第9章信號智能電源屏《城軌控制電源設(shè)備維護》教學(xué)課件

《城軌控制電源設(shè)備維護》?精品課件合集城軌控制電源設(shè)備維護第一章信號設(shè)備的供電概況第二章變壓器第三章交流穩(wěn)壓器第四章低壓電器第五章電機第六章開關(guān)電源第七章UPS和蓄電池第八章電磁式信號電源屏系統(tǒng)第九章

信號智能電源屏第十章通信電源系統(tǒng)概述第九章信號智能電源屏第一節(jié)

信號智能電源屏概述第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏第三節(jié)PZ系列智能信號電源屏第一節(jié)信號智能電源屏概述信號電源屏是信號設(shè)備的心臟，是保證鐵路正常運輸和安全的重要設(shè)備之一。隨著鐵路運輸產(chǎn)業(yè)以及城市軌道交通的飛快發(fā)展，老式電源屏已經(jīng)不能滿足21世紀(jì)智能化、信息化和行車指揮自動化的要求。在鐵道部主管部門領(lǐng)導(dǎo)下，在路內(nèi)外廣大科技人員的共同努力下，全路第一套鐵路信號智能電源屏，于2000年8月在北京通過鐵道部技術(shù)鑒定，并正式在武昌電務(wù)段投入運行。從此改變了鐵路信號電源屏20年沒有變化、信號電源屏每年的故障率約占整個信號設(shè)備故障率的30%、嚴(yán)重影響信號設(shè)備工作安全的局面。第一節(jié)信號智能電源屏概述一、智能型信號電源屏的定義智能型信號電源屏的定義，從以下兩方面來解釋：（1）應(yīng)用計算機技術(shù)、通信技術(shù)替代人工，對鐵路信號電源系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)、各種故障進行實時監(jiān)測、顯示、記錄、存儲、報警，并向上級管理部門傳送相關(guān)信息。（2）在直流、交流和25Hz部分均采用高頻電力電子技術(shù)來完成濾波、穩(wěn)壓、整流、隔離、逆變、變頻、鎖相等功能。具備上述兩種功能的電源屏稱為智能型鐵路信號電源屏。第一節(jié)信號智能電源屏概述二、智能型信號電源屏中應(yīng)用的先進技術(shù)智能型信號電源屏是集先進的電力技術(shù)、通信技術(shù)、信號技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具體應(yīng)用的技術(shù)有：雙電源同時工作技術(shù)、軟啟動技術(shù)、功率因數(shù)補償技術(shù)、高頻穩(wěn)壓技術(shù)、高頻隔離技術(shù)、高頻開關(guān)技術(shù)、交流逆變技術(shù)、交流變頻技術(shù)、交流鎖相技術(shù)、交直流模塊并聯(lián)冗余技術(shù)、過壓和欠壓保護技術(shù)、過流和限流保護技術(shù)、并聯(lián)模塊均流技術(shù)、結(jié)構(gòu)全模塊化技術(shù)、微機采集和監(jiān)測技術(shù)、監(jiān)測軟件編制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、模擬顯示技術(shù)等。可以說智能型電源屏是目前信號設(shè)備中新技術(shù)含量最高、元器件最多、生產(chǎn)難度最大的設(shè)備，也是不容易掌握的設(shè)備。第一節(jié)信號智能電源屏概述三、智能型信號電源屏的主要技術(shù)原則隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，中國鐵路運輸事業(yè)及城市軌道交通行業(yè)進入了快速發(fā)展的時期，為了確保高速度、高密度、高運量的中國鐵路運輸?shù)陌踩?，鐵路各專業(yè)的配套設(shè)備都在廣泛地應(yīng)用高新技術(shù)進行技術(shù)改造。鐵路信號設(shè)備也向智能化、信息化和行車指揮自動化的目標(biāo)邁進，信號器材廣泛地使用了計算機技術(shù)、各種微電子技術(shù)。例如，計算機聯(lián)鎖設(shè)備、微機監(jiān)測設(shè)備、ZPW2000A移頻自動閉塞設(shè)備、25Hz電子軌道繼電器、DMIS行車自動指揮設(shè)備、CTC、電子計軸設(shè)備，這些電子信號設(shè)備對鐵路信號電源質(zhì)量提出了新的要求。因而，智能型信號電源屏的主要技術(shù)原則是：第一節(jié)信號智能電源屏概述三、智能型信號電源屏的主要技術(shù)原則（1）全面符合“TB/T1258.X—2002“信號電源屏”新標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。（2）全面采用高頻電力電子技術(shù)，高效節(jié)能，綠色環(huán)保。（3）安全可靠，現(xiàn)場不維修，不帶電維修，經(jīng)適當(dāng)維修整機壽命應(yīng)達到15年。（4）輸出電源波形質(zhì)量和電磁兼容指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（5）主接線系統(tǒng)內(nèi)無切換環(huán)節(jié)，徹底消除各路輸出電源因輸入電源切換造成輸出瞬間中斷的問題，真正使信號負荷達到一級電力負荷中零中斷供電的標(biāo)準(zhǔn)。第一節(jié)信號智能電源屏概述三、智能型信號電源屏的主要技術(shù)原則（6）微機監(jiān)測、記錄、存儲，智能化管理。（7）結(jié)構(gòu)新穎合理，工藝先進，造型美觀。（8）價格適度，性能價格比合理。（9）力爭在系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、工藝、技術(shù)上有所創(chuàng)新。（10）預(yù)留高速鐵路線兩路電源加蓄電池三電源同時供電的接入條件。第一節(jié)信號智能電源屏概述四、智能型信號電源產(chǎn)品的分代第一代：具有智能監(jiān)測和管理功能；直流部分為高頻開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)；交流部分為工頻鐵磁集中穩(wěn)壓分散隔離技術(shù)。