时间：2022-07-30 09:57:05
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摘要:高速铁路通信电源是构成各种通信手段必不可少的组成部分,是高速铁路通信设备正常运行的保障,对确保通信质量具有重要的影响,因为通信设备发生故障是局部的,而通信电源的故障,影响面会更大。文章论述了高速铁路通信电源的特点,高速铁路通信电源对电源系统的新要求。
关键词:高速铁路通信;通信电源;施工技术;蓄电池组
高速铁路通信电源系统的可靠性是影响整个通信系统可靠性的极重要的因素,因为电源系统的故障会从根本上导致整个通信系统的故障。电源系统可靠性指标过分降低,会影响整个系统的性能。因此铁路通信电源历来受到有关部门的重视,铁道部先后制定了有关通信电源的技术要求和相关设计规范,并加强了技术管理;系统和设备随着技术的进步不断完善和提高,本文将围绕铁路通信电源系统的特点及铁路通信电源施工技术、蓄电池组的特点阐述了以下看法:
一、高速铁路通信电源的特点
通信电源是高速铁路专网通信系统的重要组成部分,任何情况下都要保证正常供电。一般专网通信都配备了较先进的电力电源供电系统,包括开关整流设备,免维护蓄电池,应急油机等。这些设备维护的好坏不仅影响电源系统设备的寿命和故障率,而且直接涉及铁路专用通信的平稳运行。
高速铁路通信电源是独立的供电系统,由外供交流供电系统和直流供电系统构成。其外供交流电源由两部分组成:其一是从铁路地区变、配电所、铁路专用专盘专线电源、电力贯通线电源、自动闭塞电力线电源及地方电源接引的外供交流电源;其二是指自备发电电源。
在高速铁路沿线,每隔一般为40～60km设置的10kV配电所,用于为自动闭塞电力线路和电力贯通线供电。在高速铁路干线、运输较繁忙的支线无能建有电力贯通线路;在自动闭塞区段除建有电力贯通线外,还建有自动闭塞电力线路。自动闭塞电力线路是为铁路自动闭塞信号设备供电的专用电源,高速铁路中间站的通信设备也由此供电。
铁路专网通信电源除了要进行日常的维护和检修外,更要进行定期检查和定期集中检修。可以按月度,季度,年度进行集中,要形成制度化,设定检修项目,设计相应表格等。总之,只有重视电源系统的日常维护,才能使电源系统更稳定,可靠的运行,从而保障高速铁路专网的正常运行。
二、高速铁路通信电源对电源系统的新要求
(一)低压、大电流,多组供电电压需求
低压、大电流,多组供电电压需求,功率密度大幅度提升,供电方案和电源应用方案设计呈现出多样性。
(二)模块化:自由组合扩容互为备用
提高安全系数,模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,而把相关的部分做成模块。把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),这既缩小了整机的体积,又方便了整机设计和制造。
(三)能实现集中监控
现代高速铁路通信运维体制要求动力机房的维护工作通过远程监测与控制来完成。这就要求电源自身具有监控功能,并配有标准接通讯接口,以便与后台计算机或与远程维护中心通过传输网络进行通信,交换数据,实现集中监控。从而提高维护的及时性,减小维护工作量和人力投入,提高维护工作的效率。
(四)自动化、智能化
要求电源能进行电池自动管理,故障自动诊断,故障自动报警等,自备发电机应能自动开启和自动关闭。
(五)小型化
现在通信设备的日益集成化、小型化,这就要求电源设备也相应的小型化,作为后备电源的蓄电池也应向免维护、全密封、小型化方向发展。
(六)新的供电方式
相应于电源小型化,供电方式应尽可能实行各机房分散供电,设备特别集中时才采用电力室集中供电,大型的高层通信大楼可采用分层供电(即分层集中供电)。
三、高速铁路通信电源施工技术和方法
(一)电力贯通线路为沿线各车站与行车有关的小容量负荷的主供电源,是自动闭塞线路供电的备用电源
1.铁路通信网分枢纽及以上通信设备均被列为一级负
