時間：2022-07-30 09:57:05
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摘要:高速鐵路通信電源是構成各種通信手段必不可少的組成部分,是高速鐵路通信設備正常運行的保障,對確保通信質量具有重要的影響,因為通信設備發生故障是局部的,而通信電源的故障,影響面會更大。文章論述了高速鐵路通信電源的特點,高速鐵路通信電源對電源系統的新要求。
關鍵詞:高速鐵路通信;通信電源;施工技術;蓄電池組
高速鐵路通信電源系統的可靠性是影響整個通信系統可靠性的極重要的因素,因為電源系統的故障會從根本上導致整個通信系統的故障。電源系統可靠性指標過分降低,會影響整個系統的性能。因此鐵路通信電源歷來受到有關部門的重視,鐵道部先后制定了有關通信電源的技術要求和相關設計規范,并加強了技術管理;系統和設備隨著技術的進步不斷完善和提高,本文將圍繞鐵路通信電源系統的特點及鐵路通信電源施工技術、蓄電池組的特點闡述了以下看法:
一、高速鐵路通信電源的特點
通信電源是高速鐵路專網通信系統的重要組成部分,任何情況下都要保證正常供電。一般專網通信都配備了較先進的電力電源供電系統,包括開關整流設備,免維護蓄電池,應急油機等。這些設備維護的好壞不僅影響電源系統設備的壽命和故障率,而且直接涉及鐵路專用通信的平穩運行。
高速鐵路通信電源是獨立的供電系統,由外供交流供電系統和直流供電系統構成。其外供交流電源由兩部分組成:其一是從鐵路地區變、配電所、鐵路專用專盤專線電源、電力貫通線電源、自動閉塞電力線電源及地方電源接引的外供交流電源;其二是指自備發電電源。
在高速鐵路沿線,每隔一般為40～60km設置的10kV配電所,用于為自動閉塞電力線路和電力貫通線供電。在高速鐵路干線、運輸較繁忙的支線無能建有電力貫通線路;在自動閉塞區段除建有電力貫通線外,還建有自動閉塞電力線路。自動閉塞電力線路是為鐵路自動閉塞信號設備供電的專用電源,高速鐵路中間站的通信設備也由此供電。
鐵路專網通信電源除了要進行日常的維護和檢修外,更要進行定期檢查和定期集中檢修。可以按月度,季度,年度進行集中,要形成制度化,設定檢修項目,設計相應表格等。總之,只有重視電源系統的日常維護,才能使電源系統更穩定,可靠的運行,從而保障高速鐵路專網的正常運行。
二、高速鐵路通信電源對電源系統的新要求
(一)低壓、大電流,多組供電電壓需求
低壓、大電流,多組供電電壓需求,功率密度大幅度提升,供電方案和電源應用方案設計呈現出多樣性。
(二)模塊化:自由組合擴容互為備用
提高安全系數,模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,而把相關的部分做成模塊。把開關器件的驅動、保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),這既縮小了整機的體積,又方便了整機設計和制造。
(三)能實現集中監控
現代高速鐵路通信運維體制要求動力機房的維護工作通過遠程監測與控制來完成。這就要求電源自身具有監控功能,并配有標準接通訊接口,以便與后臺計算機或與遠程維護中心通過傳輸網絡進行通信,交換數據,實現集中監控。從而提高維護的及時性,減小維護工作量和人力投入,提高維護工作的效率。
(四)自動化、智能化
要求電源能進行電池自動管理,故障自動診斷,故障自動報警等,自備發電機應能自動開啟和自動關閉。
(五)小型化
現在通信設備的日益集成化、小型化,這就要求電源設備也相應的小型化,作為后備電源的蓄電池也應向免維護、全密封、小型化方向發展。
(六)新的供電方式
相應于電源小型化,供電方式應盡可能實行各機房分散供電,設備特別集中時才采用電力室集中供電,大型的高層通信大樓可采用分層供電(即分層集中供電)。
三、高速鐵路通信電源施工技術和方法
(一)電力貫通線路為沿線各車站與行車有關的小容量負荷的主供電源,是自動閉塞線路供電的備用電源
