智能电源屏又分为普速铁路电源屏和高速铁路电源屏按应用范围分为国家铁路电源屏和地铁电源屏5铁路信号电源屏性能要求铁路信号电源屏性能要求供电方式 两路输入电源至屏内，采用一主一备供电方式，两路电源可 以自动或手动切换，切换时间（包括自动或手动）不大于 0.15s。额定工作制分为不间断工作制、短时工作制、周期工作制。如继电器电 源、信号机点灯电源、轨道电
5、路电源、道岔表示电源、计算 机联锁电源、微机监测电源等为不间断工作制；电动转辙机 电源等为短时工作制；闪光电源等为周期工作制。6铁路信号电源屏性能要求铁路信号电源屏性能要求悬浮供电及隔离供电交、直流输出电源采用对地绝缘的悬浮供电；各种输出电源 采取隔离供电的方式。并应根据系统要求合理分束，分别提 供各路供电电源。负载平衡电源系统供给各种负荷的容量合理分配，当输入为三相交流 电源时，各相的负荷应力求平衡。冗余各供电电源均必须设有备用，有1十1主备方式和N1备用方 式。当任一供电回路出现故障或进行维修时，应能转换至备 用供电回路，继续保持供电。7铁路信号电源屏性能要求铁路信号电源屏性能要求保护功能
6、设置完善的过压、欠压、过载、短路、防雷、接地保护，当 车站装有三相交流电动转辙机时，三相交流输出电源供电必 须设置相序检测装置，在三相断相或错相时能发出报警信号 。电磁兼容电力电子控制电路及监测电路应满足国家相关标准抗扰度的 要求；含有高频开关电路的部分，除满足抗扰度的要求外， 还应满足传导骚扰和辐射骚扰限值要求。8铁路信号电源屏性能要求（智能）铁路信号电源屏性能要求（智能）智能化监测实时监测系统的运行参数及工作状态（输入/输出电压、电流、频率、相 序、模块的输出电压、电流以及各模块的工作状态），具有故障储存、 报警和呼救功能，能对现场运行参数、工作状态、故障位置实现图文显 示，可显示和储存包
7、括转辙机在内的电流、电压曲线。网络连接监测单元可通过RS232或RS485通讯口向信号微机监测系统发送电源系统 的监测数据，纳入微机监测进行组网，实现远程监测和集中维护管理。模块化系统容量灵活配置、易于扩容，具备不停电完成扩容的能力，适应不同 站场规模和不同联锁制式的车站需求。同时预留一定的电源模块插接空 间，满足车站一段时期内的扩容要求。9普通屏（机械屏）普通屏（机械屏）中站屏和大站屏10普通屏（机械屏）普通屏（机械屏）大站屏11普通屏（机械屏）系统普通屏（机械屏）系统中站屏和大站屏12普通屏（机械屏）系统普通屏（机械屏）系统采用传统的工频器件。方便现场电务维修人员维护、操作。采用集中稳压制
8、式。交流输出回路采用工频变压器隔离、变压输出；直流转辙机输出回路采用工频变压器隔离、变压并经过整流滤波输出 ，继电器等直流回路采用开关电源加储能装置构成或采用整流滤波电 路，输出简单可靠。采用整屏冷备用方式。主备用电源屏转换时可以短时直接并联输出。抗输入电源浪涌和抗输出负载的冲击性能好，负载适应性强，可耐受 较大感性、容性负载的冲击。可靠性高，寿命长。两路输入电源采用具有过压/欠压/断相/错相检测功能，自动/手动转 换。13第一代智能电源屏第一代智能电源屏14第一代智能电源屏第一代智能电源屏15第一代智能电源屏第一代智能电源屏16第一代智能电源屏优点第一代智能电源屏优点从上世纪90年代开始，发
9、展智能电源屏采用电力电子技术，从工频技术转向高频开关技术，交流 采用交直交变换，直流采用高频开关电源，提高了产品的 技术含量和功率密度。采用工业计算机/单片机为核心的智能监测系统进行智能 监测和数据记录，网络传输。整机进行模块化设计，模块采用热插拔技术，便于扩容、 系统配置灵活，便于设备的快速维修和故障处理。电源模块采用“11“或“n1“冗余方式热机备用。提高了 系统的安全性，稳定性。17第一代智能电源屏不足第一代智能电源屏不足没有统一的、确切的定义，没有统一的、有针对性的设计 规范和标准。盲目追求高新技术，技术冒进，在设计生产中大量使用未 经验证的技术，造成后续大面积的故障和隐患。生产工艺不
10、过关，致使各种参差不齐的技术和质量的信号 电源产品上道使用。智能化电源屏制式种类繁多，工作原理各异，外形结构五 花八门，高度尺寸不一，颜色眼花缭乱。各厂家各自独立 、互不交流，产品不能互换使用。故障事故频发，严重的造成延时、停车，甚至出现火灾险 情。为行车安全带来重大事故隐患。18第二代智能电源屏统一标准后第二代智能电源屏统一标准后19第二代智能电源屏统一标准后第二代智能电源屏统一标准后20第二代智能电源屏统一标准后第二代智能电源屏统一标准后21第二代智能电源屏统一标准后第二代智能电源屏统一标准后随着智能电源屏的大量上道使用，经验与问题的积累， 2015年，铁道部发布运基信号【2005】458