荷;分枢纽以下电源室和中间站通信机械室为二级负荷。一级负荷的供电标准是:从两个不同的变电所各引一路或从不同的母线段引出两路供电。因此分枢纽及以上通信设备是由两路可靠交流电源供电的;分枢纽以下由一路可靠交流电源供电,当其附近有第二路交流电源时,采用两路交流电源供电。
2.铁路通信自备发电电源一般采用油机发电机组,对满足日照要求或风速要求的地区,采用太阳能或风力发展电源作为备用电源也是一种可行的方案,但其一次性投资较高。自备交流发电机组,随着技术的进步,目前均采用具有自动投入,自动撤出,自动补给性能的设备,此外还必须具有标准化接口和通信协议,以完成其遥信、遥测和遥控功能,达到少人维护、无人值守的目的。
3.自备发电机组的设置是保证对通信设备不间断供电的唯一可靠措施,尤其是对灾害造成的故障,其中断时间很难确定。所以铁路通信站均要求配置自备发电机组;中间站通信机械室每2～4个站配置1台机动式发电机组,故障时,由通信工区携带至故障地点使用,以确保供电的可靠性,同地可减少蓄电池组的备用时间,从而降低蓄电池的容量。
4.自备交流发电机组的容量,按满足通信设备用交流功率、直流电源的浮充功率、蓄电池组的充电功率、通信站主机房内应提供保证的用电功率。保证照明一般接实际情况计算、无资料时,除主机房的照明予以保证外,其余房屋的照明功率可按其30%～50%估算。
5.电源系统的可靠性是由交流供电系统,直流供电系统的可靠性共同组成,研究资料表明,交流供电系统的可靠性占系统总可靠性指标的65%,因此,提高交流供电可靠性最为重要。
6.铁路通信电源的直流供电系统由整流设备、直流配电设备及蓄电池组组成。其供电方式采用直流集中供电连续浮充充制,将整流设备与蓄电池组不分昼夜地并取浮充供给通信设备直流电源,同时供给蓄电池组自放电的补充充电电流。采用这种供电制度、蓄电池组效率高,寿命长,可靠性强,是首选的供电方式。铁路直流供电基础电压定-48V。其他种类电压:如-12V,-6V,-24V等或交流220V,当其负荷量较小时,可通过变换器或逆变器获得,特大通信枢纽(一般可按交换系统容量大于5万门)采用分散供电方式,具有减小电源线压降,减少故障影响面等优噗,随着铁路通信网走向市场、大容量的通信枢纽会有所增加,分散供电方式会得到更多的采用。
7.采用高频开关技术的整流设备,具有体积小,重量轻,模块化结构,扩容方便,并且效率高、功率因数高,允许输入交流电压变动幅度大,稳压精度高、噪声低等优点,已经取代相控电源,在铁路通信电源系统业已得到广泛的应用。
阀控式密封蓄电池具有体积小,比能量大,污染少,使用维护简便,可卧置叠放,可与通信设备同置一室,节省工程投资等优点,已被定为应用于通信电源系统的首选电池。其中贫液式电池因其内阻小,产品一致性和均一性好,更具有优越性。
8.对蓄电池组采用低压恒压充电方式在国际、国内已得到普遍应用,其优点是可以延长蓄电池的使用寿命,提高供电质量,简化直电线路。铁道部业已推行低压恒压浮充制供电方式,其原理与维护基本上同“连续浮充制”。不同之处在于浮充电压从原来的(2.18±0.02)V,提高到2.3V,外供交流电源停电后,由蓄电池放电;交流恢复供电后,仍以每块蓄电池端电压2.3V进行“在线式”浮充,即带负荷充电。其优点是在保证蓄电池不亏电的情况下延长其使用寿命,并具有简化操作、便于维护、提高供电质量等优点。
【摘要】 本文首先概述了电源与环境监控系统技术的结构及功能，在此基础上，重点探讨了铁路通信电源的具体应用，旨在为提高铁路通信效率与质量，保证铁路运输安全，提供一点参考。
【关键词】 铁路 通信电源与环境监控系统 安全效益
通信电源与环境监控系统，就是利用互联网及通信传输技术对和通信动力设备及机房环境情况进行集中监控的系统，在铁路通信中应用广泛。环境监控系统能对空调运行、机房温湿度和环境照明等情况进行自动监控。借助电源及环境监控系统，可以实现实时信息采集、分析和告警，辅助管理人员全面掌控机房内各类设备的运行环境信息，从而解放劳动力，降低铁路通信管理成本，提高铁路安全效益。