1.鐵路通信網分樞紐及以上通信設備均被列為一級負
荷;分樞紐以下電源室和中間站通信機械室為二級負荷。一級負荷的供電標準是:從兩個不同的變電所各引一路或從不同的母線段引出兩路供電。因此分樞紐及以上通信設備是由兩路可靠交流電源供電的;分樞紐以下由一路可靠交流電源供電,當其附近有第二路交流電源時,采用兩路交流電源供電。
2.鐵路通信自備發電電源一般采用油機發電機組,對滿足日照要求或風速要求的地區,采用太陽能或風力發展電源作為備用電源也是一種可行的方案,但其一次性投資較高。自備交流發電機組,隨著技術的進步,目前均采用具有自動投入,自動撤出,自動補給性能的設備,此外還必須具有標準化接口和通信協議,以完成其遙信、遙測和遙控功能,達到少人維護、無人值守的目的。
3.自備發電機組的設置是保證對通信設備不間斷供電的唯一可靠措施,尤其是對災害造成的故障,其中斷時間很難確定。所以鐵路通信站均要求配置自備發電機組;中間站通信機械室每2～4個站配置1臺機動式發電機組,故障時,由通信工區攜帶至故障地點使用,以確保供電的可靠性,同地可減少蓄電池組的備用時間,從而降低蓄電池的容量。
4.自備交流發電機組的容量,按滿足通信設備用交流功率、直流電源的浮充功率、蓄電池組的充電功率、通信站主機房內應提供保證的用電功率。保證照明一般接實際情況計算、無資料時,除主機房的照明予以保證外,其余房屋的照明功率可按其30%～50%估算。
5.電源系統的可靠性是由交流供電系統,直流供電系統的可靠性共同組成,研究資料表明,交流供電系統的可靠性占系統總可靠性指標的65%,因此,提高交流供電可靠性最為重要。
6.鐵路通信電源的直流供電系統由整流設備、直流配電設備及蓄電池組組成。其供電方式采用直流集中供電連續浮充充制,將整流設備與蓄電池組不分晝夜地并取浮充供給通信設備直流電源,同時供給蓄電池組自放電的補充充電電流。采用這種供電制度、蓄電池組效率高,壽命長,可靠性強,是首選的供電方式。鐵路直流供電基礎電壓定-48V。其他種類電壓:如-12V,-6V,-24V等或交流220V,當其負荷量較小時,可通過變換器或逆變器獲得,特大通信樞紐(一般可按交換系統容量大于5萬門)采用分散供電方式,具有減小電源線壓降,減少故障影響面等優噗,隨著鐵路通信網走向市場、大容量的通信樞紐會有所增加,分散供電方式會得到更多的采用。
7.采用高頻開關技術的整流設備,具有體積小,重量輕,模塊化結構,擴容方便,并且效率高、功率因數高,允許輸入交流電壓變動幅度大,穩壓精度高、噪聲低等優點,已經取代相控電源,在鐵路通信電源系統業已得到廣泛的應用。
閥控式密封蓄電池具有體積小,比能量大,污染少,使用維護簡便,可臥置疊放,可與通信設備同置一室,節省工程投資等優點,已被定為應用于通信電源系統的首選電池。其中貧液式電池因其內阻小,產品一致性和均一性好,更具有優越性。
8.對蓄電池組采用低壓恒壓充電方式在國際、國內已得到普遍應用,其優點是可以延長蓄電池的使用壽命,提高供電質量,簡化直電線路。鐵道部業已推行低壓恒壓浮充制供電方式,其原理與維護基本上同“連續浮充制”。不同之處在于浮充電壓從原來的(2.18±0.02)V,提高到2.3V,外供交流電源停電后,由蓄電池放電;交流恢復供電后,仍以每塊蓄電池端電壓2.3V進行“在線式”浮充,即帶負荷充電。其優點是在保證蓄電池不虧電的情況下延長其使用壽命,并具有簡化操作、便于維護、提高供電質量等優點。
【摘要】 本文首先概述了電源與環境監控系統技術的結構及功能，在此基礎上，重點探討了鐵路通信電源的具體應用，旨在為提高鐵路通信效率與質量，保證鐵路運輸安全，提供一點參考。
【關鍵詞】 鐵路 通信電源與環境監控系統 安全效益
通信電源與環境監控系統，就是利用互聯網及通信傳輸技術對和通信動力設備及機房環境情況進行集中監控的系統，在鐵路通信中應用廣泛。環境監控系統能對空調運行、機房溫濕度和環境照明等情況進行自動監控。借助電源及環境監控系統，可以實現實時信息采集、分析和告警，輔助管理人員全面掌控機房內各類設備的運行環境信息，從而解放勞動力，降低鐵路通信管理成本，提高鐵路安全效益。