輸入電源和輸出模塊均為主、備切換運行方式，交流輸出不能零中斷。第二代：具有智能監(jiān)測和管理功能；直流部分為高頻開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)；交流部分為高頻電力電子技術(shù)。輸入電源和輸出模塊均為主、備切換運行方式，交、直流輸出利用儲能元件能做到零中斷。第三代：具有智能監(jiān)測和管理功能；雙電源同時工作，無切換靜態(tài)供電系統(tǒng)，全部采用高頻電力電子技術(shù)，交流、直流、25Hz部分模塊全部并聯(lián)均流，輸出零中斷，是綜合技術(shù)先進的綠色電源產(chǎn)品。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（1）綠色電源產(chǎn)品：安全可靠、高效節(jié)能、電磁兼容符合標(biāo)準(zhǔn)、噪聲低的電源產(chǎn)品。（2）不間斷供電系統(tǒng)：在主、備輸入電源和主、備輸出模塊切換時，輸出電源零中斷的供電系統(tǒng)。（3）零中斷技術(shù)：①在輸入電源中斷瞬間，利用電容器儲能放電補償，實現(xiàn)輸出零中斷，主要用于直流部分。②在輸入電源中斷瞬間，利用蓄電池儲能放電補償，實現(xiàn)輸出零中斷，主要用于交流部分。③不用電容器和蓄電池，依靠雙電源同時工作的先進技術(shù)實現(xiàn)交、直流輸出零中斷。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（4）模塊并聯(lián)均流冗余系統(tǒng)：①同一種功能的模塊，控制和功率部分均能并聯(lián)在一起工作，各模塊輸出電流誤差不大于5%，有較大的富余容量，當(dāng)其中一個模塊故障后，能自動的退出系統(tǒng)，不影響系統(tǒng)正常工作。②AC220V單相交流模塊并聯(lián)的四個條件：電壓相同、頻率相同、相位相同、各模塊間負荷均流誤差小于5%。③AC380V三相交流模塊并聯(lián)的五個條件：電壓相同、頻率相同、相位相同、相序相同、各模塊間負荷均流誤差小于5%。④AC220V及AC110V，25Hz模塊并聯(lián)的九個條件：軌道電源電壓相同、頻率相同、相位相同；局部電源電壓相同、頻率相同、相位相同。兩個模塊的局部電壓與軌道電壓鎖相90（這是兩個條件）、各模塊間負荷均流誤差小于5%。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（5）全模塊化系統(tǒng)：系統(tǒng)的功率器件、監(jiān)控器件全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，將屏上全部模塊拔下，機柜上只剩下配電開關(guān)、配線和端子板。（6）無切換接點的靜態(tài)供電系統(tǒng)：兩路輸入電源之間，輸出電源主、備模塊之間，均采用并聯(lián)均流工作方式，沒有有接點的切換器件。（7）電力電子技術(shù)：將電子技術(shù)用于電能的變換，例如，穩(wěn)壓、整流、變頻、逆變、鎖相、劈相的技術(shù)。（8）高頻電力電子技術(shù)：系統(tǒng)功能變換部分，采用10～100kHz的頻率進行調(diào)制的技術(shù)。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（9）容錯功能：在供電系統(tǒng)中，允許某一部分出現(xiàn)一處故障而不影響系統(tǒng)正常工作的功能。例如，兩路電源同時工作的系統(tǒng)中，允許一路電源發(fā)生錯相、斷相和停電故障，不影響系統(tǒng)正常工作。允許某一個模塊故障，不影響系統(tǒng)正常工作。（10）主回路：在供電設(shè)備中，輸送電能的回路稱謂主回路。（11）輔助回路：在供電設(shè)備中，完成采集、控制、測量、報警等功能的回路。（12）IP安全標(biāo)準(zhǔn)：國際電工委員會規(guī)定的防止人員觸電及雜質(zhì)進入機柜的標(biāo)準(zhǔn)。（13）高頻隔離技術(shù)：采用工作頻率10kHz以上的隔離變壓器進行電氣隔離的技術(shù)。采用高頻隔離技術(shù)可使變壓器的體積降至原來的十幾分之一。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（14）功率密度：電源模塊的容量與體積之比。工程上的電源不追求高功率密度，因為現(xiàn)場安裝空間不緊張。密度高不利于散熱、影響壽命、價格貴。（15）限流保護：在輸出回路發(fā)生過載或短路故障時，電源模塊的最大輸出電流不超過它的額定電流，既不損壞模塊又不中斷供電。（16）軟啟動技術(shù)：在電力電子電源設(shè)備中采用的降低系統(tǒng)啟動沖擊電流的技術(shù)。（17）功率因數(shù)補償技術(shù)：在電力電子電源設(shè)備中，采用對系統(tǒng)中的無功功率進行補償?shù)募夹g(shù)，可以將功率因數(shù)提高到0.95以上，同時降低系統(tǒng)無功損耗和諧波干擾。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（18）系統(tǒng)可用性：整個系統(tǒng)可連續(xù)使用的能力。對于模塊并聯(lián)均流工作的系統(tǒng)，允許單個模塊故障，但是并不影響系統(tǒng)的正常工作，因而，系統(tǒng)的可用性非常高，可達到99.999%。（19）全絕緣技術(shù)：機柜內(nèi)的電器元件，全部采用了具備防指觸功能的接線端子，對25V以上裸露帶電部分進行了機械遮擋，在機柜帶電的情況下維修人員接觸不到任何帶電導(dǎo)體，防止人身觸電事故。（20）全面保護技術(shù)：在系統(tǒng)的主回路和輔助回路中，全面設(shè)置短路保護，防止輔助回路中的故障擴大到主回路中或引發(fā)電氣火災(zāi)。