一、通信电源及环境监控系统结构与功能
1、通信电源及环境监控系统结构。通信电源及环境系统由远程监控单元（EMU）、采集程序和 Web 应用 3 层架构组成。Web 应用服务负责整合系统应用，供用户实时浏览与访问。采集程序负责对下层进行轮询数据和接收报警事件，对上层通知事件的报警与消警信息，起到承上启下的作用。远程监控单元负责采集与监控指定设备的数据，同时负责与中间层采集程序的通信，接收与响应采集程序的轮询请求。
2、通信电源及环境监控系统功能。1.动力环境监控。1）基本监控子模块：通过智能空调的数据采集接口实时采集空调的运行状态和报警信息。采集的主要状态参数有：工作模式、送风温度、回风温度、压缩机状态、加热器状态、除湿器状态和加湿器状态。2）配电监控子模块：通过加装在配电柜上的智能电量仪实时采集输入输出的电能质量，主要采集三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率和频率等参数。3）UPS监控子模块：全面监控智能UPS的电池状态、旁路状态、负载保护、在线模式和负载过载等状态；实时监控的工作参数主要包括：输入电压、输入电流、输入频率、负载电压、负载电源、负载频率、旁路电压、旁路电流等。4）空调监控子模块：通过传感器完成对机房任露取⑹度、漏水、门禁、烟感、蓄电池和玻璃破碎等信息的实时监控。2.视频监控。视频监控模块包含实时预览子模块、视频回放子模块和抓拍浏览子模块，完成对机房内视频图像的实时浏览、控制、视频回放和图像抓拍等功能。3.历史数据。历史数据模块包含报警事件和监控记录两个子模块，主要负责历史监控记录查询、报警事件查询、报表生成和报表导出等功能。4.系统管理。系统管理模块包含采集管理、用户管理、监控策略、存储策略和操作日志5个子模块，主要用于维护系统用户，管理存储信息，配置监控策略等。
二、铁路通信电源及环境监控系统技术应用
1、基于 RS232 接口的监控单元接入方式。系统中智能采集器的任务为采集电源监控单元、温湿度传感器、空调、电池组、红外传感器、烟感、水浸传感器等相关数据，并将其以特定协议RS232进行打包。调制解调器MODEM主要负责把数字信号转化成模拟信号；多串口卡则主要用于对计算机串口进行扩展，从而满足监控系统能够对多个电源设备及环境情况进行监控的需要；终端监控主要利用PC机。RS232通信电源及环境监控系统工作原理如下：每个车站的监控数据经由二线调制解调器传输至监控终端的PC机方面，PC机接收电源监控数据后，则对各个监控车站进行监控数据的检测以及预告，同时，对各类监控设备进行控制和管理，并在网络交换机的支持下，将所采集到的各类电源及环境设备的监控数据转发至通信电源监控系统中的协议处理机中，所产生的数据报文则由协议处理机中的Fep采集程序进行处理，而后，送到服务器端。由此，后台通信网监控客户端则可通过访问服务器进而对现场通信电源设备及机房环境的运行、告警和操作数据予以显示，将各类电源及环境设备的监控项目以图表的方式显示出来，为监控人员查询数据提供便利。
2、直接采集数据接入。直接采集数据接入方法的被监控电源设备类型大都为整流电源。监控点的电压模拟量经过交、直流电压变送器转换后，传输至EMU采集器中进行模拟量数据的采集，而后，将所采集到的模拟量数据进行打包，并通过RS232接口送至系统终端服务器方面。当终端服务器接收到模拟量数据包后，将其经由网络交换机送至中心站处的协议处理机中，并有协议处理机中的Fep采集程序处理模拟量数据包中的数据报文，而后，送至服务器。此时，后台通信电源监控系统的客户端则可通过对服务器进行访问，将通信现场电源设备的运行、告警以及操作数据全部显示出来。由此可知，通信电源监控系统的此种接入方式并不会对监控分站下的电源监控单元产生过度依赖，具有较高的可靠性。