一、通信電源及環境監控系統結構與功能
1、通信電源及環境監控系統結構。通信電源及環境系統由遠程監控單元（EMU）、采集程序和 Web 應用 3 層架構組成。Web 應用服務負責整合系統應用，供用戶實時瀏覽與訪問。采集程序負責對下層進行輪詢數據和接收報警事件，對上層通知事件的報警與消警信息，起到承上啟下的作用。遠程監控單元負責采集與監控指定設備的數據，同時負責與中間層采集程序的通信，接收與響應采集程序的輪詢請求。
2、通信電源及環境監控系統功能。1.動力環境監控。1）基本監控子模塊：通過智能空調的數據采集接口實時采集空調的運行狀態和報警信息。采集的主要狀態參數有：工作模式、送風溫度、回風溫度、壓縮機狀態、加熱器狀態、除濕器狀態和加濕器狀態。2）配電監控子模塊：通過加裝在配電柜上的智能電量儀實時采集輸入輸出的電能質量，主要采集三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、視在功率和頻率等參數。3）UPS監控子模塊：全面監控智能UPS的電池狀態、旁路狀態、負載保護、在線模式和負載過載等狀態；實時監控的工作參數主要包括：輸入電壓、輸入電流、輸入頻率、負載電壓、負載電源、負載頻率、旁路電壓、旁路電流等。4）空調監控子模塊：通過傳感器完成對機房任露取⑹度、漏水、門禁、煙感、蓄電池和玻璃破碎等信息的實時監控。2.視頻監控。視頻監控模塊包含實時預覽子模塊、視頻回放子模塊和抓拍瀏覽子模塊，完成對機房內視頻圖像的實時瀏覽、控制、視頻回放和圖像抓拍等功能。3.歷史數據。歷史數據模塊包含報警事件和監控記錄兩個子模塊，主要負責歷史監控記錄查詢、報警事件查詢、報表生成和報表導出等功能。4.系統管理。系統管理模塊包含采集管理、用戶管理、監控策略、存儲策略和操作日志5個子模塊，主要用于維護系統用戶，管理存儲信息，配置監控策略等。
二、鐵路通信電源及環境監控系統技術應用
1、基于 RS232 接口的監控單元接入方式。系統中智能采集器的任務為采集電源監控單元、溫濕度傳感器、空調、電池組、紅外傳感器、煙感、水浸傳感器等相關數據，并將其以特定協議RS232進行打包。調制解調器MODEM主要負責把數字信號轉化成模擬信號；多串口卡則主要用于對計算機串口進行擴展，從而滿足監控系統能夠對多個電源設備及環境情況進行監控的需要；終端監控主要利用PC機。RS232通信電源及環境監控系統工作原理如下：每個車站的監控數據經由二線調制解調器傳輸至監控終端的PC機方面，PC機接收電源監控數據后，則對各個監控車站進行監控數據的檢測以及預告，同時，對各類監控設備進行控制和管理，并在網絡交換機的支持下，將所采集到的各類電源及環境設備的監控數據轉發至通信電源監控系統中的協議處理機中，所產生的數據報文則由協議處理機中的Fep采集程序進行處理，而后，送到服務器端。由此，后臺通信網監控客戶端則可通過訪問服務器進而對現場通信電源設備及機房環境的運行、告警和操作數據予以顯示，將各類電源及環境設備的監控項目以圖表的方式顯示出來，為監控人員查詢數據提供便利。
2、直接采集數據接入。直接采集數據接入方法的被監控電源設備類型大都為整流電源。監控點的電壓模擬量經過交、直流電壓變送器轉換后，傳輸至EMU采集器中進行模擬量數據的采集，而后，將所采集到的模擬量數據進行打包，并通過RS232接口送至系統終端服務器方面。當終端服務器接收到模擬量數據包后，將其經由網絡交換機送至中心站處的協議處理機中，并有協議處理機中的Fep采集程序處理模擬量數據包中的數據報文，而后，送至服務器。此時，后臺通信電源監控系統的客戶端則可通過對服務器進行訪問，將通信現場電源設備的運行、告警以及操作數據全部顯示出來。由此可知，通信電源監控系統的此種接入方式并不會對監控分站下的電源監控單元產生過度依賴，具有較高的可靠性。
