鐵路信號直流穩(wěn)壓電源 UPS 的選配方案
2017-7-13 14:00:18??????點(diǎn)擊：
摘 要： 不間斷供電直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)又稱不間斷直流穩(wěn)壓電源或不停電直流穩(wěn)壓電源， 英文縮寫為 UPS （Unintrruptable PowerSystem） ,是一種現(xiàn)代化直流穩(wěn)壓電源設(shè)備。
鐵路直流穩(wěn)壓電源屏上廣泛的應(yīng)用該設(shè)備，現(xiàn)場對如何選擇合適的 UPS 沒有明確提出， 文章主要對鐵路信號直流穩(wěn)壓電源屏的如何選擇配置合適的 UPS 做出簡單的談?wù)摚?希望對現(xiàn)場有一定的幫助。
隨著我國鐵路跨入“高速時代”， UPS 的運(yùn)用也隨之日益普遍。鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)對信號直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的要求為： 客運(yùn)專線車站及中繼站信號直流穩(wěn)壓電源應(yīng)按照雙套大容量 UPS 備用方式配備直流穩(wěn)壓電源， UPS 容量負(fù)荷按照除轉(zhuǎn)轍機(jī)外的所有用電量計算， 有維護(hù)人員值守車站 UPS 供電時間不應(yīng)小于 30 分鐘，無人維護(hù)人員值守車站 UPS 供電時間不應(yīng)小于 2 小時。
目前， 市場上的 UPS 品牌眾多， 功能不一， 選擇適合鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的 UPS 具有重要的意義。選擇的 UPS 設(shè)備應(yīng)符合 《關(guān)于規(guī)范鐵路專用設(shè)備產(chǎn)品準(zhǔn)入管理的若干規(guī)定》 的要求， 同時應(yīng)充分考慮現(xiàn)場的需求及 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的性能參數(shù)與特點(diǎn)。應(yīng)遵循如下原則：
安全第一原則。鐵路行車要求鐵路信號設(shè)備在發(fā)生障礙、 錯誤、失效的情況下， 應(yīng)具有導(dǎo)致減輕以至避免損失的功能，以確保行車安全， 這一要求被稱為鐵路信號故障-安全原則。 UPS 作為鐵路信號直流穩(wěn)壓電源的防護(hù)設(shè)備， 必須在鐵路信號供電直流穩(wěn)壓電源故障時， 保障供電的可靠性； 同時 UPS 故障時應(yīng)能保證鐵路信號的核心設(shè)備， 如 CTC、 列控中心的供電安全。
技術(shù)先進(jìn)原則： UPS 方案要采用代表國際 UPS 新技術(shù)的設(shè)備，要達(dá)到或接近有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)濟(jì)合理原則： UPS 方案要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，以滿足現(xiàn)場需求為目標(biāo)， 保證 UPS 在各種工作狀況下， 對信號負(fù)荷的可靠、 穩(wěn)定、安全供電，不得一味求高求全。在滿足需求的條件下， 選擇性價比高的設(shè)備。
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確原則： 弄清信號負(fù)荷的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。對重要的信號設(shè)備， 需要通過做試驗來掌握準(zhǔn)確數(shù)據(jù)資料。
在上述原則的前提下， 盡量選擇信譽(yù)好的企業(yè)進(jìn)行合作，以確保設(shè)備質(zhì)量。從技術(shù)角度應(yīng)做到現(xiàn)場需求因素與 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)特性的相適應(yīng)。
UPS 的選擇與配置方案如下：
1 確定 UPS 的容量
選擇 UPS 最關(guān)鍵的一步是根據(jù)所連接設(shè)備的容量確定 UPS 的容量 （功率） 。在確定 UPS 容量時， 需要考慮以下兩個因素：
（1） 各車站信號負(fù)荷數(shù)據(jù)需準(zhǔn)確； 信號負(fù)荷的工作特性要清楚；例如： ZYJ7 型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作電流及啟動電流， 25Hz 分頻器的工作條件等。
（2）當(dāng)負(fù)荷側(cè)發(fā)生過載或短路時， UPS 保護(hù)動作應(yīng)有選擇性。選擇直流穩(wěn)壓電源設(shè)備容量一般是以額定電壓與額定電流為計算依據(jù)， 如果以此來計算 UPS 容量則會使容量選得偏低，有可能造成 UPS 因過載或操作過電壓而引起頻繁跳轉(zhuǎn)旁路由市電供電， 由于市電直流穩(wěn)壓電源未經(jīng)過穩(wěn)壓過程而可能因沖擊電流太大造成跳閘斷電，使信號負(fù)荷失電，不能正常工作。比如：三相電液轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動電流是額定電流的4耀5 倍， 25Hz 分頻器空載投入時的啟動電流可達(dá)額定電流 10 倍以