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（21）全壽命價格：指產(chǎn)品的出廠價加上直至產(chǎn)品報廢時發(fā)生的各種維護費用。購買設(shè)備時不能單圖價格便宜，還要考慮日后的維護費用。（22）三電源不中斷信號供電系統(tǒng)：即采用兩路市電加一路蓄電池的供電系統(tǒng)，一般在對行車安全要求特高上的線路上采用。采用三電源系統(tǒng)時，應(yīng)取消計算機聯(lián)鎖、DMIS、微機檢測等設(shè)備自帶的UPS電源設(shè)備。（23）兩路電源同時工作的方式：即兩路進線電源同時向負載供電，電路不帶切換環(huán)節(jié)。第一節(jié)信號智能電源屏概述五、智能型信號電源技術(shù)的基本術(shù)語（24）假性并聯(lián)：對并聯(lián)在一起工作的一組模塊，采用一套調(diào)制電路，只將功率部件并聯(lián)工作，當(dāng)調(diào)制電路故障后，所有模塊全部癱瘓。正常做法是在一個模塊內(nèi)，有一套獨立的調(diào)制電路和功率電路，任何一個模塊故障都不會影響其他模塊的正常工作。（25）模擬板顯示：利用屏體面板，實時顯示系統(tǒng)的主接線結(jié)構(gòu)、電氣參數(shù)、模塊開關(guān)狀態(tài)和故障位置，使運行人員能及時清楚地掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求電源系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)功率在60kVA以內(nèi)的鐵路信號負荷的需要。系統(tǒng)采用雙路電源同時工作制，經(jīng)AC/DC變換后并聯(lián)組成DC350V的直流母線，在DC350V直流母線平臺的基礎(chǔ)上，經(jīng)DC/DC穩(wěn)壓、隔離、變換，滿足DC24V、DC220V等直流用電負荷要求；經(jīng)DC/AC穩(wěn)壓、隔離、變換，滿足50Hz/AC220V、25Hz/AC220V和AC110V等交流用電負荷要求。AC24V表示燈電源和閃光電源采用DC24V電源。同一種電源采用同一組N＋1的模塊并聯(lián)均流冗余電路結(jié)構(gòu)，按不同容量不同要求分回路輸出。輸入和輸出全部采用高頻電力電子模塊。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求本電源系統(tǒng)由直流電源模塊、交流電源模塊、25Hz電源模塊、交流三相電源模塊、配電單元及監(jiān)測模塊系統(tǒng)等組成，模塊可帶電熱插拔，本系統(tǒng)由2～3面屏構(gòu)成。本電源系統(tǒng)符合新發(fā)布的TB/T1528.1—2002“鐵路信號電源屏”標(biāo)準(zhǔn)的要求。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求1.正常工作環(huán)境①周圍空氣溫度：－5C～＋40C；②周圍空氣相對濕度：小于90%（25C）；③大氣壓力：74.8～106kPa（相當(dāng)于海拔高度2000m以下）；④介質(zhì)中無導(dǎo)電性塵埃，無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體，電源屏污染等級為3級。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求2.技術(shù)數(shù)據(jù)（1）系統(tǒng)容量：10～60kVA；（2）輸入電源條件：兩路單相AC220V50Hz電源；一路單相AC220V50Hz電源，一路AC380/220V50Hz電源；兩路AC380/220V50Hz電源均可。電源波動范圍：AC220V（）；AC380V（）；頻率波動范圍：（50±0.5）Hz；電壓波形失真度：≤5%。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求（3）輸出電源種類及穩(wěn)壓精度：計算機聯(lián)鎖電源：AC（220V±10）V；控制臺穩(wěn)壓電源：AC（220±10）V；DMIS電源：AC（220±10）V；微機監(jiān)測電源：AC（220±10）V；信號點燈電源：AC（220±10）V；道岔表示燈電源：AC（220±10）V；站內(nèi)電碼化電源：AC（220±10）V；穩(wěn)壓備用電源：AC（220±10）V；25Hz軌道電源：AC220（1±3%）V；25Hz局部電源：AC110（1±3%）V；站內(nèi)繼電器電源：DC24V；直流電動轉(zhuǎn)轍機電源：DC220V；交流電動轉(zhuǎn)轍機電源：AC380V；區(qū)間繼電器電源：DC24V；區(qū)間軌道電路電源：DC24V；區(qū)間點燈電源：AC（220±10）V；區(qū)間閉塞電源：DC（24（24～60）±5）V；區(qū)間條件電源：DC（24（24～60）±5）V；熔絲報警電源：DC（24±3）V；表示燈電源：DC（24±3）V；閃光電源：DC（24±3）V；不穩(wěn)壓備用：AC220V。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求3.不間斷供電系統(tǒng)（1）兩路電源同時供電方式：正常時兩路電源同時向電源屏供電，當(dāng)一路電源斷電時，另一路電源應(yīng)自動承擔(dān)全部負荷供電。當(dāng)一路電源出現(xiàn)過壓、欠壓、斷相、錯相時，應(yīng)不影響系統(tǒng)的正常工作。（2）靜態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：本系統(tǒng)應(yīng)為無觸點靜態(tài)自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。兩路電源同時工作，經(jīng)濾波、穩(wěn)壓、整流、逆變、隔離、變頻、鎖相、并聯(lián)均流、保護、監(jiān)測后，滿足鐵路信號直流用電負荷、交流用電負荷、25Hz用電負荷等各種負荷的用電要求。