結論：綜上所述，鐵路通信電源及環境集中監控系統是保證鐵路沿線無人通信機房電源及機房環境安全的重要設備，通過遠程集中監控，可以及時發現機房電源設備故障和環境安全問題，不但減輕了維護人員的日常工作負擔，更是解決了無人機房安全管理盲區，為鐵路生產和運營提供了重要的安全保障。本文重點研究了基于 RS232 接口的監控單元接入方式和直接采集數據接入兩種監控系統在鐵路中的應用，作者所在的邯濟鐵路采用的是直接接入的通信電源監控系統，實踐表明，其應用效果與效益都非常理想。
摘 要：本文將主要針對鐵路通信電源的系統特點、鐵路通信電源的重要組成部分、高速鐵路通信電源對電源系統的新要求和高速鐵路通信電源的施工技術要點以及高速鐵路通信電源技術的發展趨勢進行簡要分析，僅供參考。
關鍵詞：高速鐵路；通信電源；施工技術
一、鐵路通信電源的系統特點
關于通信電源，鐵道部陸續頒布了技術要求，制定了嚴格的設計規范，一直非常注重于這方面的技術管理，隨著技術的改進，通信電源系統不斷完善，設備規格大有提高，通信電源系統成為鐵路部門的重要組成部分。作為供電系統，鐵路通信電源獨立于鐵道部，由外供交流供電系統與直流供電系統組成，外供交流電源的來源有兩部分組成，第一部分是鐵路內部的變電所配電所等專用電源，第二是內部發電電源。每隔六十公里，鐵路局設置一座10KV配電所，自動閉塞電力線路和電力貫通線供電賴此供給。
在鐵路干線、運輸較繁忙的支線無能建有連結鐵路沿線兩相鄰變、配電所，對沿線各車站行車電力負荷等供電的10kV～35kV的電力貫通線路；自動閉塞區段不僅僅設置了電力貫通線，還設有自動閉塞電力線路，后者為專用電源，專門為鐵路自動閉塞信號設備供電。電力貫通線路屬于備用電源。高速鐵路有嚴格的要求，無論是任何情況，必須保證正常供電。專網通信系統都配備精良，準備充足，確保無虞。應急油機、開關整流設備、免維護蓄電池等電源供電系統應有盡有，把這些設備維護好了，它們的壽命又得到了延長，就會減少故障，就會保證鐵路專用通信的狀態良好。對這些設備要經常進行檢查、維護，定期檢查和抽查交替，檢查完畢制定檢修項目表格，惟其如此還能夠更可靠和穩定的讓電源系統正常運轉，從而保證高速鐵路專網的良好運行。
二、鐵路通信電源的重要組成部分
在鐵路通信電源中閥控式密封蓄電池的使用頻率較高，它是直流供電系統的重要組成部分。在市電正常的情況下，它與鐵路通信供電設備整流器并聯運行，雖然在它工作的過程中沒有起到向鐵路通信設備供電的作用，但它能夠有效改善并提高供電設備整流器的供電質量，具有平滑濾波的作用。當市電出現異常或供電設備整流器不能正常工作的時候，蓄電池可以肩負起單獨供電的任務，有效解決通信故障問題。雖然蓄電池有該有點，但其供電時間是十分有限的，不是無窮無盡的，因此在蓄電池內的電量完全放完以前，必須及時恢復供電，讓供電設備整流器重新開機啟動，輸出質量高、穩定性強的直流電源為鐵路通信設備供電，與此同時，還能向蓄電池進行安全均衡的充電。閥控式密封蓄電池的有點有很多，主要包括：電池體積小，污染少，能量大，對于出現故障的蓄電池維修漸變，可以節約占面積，將其與鐵路通信設備同置一室，有效節約鐵路通信設備安裝工程的施工費用。因此，閥控制密封蓄電池在鐵路通信設備中應用廣泛。
三、高速鐵路通信電源對電源系統的新要求
隨著技術的提升，供電方案復雜多樣，電源應用方案設計五彩紛呈。多組供電電壓的一個最明顯的的需求是低壓、大電流。其次，模塊化自由組合擴容互為備用，提高安全系數。模塊化含義有二，第一個是功率器件，第二個是電源單元。頻率一旦有所提高，引線寄生電感，對器件造成應力，就有了過電壓、過電流毛刺的表現。最為突出的是集中監控和智能化、自動化。現代的信息發展一日千里，遠程監測和控制已經運籌帷幄，這一切都能夠在機房完成。更為精工的要求是，電源本身即可監控，并通過接口傳輸，立即直達遠程維護中心，所有過程瞬息完成；這樣，一切變異都在掌握之中，即時分析故障，維護及時，人力物力的投入達到最低化；工作效率得到最大的提高。智能化，就是電池能夠進行全自動管理，自動檢測，無需人員操作。出了故障，能夠主動保護自身，自動報警、自動診斷與修復。另外，高速鐵路通信電源對電源系統的新要求之一是小型化：經濟、精良。蓄電池屬于后備物品，十五年前就提出全密封免維護的概念產品，小型化的發展則靈活多變，經濟適用。