上。所以， 確定 UPS 容量時， 除了考慮信號負(fù)荷平均功率以外， 還要考慮非線性負(fù)荷的峰值電流及持續(xù)時間對直流穩(wěn)壓電源的影響。當(dāng)然， 對25Hz 分頻器這類感性負(fù)載還需采取其他措施來減弱對 UPS 的沖擊。考慮到鐵路信號負(fù)載的特性，以及 UPS 設(shè)備本身的功率因數(shù)，UPS 工作在其輸出有功功率的 70%工作為最佳。設(shè)鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的負(fù)載容量為， 輸出功率因數(shù)為 Pf， 那么 UPS 額定容量的計算按下式所示：
S=P/70%/Pf
計算后， 按其 UPS 的規(guī)格， 向上取整便可以確定 UPS 的輸出容量。另外還應(yīng)考慮到網(wǎng)絡(luò)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)將來擴(kuò)容的可能， 在選擇 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的容量時， 應(yīng)留有不定的余量。
2 根據(jù)規(guī)定的供電時間， 選擇合適容量的蓄電池蓄電池的容量除了考慮上述因素， 還要根據(jù)蓄電池的放電特性曲線， 滿足延遲規(guī)定時間不間斷供電的要求來確定電池容量。
3 確定所需 UPS 的類型
根據(jù)負(fù)載對輸出穩(wěn)定度、 切換時間、 輸出波形確定是選擇雙變換式、 互動式、 后備式的 UPS 結(jié)構(gòu)，以及正弦波、 方波等輸出信號類型。雙變換式 UPS， 一般采用在線式結(jié)構(gòu)， 它的輸出穩(wěn)定度、 瞬間響應(yīng)能力比另外兩種強(qiáng)，對非線性負(fù)載及感性負(fù)載的適應(yīng)能力也較強(qiáng)。鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)要求采用雙變換式 UPS。如果要使用發(fā)電機(jī)配短延時 UPS， 推薦用在線式 UPS， 因為普通發(fā)電機(jī)的電壓及頻率的穩(wěn)定性較差，用互動式及后備式可能導(dǎo)致工作不正常。某些品牌的UPS （在線式） 不能帶發(fā)電機(jī)， 會轉(zhuǎn)旁路供電， 購買時要了解清楚。
4 根據(jù)鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的可靠性要求， 選擇適合的 UPS 配置方式UPS 的主要有三種配置方式， 即單臺 UPS、 并聯(lián) UPS， 冗余 UPS。為確保行車安全， 鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)， 尤其是高速鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)， 多采用冗余 UPS， 提高鐵路信號供電直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
5 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源保護(hù)解決方案
根據(jù)鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的實際需求，常用 UPS 直流穩(wěn)壓電源保護(hù)解決方案有以下三種。
直流穩(wěn)壓電源集中式保護(hù)——整個網(wǎng)絡(luò)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)用一臺大容量 UPS 集中供電。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可靠性較高。缺點(diǎn)是需要專門布線、 專人管理、 安裝維護(hù)費(fèi)用較高、 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)不易擴(kuò)容。一旦 UPS 發(fā)生故障， 將影響整個直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