11、号（暂行）统一了智能电源屏的设计生产标准统一了各厂家同功能模块的互换使用要求规定了与微机监测设备之间的接口对设计生产单位提出了相应的要求，配套行政许可制度， 规范了设计生产厂家。22第二代智能电源屏统一标准后第二代智能电源屏统一标准后形成了统一的设计生产标准和规范，形成了以行政许可制 度为主的产品质量管控体系。经过各厂家的多年努力，采用的技术不断改进提高，技术 成熟，生产工艺提高。智能电源屏制式趋于统一，不同厂家之间的部分模块具备 互换使用的能力，减小了现场维修及备件压力。产品的故障率显著下降。23高铁时代的电源屏高铁时代的电源屏普速铁路智能电源屏24高铁时代的电源屏高铁时代的电源屏大西客专-
12、灵石东站25高铁时代的电源屏高铁时代的电源屏大西客专-平遥古城26高铁时代的电源屏高铁时代的电源屏工厂生产27电源屏工作原理电源屏工作原理智能电源屏输入电源采用两路独立的交流电源, 由防雷配 电箱引线进入电源屏输入端子，闭合输入断路器，经输入 模块转换后，选择一路可靠电源进入汇流排；输入电源由汇流排进入UPS，经UPS滤波、变换后输出稳定 的交流电源，供给各个交直流配电单元；工频交流电源采 用变压器隔离供电方式，直流电源模块采用“N+M”并联 冗余工作方式。交流转辙机电源采取变压器隔离、电网直供工作方式。屏与屏之间由屏间连线跨接，以保证各屏可靠供电，闭合 各隔离单元与模块的输入、输出断路器，电
13、源屏对外正常 供电。28电源屏工作原理电源屏工作原理电源屏供电系统框图29电源屏工作原理电源屏工作原理客专制式电源屏30电源屏工作原理电源屏工作原理电源屏的输出电压主要有以下几种：AC380V，如交流转辙机电源；AC220V，如信号机点灯、计算机联锁电源AC24V，如表示电源AC220V/110V 25Hz轨道/局部电源，DC220V，直流转辙机电源DC48V，ZPW2000R移频闭塞电源；DC24V，ZPW2000A移频闭塞、继电器电源；DC24-120V，闭塞电源 31两路输入电路两路输入电路实现外电网输入到电源屏内的两路电源自动或手动切换， 工作时由其中一路电源供电，当供电电源发生故障或
14、需要 人为进行转换时，能在0.15秒内转换至另一路电源。32UPS供电电路UPS供电电路UPS供电电路，双机并联供电，稳压器作为备用电源33UPS供电电路UPS供电电路UPS供电电路，双机并联供电34UPS供电电路UPS供电电路UPS供电电路，单机供电，稳压器作为备用电源35UPS供电电路UPS供电电路UPS供电电路，现场安装设备36UPS供电电路UPS供电电路UPS供电电路，电池柜和电池架37输出电路及模块输出电路及模块交流输出电路38输出电路及模块输出电路及模块交流转辙机输出采用隔离直供方式输出39输出电路及模块输出电路及模块直流输出电路系统配置时直流电 源 模 块 采 用 “N+M”并联
15、冗余 输出的工作方式。40直流高频模块（1）直流高频模块（1）直流电源模块输入电源经过AC-DC-DC变换后，输出稳定的 直流电源。系统配置时直流电源模块采用“N+M”并联冗 余输出的工作方式。41直流高频模块（2）直流高频模块（2）站间联系（闭塞）模块采用“1+1”并联工作方式。输出 电压可在DC24V120V范围内连续可调，模块面板上设有 电压、电流显示窗口，并有调解旋纽，对输出电压进行调 节。直流高频可调模块LYZ2-24120/24-B2故障正常正常14 切换输出1 输出2输出1调压输出2调压输出3 输出4输出3调压输出4调压直流高频可调模块LYZ2-24120/22-B2故障正常正常12 切换输出1输出1调压输出2输出2调压42直流工频模块直流工频模块站间联系（闭塞）模块采用“1+1”并联工作方式。输出 电压可在DC24V120V范围内分档可调（6V/档），在每束 输出电源的“+”输出侧均串有一只堵截二极管，模块面 板上设有窗口，打开后可调整变压器绕组抽头，对输出电 压进行调节。4325Hz模块25Hz模块25Hz高频模块输入电源经过AC-DC-AC变换后，输出两束稳 定的25Hz交流电源，通过锁相技术，局部电源电压恒定超 前轨道电源电压90相位角。系统配置时25Hz电源模块采 用“1+1”热机主备工作方式。在输入侧用工频隔离变压 器对局部电源和轨道电源进行电气隔离