當(dāng)一路電源或任一模塊故障退出運行時，系統(tǒng)應(yīng)自動轉(zhuǎn)換工作方式，保持對負荷的正常供電，實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換時不間斷供電。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求4.電源屏結(jié)構(gòu)①電源屏為組合式機架，全模塊化結(jié)構(gòu)。②外形尺寸：寬800mm×深600mm×高2000mm。③模塊應(yīng)為立式結(jié)構(gòu)，采用自然冷卻，分層散熱為主、強迫散熱為輔的冷卻方式。模塊應(yīng)能帶電熱插拔，模塊與系統(tǒng)的連接采用硬連接插頭座。模塊應(yīng)有輕巧的定位和防止誤插入機構(gòu)。在模塊的前面板上應(yīng)設(shè)牢固的推拉把手和防松動的專用緊固機構(gòu)。④電源屏和模塊應(yīng)做到結(jié)構(gòu)牢固，外形美觀，字跡明快，顯示清楚，配合緊密，維修方便。屏體骨架的顏色為海藍色，前面板、側(cè)面板為計算機灰色。⑤屏體安全防護等級IP20。各層模塊前設(shè)圓網(wǎng)孔保護扣板。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求5.懸浮及隔離供電①電源屏的交、直流輸出電源應(yīng)采用對地懸浮的供電方式。②電源屏的進線與出線間應(yīng)實現(xiàn)電氣隔離；各種輸出電源間應(yīng)實現(xiàn)電氣隔離；電源屏的兩路電源間應(yīng)實現(xiàn)電氣隔離。6.效率及功率因數(shù)電源屏的整機功率因數(shù)應(yīng)大于0.8，電源屏的整機效率應(yīng)大于85%。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求7.保護設(shè)置（1）系統(tǒng)的保護：系統(tǒng)應(yīng)有完善的防觸電保護、防火災(zāi)保護、過電壓保護、低電壓保護、短路保護、溫度保護、接地保護。在系統(tǒng)的主回路、輔助回路中，應(yīng)設(shè)置完整的短路過流保護，當(dāng)系統(tǒng)任一處發(fā)生短路過電流時，應(yīng)有相應(yīng)的保護開關(guān)迅速地切除短路故障，確保導(dǎo)線、電器不損壞及不發(fā)生電氣火災(zāi)。（2）模塊的保護：各模塊的進線應(yīng)設(shè)斷路器保護，開關(guān)裝于模塊前面板上。各種電源模塊應(yīng)具有輸出過電壓、過流、過溫保護。當(dāng)短路消除時自動恢復(fù)供電。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求7.保護設(shè)置（3）保護的選擇性：各級短路保護之間應(yīng)做到有選擇性的動作，任一回路中出現(xiàn)短路故障，應(yīng)由本回路的保護元件動作切除短路故障，不應(yīng)影響其他回路正常供電。系統(tǒng)輸出部分為浮地系統(tǒng)，各回路開關(guān)在斷開位置時，必須使輸出與輸入徹底隔離。（4）25Hz輸出回路的保護：對25Hz電源模塊應(yīng)設(shè)防護電路及短路故障切除電路，確保輸出相位、頻率正確及任一輸出回路故障不會影響其他回路正常工作。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求7.保護設(shè)置（5）雷電感應(yīng)過電壓防護：系統(tǒng)對輸入電源和部分輸出電源設(shè)置防雷過電壓保護，應(yīng)有效將雷電沖擊過電壓抑制在安全范圍內(nèi)。防雷器件采用模塊化防火結(jié)構(gòu)，在屏上預(yù)留安裝位置，作為選裝器件，依據(jù)不同雷區(qū)由用戶選裝。（6）接地保護：電源屏內(nèi)所有電器的金屬外殼應(yīng)通過接地端子良好接地。接地端子應(yīng)用不小于M6的黃銅螺栓。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求8.噪聲在額定輸入電壓及額定負載的條件下，電源屏的整機噪聲在屏前1m處應(yīng)不超過50dB。9.介電性①絕緣電阻：在溫度為15°C～35°C、相對濕度為5%～80%的氣候條件下，電源屏輸入、輸出端子對地的正常絕緣電阻應(yīng)不小于25MW。②工頻耐壓：對于主電路及與主電路直接連接的輔助電路，應(yīng)能承受工頻交流電壓2500V/1min而無擊穿或閃絡(luò)；對于不與主電路連接的輔助電路，應(yīng)能承受工頻交流電壓500V/1min而無擊穿或閃絡(luò)。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求10.測量儀表、指示燈及報警①測量儀表：在兩路電源進線、350V直流母線進線及主要輸出回路中設(shè)電壓、電流測量儀表。②指示燈：對電源設(shè)有電指示燈、工作指示燈，對各進出線開關(guān)設(shè)開合狀態(tài)指示燈；對各功能模塊設(shè)正常、故障狀態(tài)指示燈，閃光報警指示燈。③閃光、音響報警：對系統(tǒng)各開關(guān)故障跳閘、模塊故障設(shè)置統(tǒng)一閃光、音響報警裝置，報警系統(tǒng)應(yīng)有解除裝置。④系統(tǒng)模擬顯示板：在電源屏的正面設(shè)置電源系統(tǒng)模擬顯示板，顯示系統(tǒng)進出線結(jié)構(gòu)、各種模塊的功能及配置情況、開關(guān)分合閘狀態(tài)、模塊工作狀態(tài)、各回路電壓和電流值、模塊和開關(guān)型號、各輸出回路名稱、報警顯示。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求11.主要元器件的選擇①采用西門子公司SX5系列空氣斷路器及附件，采用WAGO系列龍型彈簧接線端子。②采用黑色銅芯多股阻燃型導(dǎo)線做屏內(nèi)配線。