四、高速鐵路通信電源的施工技術要點
1、施工技術要點
鐵路通信網分樞紐及以上通信設備均被列為一級負荷；分樞紐以下電源室和中間站通信機械室為二級負荷。一級負荷的供電標準是:從兩個不同的變電所各引一路或從不同的母線段引出兩路供電。因此分樞紐及以上通信設備是由兩路可靠交流電源供電的；分樞紐以下由一路可靠交流電源供電，當其附近有第二路交流電源時，采用兩路交流電源供電。
鐵路通信自備發電電源一般采用油機發電機組，對滿足日照要求或風速要求的地區，采用太陽能或風力發展電源作為備用電源也是一種可行的方案，但其一次性投資較高。自備交流發電機組，隨著技術的進步，目前均采用具有自動投入，自動撤出，自動補給性能的設備，此外還必須具有標準化接口和通信協議，以完成其遙信、遙測和遙控功能，達到少人維護、無人值守的目的。
自備發電機組的設置是保證對通信設備不間斷供電的唯一可靠措施，尤其是對災害造成的故障，其中斷時間很難確定。所以鐵路通信站均要求配置自備發電機組；中間站通信機械室每2-4個站配置1臺機動式發電機組，故障時，由通信工區攜帶至故障地點使用，以確保供電的可靠性，同地可減少蓄電池組的備用時間，從而降低蓄電池的容量。
自備交流發電機組的容量，按滿足通信設備用交流功率、直流電源的浮充功率、蓄電池組的充電功率、通信站主機房內應提供保證的用電功率。保證照明一般接實際情況計算、無資料時，除主機房的照明予以保證外，其余房屋的照明功率可按其30-50%估算。
電源系統的可靠性是由交流供電系統，直流供電系統的可靠性共同組成，研究資料表明，交流供電系統的可靠性占系統總可靠性指標的65%，因此，提高交流供電可靠性最為重要。
2、電源系統維護
2.1防塵和定期除塵
大量的灰塵容易造成電源器件散熱不好，特別在氣候干燥的地區。通信電源系統在正常使用的過程中，維護的日常工作量比較少，主要是安排人員定期防塵除塵。而且一季度要徹底地清潔一次，而且在人員除塵時主要檢查各連接件和插接件是否有松動和接觸不牢固的狀況發生。
2.2電源周邊環境要保持潔凈、恒溫、恒濕
濕度和溫度是衡量生產環境因素的重要衡量標準對生產的環節有著至關重要的作用。在一定體積的空氣當中含有的水分越少，空氣越干燥；反之成立。濕度就是空氣的干濕程度。離開溫度控制來談濕度控制是無意義的。通信電源系統設備通常控制電子元件很多，電子元件本身對空間的溫濕度都有一定的標準和要求，只有達到了恒溫和恒濕，才能使電子設備保持良好的運作效率；而潔凈的環境則是防止灰塵進入電源器件當中，造成不必要的器件故障。
五、高速鐵路通信電源技術的發展趨勢
“忽如一夜春風來”，高速鐵路通信電源技術發展迅速，前景喜人，高效率高功率是大勢所趨，網絡化智能化的監控管理的實現標志著監控管理全數字化控制時期的到來，高速鐵路通信電源技術安全、可靠、良好、綠色，隨著高速鐵路通信行業的發展，用高頻開關電源取代相控電源，用釩電池組代替防酸式蓄電池，用計算機遠程監控代替人工控制，是目前高速鐵路通信電源的發展潮流。隨著高速鐵路通信行業的飛速發展，高速鐵路通信電源系統從體制、規范、維護產品標準等方面不斷納入新觀念、新技術、新產品，從而為高速鐵路通信的騰飛奠定了堅實的基礎，在通信產品方面，中達電通股份有限公司的通信電源、UPS以及監控產品堪稱業中翹楚，品質優良，運行穩定，足可信賴。
結束語
做好鐵路通信電源的維修工作，保障其良好運行，才能有效保證電源的供電質量。鐵路通信電源的維修管理人員應該兢兢業業，對于鐵路供電系統中存在的問題進行細致的分析，并找到有效的解決方案，這樣才能保障鐵路通信電源正常工作，有效提高電源工作的可靠性。