直流穩(wěn)壓電源分布式保護(hù)——將網(wǎng)絡(luò)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)分成幾個部分（ , 劃分的原則可以是以機(jī)器的物理位置就近原則， 也可以以重要性為原則） ， 對各部分分別用小容量 UPS 進(jìn)行直流穩(wěn)壓電源分布式保護(hù)。這種保護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)是布線簡單、 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)易于擴(kuò)容、 安裝維護(hù)簡單、 費(fèi)用低、 一般不需要專人管理， 直流穩(wěn)壓電源故障容易隔離、 外理。一臺 UPS 出現(xiàn)故障，不會導(dǎo)致整個直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的運(yùn)行受到影響，更重要的是可以避免 PC 機(jī)等終端設(shè)備起動時的沖擊電流對有服務(wù)器的影響。
直流穩(wěn)壓電源綜合式保護(hù)——對 UPS 涉及到的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)、機(jī)房空調(diào)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)及安全直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)進(jìn)行全方位保護(hù)。
6 UPS 的抗干擾能力
鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)周圍存在著接觸網(wǎng)和各類無線通信設(shè)備，來自電網(wǎng)的高頻電磁干擾將嚴(yán)重干擾鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的安生運(yùn)行， 可能造成數(shù)據(jù)丟失、 出錯、 傳輸率下降等問題， 尤其是對于傳輸網(wǎng)絡(luò)中有高端服務(wù)器、 光盤庫、 磁盤陣列等設(shè)備時影響更加突出。雷擊、 閃電及電網(wǎng)上的高能浪涌嚴(yán)重威脅 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)和鐵路信號直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的安全， 如無相應(yīng)的保護(hù)措施， 將造成 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件的損壞。所以在選擇 UPS 時， 應(yīng)選擇具有高抗干擾能力的 UPS，
UPS 的相關(guān)指標(biāo)要符合國家和國際的安全標(biāo)準(zhǔn)以及鐵路的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
7 UPS 應(yīng)有智能化功能
UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)中大多選用密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池。蓄電池價格較貴， 成本約占整個 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)總成本的 1/4~1/5。對長延時(后備供電時間為 8 小時） 配置， 蓄電池的成本甚至超過 UPS 主機(jī)的成本。 蓄電池的設(shè)計壽命大多為 3~5 年， 而其實際使用壽命與電池的使用環(huán)境和條件密切相關(guān)， 所以對電池的管理至關(guān)重要。一臺好的 UPS 應(yīng)具備智能化的電池管理功能， 具有在線檢測電池及防止電池過充電、 過放電的功能。同時 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)應(yīng)具有智能化直流穩(wěn)壓電源監(jiān)控管理功能。UPS 通過RS232 串口與計算機(jī)連接， 結(jié)合智能化直流穩(wěn)壓電源監(jiān)控軟件實現(xiàn)對 UPS 直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的智能化管理和監(jiān)控。也可通過 SNMP 適配器連接到網(wǎng)絡(luò)上， 使UPS 成為網(wǎng)絡(luò)中的一個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。用戶可通過 SNMP 適配器， 通過直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)網(wǎng)管軟件或 IE 瀏覽器， 實現(xiàn) UPS 的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理。
8 易操作性和易維護(hù)性
應(yīng)選用易于操作、 易于維護(hù)、 方便維修的 UPS 品牌。 現(xiàn)在市場上許多品牌的 UPS 均采用 LCD(液晶顯示屏） ， 將 UPS 的運(yùn)行狀態(tài)及各種參數(shù)顯示在 LCD 上。 與傳統(tǒng)的 LED 指示方式相比較， LCD 顯示屏更易操作與維護(hù)。
- 上一篇：采購充電機(jī)需注意在充電電源線上作假 2017/7/14
- 下一篇：充電機(jī)整流橋在不同散熱方式下的散熱分析與測量 2017/7/13