③采用高可靠、長壽命、有安全閥的濾波用電解電容器，其容量冗余應(yīng)在5倍以上，以確保整機使用壽命達到15年。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求12.智能監(jiān)測系統(tǒng)功能①電源屏應(yīng)對系統(tǒng)運行參數(shù)、模塊和開關(guān)的工作狀態(tài)、故障的類型和位置進行實時檢測，并向本站信號微機監(jiān)測系統(tǒng)傳輸上述信息。②本站的信號微機監(jiān)測設(shè)備應(yīng)完成對信號電源屏信息的存儲、事故追憶、聲光報警及緊急呼叫。完成電源屏輸入輸出電壓變化日、月、年曲線，日常報表管理及歷史數(shù)據(jù)保存。系統(tǒng)遠程組網(wǎng)，向上一級指揮中心傳輸電源屏的信息。③傳輸技術(shù)按照GB/T13729中3.5的規(guī)定執(zhí)行。④物理接口為串行通信接口RS-232、RS485/422。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求13.電磁兼容性電力電子模塊和監(jiān)控系統(tǒng)的電磁兼容性能應(yīng)滿足“鐵路信號電源標(biāo)準(zhǔn)”的要求。14.系統(tǒng)的可靠性（1）可靠性要求如下：①系統(tǒng)應(yīng)做到一處故障（任何一路電源斷電、缺相、錯相、過壓、欠壓；系統(tǒng)中任何一組模塊中的任一個模塊故障；監(jiān)測系統(tǒng)中的任何一處故障）不影響主系統(tǒng)正常工作。②系統(tǒng)中的所有模塊正常時負荷率應(yīng)在50%以下，減少損耗，降低溫升，延長壽命。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求③系統(tǒng)中應(yīng)淘汰有觸點的雙電源切換環(huán)節(jié)以及有觸點的主、備模塊切換環(huán)節(jié)，徹底解決由切換環(huán)節(jié)造成的系統(tǒng)故障。④系統(tǒng)中的主要元器件都應(yīng)采用國內(nèi)外名牌產(chǎn)品，在容量上留有足夠的冗余。⑤系統(tǒng)應(yīng)采用成熟可靠的電力電子技術(shù)。⑥系統(tǒng)中電力電子模塊的平均無故障工作時間應(yīng)≥6500h。⑦系統(tǒng)為不停電維修系統(tǒng)，故障模塊維修時不影響系統(tǒng)的正常工作。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求（2）電力電子電源系統(tǒng)可靠性的保證措施：①采用成熟的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的元器件。②雙電源同時工作的主接線系統(tǒng)。③各種模塊全面采用并聯(lián)均流冗余技術(shù)。④各路輸出模塊采用抗啟動沖擊電流的技術(shù)。⑤功率因數(shù)補償技術(shù)。⑥全模塊化技術(shù)。⑦全面的安全防范技術(shù)。⑧全面的智能監(jiān)測技術(shù)。⑨先進的結(jié)構(gòu)和先進的工藝。⑩嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。

嚴(yán)格的質(zhì)量程序控制。第一節(jié)信號智能電源屏概述六、智能型信號電源屏的主要技術(shù)要求（3）電源屏系統(tǒng)可靠性的設(shè)計原則：一處故障不影響系統(tǒng)正常工作；兩處故障導(dǎo)向安全。不能設(shè)想系統(tǒng)兩處同時故障系統(tǒng)能正常工作，這種情況是非常少的，不能作為系統(tǒng)安全設(shè)計原則，否則將無法設(shè)計或造成系統(tǒng)過于復(fù)雜，投資過高。15.系統(tǒng)的壽命經(jīng)適當(dāng)?shù)木S修，整機壽命應(yīng)達到15年。16.維護和擴容樣機為板前操作，模塊全部熱插拔，維護不影響運行，現(xiàn)場不維護。第一節(jié)信號智能電源屏概述七、智能型信號電源屏的基本技術(shù)情況自2000年全路第一套“PNX型智能鐵路信號電源系統(tǒng)”通過鐵道部技術(shù)鑒定后，幾年來已有路內(nèi)外多個廠家和公司開發(fā)的多種智能型信號電源屏陸續(xù)問世，由于各廠家使用的方案和技術(shù)不一樣，給設(shè)計單位、使用單位、工程發(fā)標(biāo)單位在選型時造成困難，本文將向讀者介紹目前已經(jīng)上市的智能型鐵路信號電源產(chǎn)品的基本技術(shù)情況，希望能夠?qū)τ脩暨x好用好智能型鐵路信號電源產(chǎn)品有所幫助。1.工頻鐵磁技術(shù)和高頻電力電子技術(shù)相結(jié)合的智能電源屏工頻鐵磁技術(shù)和高頻電力電子技術(shù)相結(jié)合的智能電源屏，就是在電源屏的不同部位、不同回路中分別采用了50Hz的工頻元器件和高頻調(diào)制的電子器件組合成的電源屏。在這類智能型電源屏中，目前，有兩種主接線結(jié)構(gòu)：第一節(jié)信號智能電源屏概述七、智能型信號電源屏的基本技術(shù)情況（1）交流部分集中穩(wěn)壓型，主接線如圖9.1所示。圖9.1第一代智能電源屏主接線系統(tǒng)方案第一節(jié)信號智能電源屏概述七、智能型信號電源屏的基本技術(shù)情況2.高頻電力電子技術(shù)，有兩極切換接點的智能電源屏圖9.2第二代智能電源屏主接線系統(tǒng)方案第一節(jié)信號智能電源屏概述七、智能型信號電源屏的基本技術(shù)情況3.全高頻電力電子技術(shù)，無切換接點的智能電源屏圖9.3第三代智能電源屏主接線系統(tǒng)方案第一節(jié)信號智能電源屏概述七、智能型信號電源屏的基本技術(shù)情況表9.1無觸點雙電源同時工作系統(tǒng)與主、備電源切換系統(tǒng)優(yōu)缺點對照表無觸點雙電源同時工作，模塊并聯(lián)均流系統(tǒng)主、備電源切換，主、備模塊切換系統(tǒng)沒有帶觸點切換環(huán)節(jié)，可靠性高有帶觸點切換環(huán)節(jié)，故障多有電源容錯功能沒有電源容錯功能依靠先進技術(shù)，完全做到輸出零中斷，可靠性高做不到輸出零中斷或加蓄電池、電容器后做到輸出零中斷，可靠性低啟動沖擊電流小，在運行中不再有啟動過程，可靠性高。