结论：综上所述，铁路通信电源及环境集中监控系统是保证铁路沿线无人通信机房电源及机房环境安全的重要设备，通过远程集中监控，可以及时发现机房电源设备故障和环境安全问题，不但减轻了维护人员的日常工作负担，更是解决了无人机房安全管理盲区，为铁路生产和运营提供了重要的安全保障。本文重点研究了基于 RS232 接口的监控单元接入方式和直接采集数据接入两种监控系统在铁路中的应用，作者所在的邯济铁路采用的是直接接入的通信电源监控系统，实践表明，其应用效果与效益都非常理想。
摘 要：本文将主要针对铁路通信电源的系统特点、铁路通信电源的重要组成部分、高速铁路通信电源对电源系统的新要求和高速铁路通信电源的施工技术要点以及高速铁路通信电源技术的发展趋势进行简要分析，仅供参考。
关键词：高速铁路；通信电源；施工技术
一、铁路通信电源的系统特点
关于通信电源，铁道部陆续颁布了技术要求，制定了严格的设计规范，一直非常注重于这方面的技术管理，随着技术的改进，通信电源系统不断完善，设备规格大有提高，通信电源系统成为铁路部门的重要组成部分。作为供电系统，铁路通信电源独立于铁道部，由外供交流供电系统与直流供电系统组成，外供交流电源的来源有两部分组成，第一部分是铁路内部的变电所配电所等专用电源，第二是内部发电电源。每隔六十公里，铁路局设置一座10KV配电所，自动闭塞电力线路和电力贯通线供电赖此供给。
在铁路干线、运输较繁忙的支线无能建有连结铁路沿线两相邻变、配电所，对沿线各车站行车电力负荷等供电的10kV～35kV的电力贯通线路；自动闭塞区段不仅仅设置了电力贯通线，还设有自动闭塞电力线路，后者为专用电源，专门为铁路自动闭塞信号设备供电。电力贯通线路属于备用电源。高速铁路有严格的要求，无论是任何情况，必须保证正常供电。专网通信系统都配备精良，准备充足，确保无虞。应急油机、开关整流设备、免维护蓄电池等电源供电系统应有尽有，把这些设备维护好了，它们的寿命又得到了延长，就会减少故障，就会保证铁路专用通信的状态良好。对这些设备要经常进行检查、维护，定期检查和抽查交替，检查完毕制定检修项目表格，惟其如此还能够更可靠和稳定的让电源系统正常运转，从而保证高速铁路专网的良好运行。
二、铁路通信电源的重要组成部分
在铁路通信电源中阀控式密封蓄电池的使用频率较高，它是直流供电系统的重要组成部分。在市电正常的情况下，它与铁路通信供电设备整流器并联运行，虽然在它工作的过程中没有起到向铁路通信设备供电的作用，但它能够有效改善并提高供电设备整流器的供电质量，具有平滑滤波的作用。当市电出现异常或供电设备整流器不能正常工作的时候，蓄电池可以肩负起单独供电的任务，有效解决通信故障问题。虽然蓄电池有该有点，但其供电时间是十分有限的，不是无穷无尽的，因此在蓄电池内的电量完全放完以前，必须及时恢复供电，让供电设备整流器重新开机启动，输出质量高、稳定性强的直流电源为铁路通信设备供电，与此同时，还能向蓄电池进行安全均衡的充电。阀控式密封蓄电池的有点有很多，主要包括：电池体积小，污染少，能量大，对于出现故障的蓄电池维修渐变，可以节约占面积，将其与铁路通信设备同置一室，有效节约铁路通信设备安装工程的施工费用。因此，阀控制密封蓄电池在铁路通信设备中应用广泛。
三、高速铁路通信电源对电源系统的新要求
随着技术的提升，供电方案复杂多样，电源应用方案设计五彩纷呈。多组供电电压的一个最明显的的需求是低压、大电流。其次，模块化自由组合扩容互为备用，提高安全系数。模块化含义有二，第一个是功率器件，第二个是电源单元。频率一旦有所提高，引线寄生电感，对器件造成应力，就有了过电压、过电流毛刺的表现。最为突出的是集中监控和智能化、自动化。现代的信息发展一日千里，远程监测和控制已经运筹帷幄，这一切都能够在机房完成。更为精工的要求是，电源本身即可监控，并通过接口传输，立即直达远程维护中心，所有过程瞬息完成；这样，一切变异都在掌握之中，即时分析故障，维护及时，人力物力的投入达到最低化；工作效率得到最大的提高。智能化，就是电池能够进行全自动管理，自动检测，无需人员操作。出了故障，能够主动保护自身，自动报警、自动诊断与修复。另外，高速铁路通信电源对电源系统的新要求之一是小型化：经济、精良。蓄电池属于后备物品，十五年前就提出全密封免维护的概念产品，小型化的发展则灵活多变，经济适用。
