地铁通信电源系统方案的设计.doc

地铁通信电源系统方案分析
----0910601201 谈小威
摘要：本文针对地铁电源系统，介绍了其系统构成、功能及其工作原理，重点分析其电源监控系统的性能，指出地铁电源系统的智能化方向。
关键词：地铁；电源系统；电源监控系统

1 概述
地铁通信电源系统是保证通信各系统正常工作的必要条件，通信电源系统必须安全可靠。在各车站、停车场、车辆段、控制中心均需独立设置一套安全可靠的电源及接地系统，并由电源网管系统实施对全线各处的通信电源设备的统一管理集中维护，再将各类告警信息进行整理、分类（分为严重、重要、一般三类）并汇总后传送给故障集中监视系统。
2 系统构成及功能
2.1 系统构成
地铁通信电源系统由控制中心通信电源系统、车站通信电源系统、车辆段通信电源系统、停车场通信电源系统、电源网管系统以及接地系统等组成。地铁电源系统安全、可靠地向各子系统和设备进行供电，具有防雷、过压保护功能及输出短路保护功能。如图1所示：

图1 地铁电源系统框图
2.2 交流自切配电柜
交流自切配电柜主要用作交流电源的转换和配电用。交流自切配电柜通过模块化双路电源自动切换装置对两路外供交流电源进行自动/手动切换，具有可靠的电气联锁和机械联锁功能，并具有延时装置，延时0～30秒可调。交流配电柜的多路负载分路对输出电源进行分配，输出至各通信子系统设备。交流配电柜上安装液晶显示屏，能显示电源的三相电压、负载电流情况和告警信息。配电柜具有过压、欠压、过流、防雷和浪涌吸收保护装置。交流配电柜同时具有自诊断功能，当电源出现故障时进行声光告警，并能提供本地和远端监控的通信接口。其具体技术性能如下：①电压电流测量。配置的LCD液晶屏可以显示两路输入交流电源的交流电压、电流、频率等相关数据。监控单元的资料显示，由面板上的液晶显示器(LCD)来执行。可以通过LCD对系统高低压告警阀值等相关参数进行设定，LCD显示器上可以显示过压、过流和输出空开跳脱等告警信息。②指示灯。在配电屏面板上配置了两路输入市电状态指示灯、每路输出空开有无市电的状态指示灯和系统告警指示灯。
2.3 直流高频开关电源
直流高频开关电源由整流模块、监控模块、直流配电单元、蓄电池等组成。直流高频开关电源的交流电源由交流自切配电柜提供，输出可靠的－48V直流电源至相关的通信设备。当正常供电时，整流器一方面给通信设备供电，一方面又给蓄电池充电；当停电时，直流高频开关电源则通过配备的蓄电池组向负载连续供电不小于2小时。整流模块采用N+1备用，负荷分路及容量根据系统要求确定。直流高频开关电源安装液晶显示屏，能显示：设备交流输入和直流输出电压、电流等系统数据；充电电流、放电电流等电池数据；断路器、整流模块等状态及告警信息等系统数据。直流高频开关电源具有蓄电池放电管理、充电管理、蓄电池组在线测试管理等功能。直流高频开关电源有过压、欠压、过流保护、防雷和输出端浪涌吸收装置，故障时有告警功能，并提供本地和远端监控的通信接口。
2.4 蓄电池
蓄电池无腐蚀气体析出，适合放置在通信机房内。蓄电池的安全阀具有自动开启和自动关闭的功能。蓄电池的排列满足通信电源室楼面负载为1000kg/m 的要求。
2.5 电源系统的防雷
电源系统采用机柜内具有分级防雷措施的通信电源设备。在交流配电设备输入端、整流设备输入端均分别加装防雷器；在直流配电设备输出端宜加装浪涌吸收装置。通信电源设备机内采用的防雷器带远程遥信监控模块，防雷产品必须通过有关职能部门的检测。
2.6 电源监控系统
（1）工作原理。电源系统的各电源设备配备了具有监控性能和接口的监控单元，监控信号经传输系统送至控制中心。在控制中心的网管中心设置一套电源监控系统，对全线各站、车辆段和停车场的通信电源设备进行遥信、遥测，实时监控系统和设备运行状态，记录和处理相关数据，及时发现故障。实现对交流配电柜、直流高频开关电源、防雷器的工作状态，蓄电池组的充放电情况的监视和
管理。通信电源系统监控信号的数据协议及格式是开放式的，并按照统一要求实现控制中心的集中监视。系统能接入标准时间信号，使系统内部及附属设备（如网管）的时间与标准时间同步。
（2）电源监控系统性能。
①可靠性：监控系统硬件平均故障时间>100000小时，整个系统的平均无故障时间>20000小时。各种监控器材，设备均提供接地保护，采用抗干扰特性好的铜网屏蔽和铝箔／铜网双屏蔽信号线。采用国际标准的4～20mA电流源信号可达到更准确的信号传输。并结合光电隔离技术，保证传输信号确实可靠。监控系统的上电、掉电，在线、离线都不影响被监控设备的正常运行和人工操作。系统具有较强的容错能力，不会因用户的误操作而引起死机。对于外界的各种干扰，监控系统不产生误报警和混乱甚至死机；采用硬件WatchDog监视自动复位功能及软件自我诊断程序和诊断界面。系统对具体设备监测与控制的信号数据皆采用CRC校验，进行ERROR_CONTROL。接受方根据校验结果发回回应信息， 并执行后续动作，如：数据错误，要求重发；或数据正确，接受数据-执行控制。
②可扩充性：监控系统软、硬件均采用模块化结构。
采用可经由RS422/485总线相连接的分布式前端设备采集单元：通用型采集模块（LRTU）、智能型采集模块（UPCU）、电池组采集模块（BCMU）。由于监控系统使用了模块化设计，使后续扩容时变得简单容易，并应用组态化软件设定，扩容不需修改软件。构成系统的计算机只需激活通讯口即可增强外部通信能力。
③安全保障：监控系统对被控设备进行控制或参数设定时，其控制值始终保持在安全极限内；被监控设备处于任何工作状态下监控系统应能正常工作，同时监控设备本身不会产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰；监控系统内所有部件与连线均有金属屏蔽，监控器与被监控设备均用光隔离，监控系统具有良好的电磁兼容性；监控系统能监控不同接地要求的多种设备，且任何监控点接入均不
应破坏被监控设备的接地系统。
④测量精度：电量精度均优于0.5%。非电量测量精度均优于5%。地铁电源系统的接线图如图2所示。

图2 地铁通信电源系统接线示意图
3 总结
地铁电源系统在安全可靠性的基础上，正在向自动化、智能化方向发展，由于融入了智能特性，能快速实现各种业务的故障定位和排除，进一步保证地铁通信系统运营的可实施性，满足地铁运营需求。
参考文献：
[1] 肖丽华.地铁线路通信不间断电源子系统设计[J].电工技术,2007,8:73～75.

[2] 骆志勇.直流操作电源系统及应用[J].都市快轨交通,2005,18(5):72～75.

[3] 张瑾.浅谈地铁通信电源及接地系统[J].铁道标准设计,2003,9:33～35.