啟動沖擊電流大，電源切換一次沖擊一次，故障多N1模塊均分負載，溫升低，壽命長模塊不能均分負載，溫升高，壽命低體積小，整機功率密度高體積大，整機功率密度低第一節(jié)信號智能電源屏概述八、監(jiān)測系統(tǒng)采用的不同技術(shù)在智能電源屏中都設(shè)有中央監(jiān)測模塊，不同廠家的產(chǎn)品模塊中采用了不同的監(jiān)測技術(shù)，主要有：可編程控制器（PLC）技術(shù)、單板機微電腦技術(shù)、工控機微電腦技術(shù)、筆記本微電腦技術(shù)。各廠家產(chǎn)品監(jiān)測系統(tǒng)的方案各不相同，主要可歸納為以下兩大類：（1）以單個模塊和進出線配電板為單元，設(shè)置CPU監(jiān)測板，將本單元采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。（2）以屏為單元，設(shè)置CPU（PLC）監(jiān)控板，將一個整屏各回路中采集到的各種模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。第一節(jié)信號智能電源屏概述九、保證第三代信號智能電源系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)措施（1）全新的能滿足一級負荷供電要求的主接線系統(tǒng)。雙電源同時工作，交、直流輸出模塊并聯(lián)均流，達到一級負荷供電不中斷標(biāo)準(zhǔn)，徹底解決了切換時瞬間中斷供電造成的各種故障。（2）成熟的電力電子技術(shù)。智能電源屏應(yīng)用的電力電子技術(shù)都是成熟的技術(shù)，主要有：高頻開關(guān)電源技術(shù)；直流逆變技術(shù)；直流模塊并聯(lián)均流技術(shù)；交流模塊并聯(lián)均流技術(shù)；電子變頻技術(shù)；電子劈相技術(shù)；高頻隔離技術(shù)；電池充電管理技術(shù)。這些技術(shù)都在通信、網(wǎng)通、軍隊、金融、證券、政府機關(guān)部門得到了廣泛的應(yīng)用，都屬于成熟的技術(shù)，只是在鐵路信號系統(tǒng)中進行了重新的組合。第一節(jié)信號智能電源屏概述九、保證第三代信號智能電源系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)措施（3）適應(yīng)各種電源和電源故障的能力。（4）無觸電點的靜態(tài)供電系統(tǒng)：取消了主、備電源切換；主、備屏切換；主、備模塊切換。徹底解決了由切換環(huán)節(jié)引發(fā)的各種故障。（5）模塊化的組合結(jié)構(gòu)。變以屏為單元組合為以回路模塊為單元組合；變以屏為單元備用為以模塊為單元備用；利用不同功能的模塊可以組成各種不同的供電系統(tǒng)；可以非常方便地擴容；故障模塊可以自動的退出系統(tǒng)，新?lián)Q模塊可以自動投入系統(tǒng)；模塊可以熱插拔，可以實現(xiàn)不停電的狀態(tài)。第一節(jié)信號智能電源屏概述九、保證第三代信號智能電源系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)措施（6）安全性：人身安全的防護（電氣產(chǎn)品的重要性能）：采用IP20標(biāo)準(zhǔn)的全封閉組合式屏體結(jié)構(gòu)，全絕緣防指觸型端子。電氣火災(zāi)防護：全面的短路、過載、溫度保護；選用用阻燃材料生產(chǎn)的電器和導(dǎo)線。完善的保護：電源過壓、欠壓保護；主回路、輔助回路短路保護；模塊過壓、過載、過熱保護；輸出和輸入隔離保護；各種輸出電源間隔離保護；監(jiān)測系統(tǒng)和主回路系統(tǒng)隔離保護。（7）性能先進的元器件：選用國內(nèi)外的名牌電子元器件。（8）先進的工藝。數(shù)控機床加工的屏體、模塊機箱；先進的配線工藝，整齊美觀；先進的接線工藝，牢固可靠；電路板一律在專業(yè)加工廠加工制作，均采用先進的電路板加工工藝。第一節(jié)信號智能電源屏概述九、保證第三代信號智能電源系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)措施（9）N＋M的冗余技術(shù)。一路電源由N＋1或N＋M個模塊并聯(lián)供電，正常時單個模塊都處于半載狀態(tài)，延長了功率管子的使用壽命；任何一個模塊故障，都不影響系統(tǒng)的正常工作。（10）先進的自然通風(fēng)散熱屏體結(jié)構(gòu)。模塊采用低功率密度，有利于電子元器件的冷卻和延長電子元件的使用壽命；不裝冷卻風(fēng)機，整機和模塊采用分層自然通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，提高了散熱效率，降低了噪聲，減少了維修。（11）先進智能監(jiān)測顯示方式。系統(tǒng)采用筆記本電腦作為集中監(jiān)測模塊，體積小、功能強、顯示清楚；采用模擬顯示板，清楚地顯示整個系統(tǒng)的主接線結(jié)構(gòu)、實時參數(shù)、模塊工作狀態(tài)、故障報警。（12）先進的檢測手段。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測范圍外，自行增加了系統(tǒng)全負荷老化實驗72小時；各個輸出回路人工短路實驗3次。