四、高速铁路通信电源的施工技术要点
1、施工技术要点
铁路通信网分枢纽及以上通信设备均被列为一级负荷；分枢纽以下电源室和中间站通信机械室为二级负荷。一级负荷的供电标准是:从两个不同的变电所各引一路或从不同的母线段引出两路供电。因此分枢纽及以上通信设备是由两路可靠交流电源供电的；分枢纽以下由一路可靠交流电源供电，当其附近有第二路交流电源时，采用两路交流电源供电。
铁路通信自备发电电源一般采用油机发电机组，对满足日照要求或风速要求的地区，采用太阳能或风力发展电源作为备用电源也是一种可行的方案，但其一次性投资较高。自备交流发电机组，随着技术的进步，目前均采用具有自动投入，自动撤出，自动补给性能的设备，此外还必须具有标准化接口和通信协议，以完成其遥信、遥测和遥控功能，达到少人维护、无人值守的目的。
自备发电机组的设置是保证对通信设备不间断供电的唯一可靠措施，尤其是对灾害造成的故障，其中断时间很难确定。所以铁路通信站均要求配置自备发电机组；中间站通信机械室每2-4个站配置1台机动式发电机组，故障时，由通信工区携带至故障地点使用，以确保供电的可靠性，同地可减少蓄电池组的备用时间，从而降低蓄电池的容量。
自备交流发电机组的容量，按满足通信设备用交流功率、直流电源的浮充功率、蓄电池组的充电功率、通信站主机房内应提供保证的用电功率。保证照明一般接实际情况计算、无资料时，除主机房的照明予以保证外，其余房屋的照明功率可按其30-50%估算。
电源系统的可靠性是由交流供电系统，直流供电系统的可靠性共同组成，研究资料表明，交流供电系统的可靠性占系统总可靠性指标的65%，因此，提高交流供电可靠性最为重要。
2、电源系统维护
2.1防尘和定期除尘
大量的灰尘容易造成电源器件散热不好，特别在气候干燥的地区。通信电源系统在正常使用的过程中，维护的日常工作量比较少，主要是安排人员定期防尘除尘。而且一季度要彻底地清洁一次，而且在人员除尘时主要检查各连接件和插接件是否有松动和接触不牢固的状况发生。
2.2电源周边环境要保持洁净、恒温、恒湿
湿度和温度是衡量生产环境因素的重要衡量标准对生产的环节有着至关重要的作用。在一定体积的空气当中含有的水分越少，空气越干燥；反之成立。湿度就是空气的干湿程度。离开温度控制来谈湿度控制是无意义的。通信电源系统设备通常控制电子元件很多，电子元件本身对空间的温湿度都有一定的标准和要求，只有达到了恒温和恒湿，才能使电子设备保持良好的运作效率；而洁净的环境则是防止灰尘进入电源器件当中，造成不必要的器件故障。
五、高速铁路通信电源技术的发展趋势
“忽如一夜春风来”，高速铁路通信电源技术发展迅速，前景喜人，高效率高功率是大势所趋，网络化智能化的监控管理的实现标志着监控管理全数字化控制时期的到来，高速铁路通信电源技术安全、可靠、良好、绿色，随着高速铁路通信行业的发展，用高频开关电源取代相控电源，用钒电池组代替防酸式蓄电池，用计算机远程监控代替人工控制，是目前高速铁路通信电源的发展潮流。随着高速铁路通信行业的飞速发展，高速铁路通信电源系统从体制、规范、维护产品标准等方面不断纳入新观念、新技术、新产品，从而为高速铁路通信的腾飞奠定了坚实的基础，在通信产品方面，中达电通股份有限公司的通信电源、UPS以及监控产品堪称业中翘楚，品质优良，运行稳定，足可信赖。
结束语
做好铁路通信电源的维修工作，保障其良好运行，才能有效保证电源的供电质量。铁路通信电源的维修管理人员应该兢兢业业，对于铁路供电系统中存在的问题进行细致的分析，并找到有效的解决方案，这样才能保障铁路通信电源正常工作，有效提高电源工作的可靠性。
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