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏一、系統(tǒng)適用范圍PDZG智能型綜合信號電源系統(tǒng)采用先進的設(shè)計理念，將計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)與傳統(tǒng)的電源技術(shù)相結(jié)合，能滿足鐵路、地鐵、城市輕軌等各種通信、信號設(shè)備（計算機聯(lián)鎖、微機監(jiān)測、軌道電路、交直流電動轉(zhuǎn)轍機、繼電器、道岔表示、信號點燈、區(qū)間信號點燈、站間聯(lián)系、DMIS/CTC、電碼化、閉塞電源、表示燈、閃光燈、區(qū)間軌道等）多種規(guī)格、不同容量電源的需求，提供高穩(wěn)定、高可靠、品類齊全的交、直流電源。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏二、系統(tǒng)性能指標(biāo)（1）環(huán)境溫度：－5C～40C。（2）相對濕度：不大于90%（25C）。（3）大氣壓力：74.8～108kPa（相當(dāng)于海拔高度2500m以下）。（4）周圍介質(zhì)中無導(dǎo)電塵埃及腐蝕性和能引起爆炸危險的有害氣體。（5）輸入電源條件：電源屏應(yīng)有兩路獨立的交流電源供電，兩路輸入電源允許偏差范圍見表9.2。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏二、系統(tǒng)性能指標(biāo)表9.2兩路電源允許偏差范圍表序號輸入電源允許偏差1電壓AC220VAC380V2頻率（50±0.5）Hz3三相電壓不平衡度≤5%4電壓波形失真度≤5%第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏二、系統(tǒng)性能指標(biāo)（6）最大輸入電流：≤32A（三相15kV·A），≤25A（三相10kV·A），≤60A（單相10kV·A）。（7）整機效率：≥80%。（8）功率因數(shù)：≥0.96。（9）保護參數(shù)。①輸入電源保護值。保護范圍：輸入電源超出AC380V（）或AC220V（）時，切斷該路輸入電源，其負荷輸出由另一路電源承擔(dān)，并發(fā)出聲光告警信號。過壓啟動電壓AC（265±2）V，恢復(fù)電壓AC（255±2）V。欠壓啟動電壓AC（16±2）V，恢復(fù)電壓AC（175±2）V。②輸出電壓保護值：參見電源模塊部分。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏二、系統(tǒng)性能指標(biāo)（10）絕緣電阻。①正常絕緣：當(dāng)溫度為15C～35C、相對濕度為45%～80%時，正常大氣壓力條件下，電源系統(tǒng)的輸入、輸出端子單線對地的正常絕緣電阻值應(yīng)不小于25M。②潮濕絕緣：當(dāng)溫度為－5C～40C、相對濕度為90%時，電源系統(tǒng)的輸入、輸出端子單線對地的絕緣電阻應(yīng)不小于1M。（11）工頻耐壓：當(dāng)環(huán)境溫度為15C～35C、相對濕度為45%～80%時，正常大氣壓力條件下，電源系統(tǒng)的輸入、輸出端子單線對地的正常工頻耐壓，其工頻試驗電壓按表9.3進行選擇。試驗電壓施加的時間為1min，試驗電壓為正弦波，頻率為45～62Hz，試驗后應(yīng)無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏二、系統(tǒng)性能指標(biāo)（12）溫升：當(dāng)電源屏的輸出功率為額定值時，電源屏在環(huán)境溫度為40C環(huán)境中長期運行，變壓器的溫升應(yīng)不大于60C，整流元件及高頻開關(guān)電源模塊中散熱器的溫升應(yīng)不大于70C。（13）噪聲：在額定輸入電壓及額定負載的條件下，電源屏的整機噪聲應(yīng)不超過65dB（A）。（14）使用壽命：電子器件的壽命為10年，其他部件壽命為15年，整機平均無故障時間（MTBF）為65000h。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏三、系統(tǒng)實現(xiàn)方式及特點1.主、備供電控制方式2.交流電源模塊主備輸出3.模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化4.智能化、網(wǎng)絡(luò)化5.完善的保護功能6.優(yōu)異的供電質(zhì)量第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏四、系統(tǒng)構(gòu)成PDZG智能型綜合信號電源系統(tǒng)由綜合信號電源機柜、LB凈化濾波模塊、AFD交流穩(wěn)壓模塊、AC/AC隔離電源模塊、AC/DC電源模塊、25Hz模塊、輸入/輸出控制單元、輸入/輸出防雷單元、微機監(jiān)測單元組成。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏五、系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)采用了電源模塊化設(shè)計，其系統(tǒng)原理框圖如圖9.5所示。PDZG智能型綜合信號電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓屏，交直流A、B、C屏組成。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏

圖9.5系統(tǒng)原理框圖第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏五、系統(tǒng)工作原理1.凈化穩(wěn)壓屏電路凈化穩(wěn)壓屏電路原理圖如圖9.6所示。兩路AC380V電源經(jīng)由凈化穩(wěn)壓屏引入。Ⅰ路輸入電源接到端子D1-1～D1-3，Ⅱ路輸入電源接到端子D1-7～D1-9，D1-4，5，6為零線端子。兩路輸入電源的縱向、橫向均設(shè)置防雷單元。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏五、系統(tǒng)工作原理2.交、直流A屏交、直流A屏的電路原理圖見圖9.7～圖9.9。交、直流A屏D1-1～D1-4接凈化穩(wěn)壓屏的D2-5～D2-8，引入穩(wěn)壓電源。引入的穩(wěn)壓電源由電源模塊A11～A14、A21～A24、A31～A34（包括預(yù)留）進行AC/AC變換，并經(jīng)過控制電路輸出，分別接至D2端子，由D2端子引出接至計算機聯(lián)鎖電源、微機監(jiān)測、TDCS、道岔表示、穩(wěn)壓備用和信號點燈電源。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏五、系統(tǒng)工作原理3.交、直流B屏交、直流B屏的電路原理圖見圖9.10、圖9.11。交、直流B屏D1-1～D1-4接凈化穩(wěn)壓屏的D2-1～D2-4引入不穩(wěn)壓電源。引入的不穩(wěn)壓電源，由高頻開關(guān)模塊B21、B22，B31～B36（包括預(yù)留）進行AC/AC，AC/DC變換，并經(jīng)控制電路輸出，分別接至D2端子，由D2端子引出分別接至25Hz軌道電源、25Hz局部電源、直流轉(zhuǎn)轍機電源、繼電器電源。圖9.10交、直流B屏電路原理圖（1）圖9.11交、直流B屏電路原理圖（2）第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏五、系統(tǒng)工作原理4.交、直流C屏交、直流C屏的電路原理圖見圖9.12、圖9.13。交、直流C屏由D1-1～D1-7引入兩路AC380V輸入電源，交流轉(zhuǎn)轍機電源按“1＋1”熱備方式配置。每組電源均設(shè)相序檢查電路，當(dāng)主用輸出電源出現(xiàn)相序錯誤時，自動轉(zhuǎn)換到備用輸入電源供電，并發(fā)出告警信號。輸出圖9.12交、直流C屏電路原理圖（1）圖9.13交、直流C屏電路原理圖（2）第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏六、微機監(jiān)測單元的操作方法（一）按鍵（二）查看（三）查看實時監(jiān)測量（四）查看開關(guān)量狀態(tài)（五）查看當(dāng)前告警（六）查看歷史告警（七）查看系統(tǒng)狀態(tài)（八）設(shè)置第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏七、PDZG智能型綜合信號電源屏維護規(guī)則（一）通電前安全注意事項（1）在安裝調(diào)試和使用本電源系統(tǒng)之前，請務(wù)必閱讀使用說明書中的安全規(guī)則。本設(shè)備帶有危險電壓，只有經(jīng)過培訓(xùn)合格的專業(yè)人員才允許操作本設(shè)備，且在使用本設(shè)備之前熟悉說明書的安全說明及有關(guān)安裝、操作和維護的規(guī)定。（2）交流穩(wěn)壓器AFD，各種AC/AC、AC/DC電源模塊，在插入機框時，應(yīng)將開關(guān)置于“關(guān)”狀態(tài)。（3）當(dāng)電源系統(tǒng)工作正常后，監(jiān)測單元的電源開關(guān)方可閉合。第二節(jié)PDZG智能型綜合信號電源屏七、PDZG智能型綜合信號電源屏維護規(guī)則（二）系統(tǒng)的管理與維護1.日常管理2.定期維護第三節(jié)PZ系列智能信號電源屏一、系統(tǒng)特點（1）模塊化設(shè)計（2）高頻化設(shè)計（3）分散穩(wěn)壓設(shè)計（4）交流模塊熱機備份（5）直流模塊均流輸出（6）短路回縮技術(shù)（7）熱插拔技術(shù)（8）無污染（9）25Hz電源高度集成（10）高效率（11）自然冷卻（12）低噪聲（13）工頻隔離（14）智能切換（15）智能監(jiān)控（16）網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計（17）維護性好（18）完善的自我保護（19）適應(yīng)性強（20）安全可靠第三節(jié)PZ系列智能信號電源屏二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PZ系列智能信號電源屏系統(tǒng)框圖如圖9.14所示，兩路輸入交流電源經(jīng)交流輸入配電單元進入交流模塊、直流模塊，模塊輸出經(jīng)交流輸出配電單元和直流輸出配電單元，給各類信號設(shè)備供電。圖9.14PZ系列智能信號電源屏系統(tǒng)框圖第三節(jié)PZ系列智能信號電源屏二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用三級集散式監(jiān)控方式，交流配電單元、直流配電單元和各電源模塊內(nèi)均設(shè)有CPU監(jiān)控板，負責(zé)對各自狀態(tài)進行監(jiān)測和告警，并與系統(tǒng)的監(jiān)控模塊通信。監(jiān)控模塊通過RS485接收交流配電單元、直流配電單元和模塊的運行信息并進行相應(yīng)的處理。監(jiān)控模塊還通過RS485、RS232連接本地計算機，并通過Modem或其他傳輸通道連接監(jiān)控中心，實現(xiàn)信號電源的集中監(jiān)控組網(wǎng)，如圖9.15所示。圖9.15集中監(jiān)測組網(wǎng)示意圖第三節(jié)PZ系列智能信號電源屏三、電源模塊系統(tǒng)的電源模塊分為50Hz交流模塊、25Hz交流模塊、直流模塊。1.50Hz交流模塊50Hz交流模塊包括模塊HXD-A、HXD-B、HXD-D2、HXD-H等類型，目前常用的是HXD-H和HXD-D2模塊。圖9.16HDX-H交流電源模塊前面板第三節(jié)PZ系列智能信號電源屏三、電源模塊系統(tǒng)的電源模塊分為50Hz交流模塊、25Hz交流模塊、直流模塊。2.25Hz交流模塊25Hz交流模塊為HXD-C型，能為25Hz相敏軌道電路提供局部電源和軌道電源。25Hz交流模塊的外觀結(jié)構(gòu)主要由前面板、兩塊散熱器和蓋板等組成。前面板上有電源指示燈、保護指示燈、模塊通信地址