高速鐵路CTC中心電源系統(tǒng)冗余方案探討

朱永華

1 高速鐵路CTC中心電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

截止2013年底，我國高速鐵路總營業(yè)里程已達11028 km，全部采用調度集中 (CTC)模式。各路局先后建成了屬地化調度指揮中心，但由于工程時間跨度大、缺少統(tǒng)一規(guī)劃等原因，造成有些路局高速鐵路CTC中心機房電源系統(tǒng)存在冗余度不夠高等問題，影響了CTC系統(tǒng)運用的穩(wěn)定性和可靠性。主要表現(xiàn)在:電源屏及UPS數(shù)量配置不夠，導致冗余度不高;電源屏及UPS容量不足，導致在極端情況下，單套電源系統(tǒng)不能承載所有負載;各線未統(tǒng)一規(guī)劃，往往是接入一條線就對既有的電源系統(tǒng)進行擴容，導致中心電源系統(tǒng)極其復雜且存在大量的臨時過渡項目;外電網質量不高，部分路局外電網電壓波動，有超標的現(xiàn)象;對于一些單電源設備的電源冗余未考慮全面;電源系統(tǒng)布線存在問題，調度臺未統(tǒng)一考慮配線柜，如，到調度臺的電源線從機房直接連接，由于距離較遠而存在壓降;沒有部署機房電源監(jiān)測系統(tǒng)，電源可維護性不高;UPS及電池組檢修不及時等。

針對上述問題，為提高CTC系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，現(xiàn)提出了一套適用于高速鐵路CTC中心的電源冗余方案。

2 電源系統(tǒng)冗余方案總體結構

如圖1所示，為提高系統(tǒng)電源的整體冗余度，參考其他電信級大型機房UPS電源系統(tǒng)配置方案，重新梳理CTC中心的電源配置方案。路局CTC中心配置獨立的雙套電源切換屏、每套切換屏帶并機運行的雙UPS、配置一套STS切換裝置用于為單電源設備供電、配置一套LBS同步裝置用于同步2套電源系統(tǒng)的輸出相位、配置2套TVSS設備用于抗擊高能輸入浪涌，同步配置一套完整的電源監(jiān)測系統(tǒng)。同時，在項目建設時，應按照綜合布線的要求，設置列頭電源柜、樓層電源配線柜等分布式的電源系統(tǒng)。

3 電源系統(tǒng)冗余方案設計

3.1 電源屏及UPS系統(tǒng)

配置雙套的獨立電源切換屏，外電網雙路電源都應引入每套切換屏，切換屏隨機選擇一路外電做為UPS的輸入電源。每套轉換屏連接一套TVSS設備用于抗擊瞬態(tài)高能輸入電涌，保護電源系統(tǒng)。

配置2套并機運行的UPS及電池組，2套UPS分別與2套電源切換屏連接。每臺UPS的容量應能承載所有系統(tǒng)設備的電源負荷，在只有1臺UPS工作的情況下，確保系統(tǒng)正常使用。

圖1 電源系統(tǒng)結構示意圖

配置2套獨立的輸出屏，分別連接2套并機運行的UPS系統(tǒng)輸出。雙電源設備的不同電源模塊，應分別連接不同的輸出屏電源。

配置一套STS設備，將2套并機運行UPS系統(tǒng)的部分輸出電源，快速切換后，給系統(tǒng)內單電源設備使用。配置一套LBS設備用于同步2套電源系統(tǒng)的輸出相位，以確保不會由于2套電源的不一致，導致STS設備的誤動作，及STS設備切換過程中出現(xiàn)單電源設備掉電的情況。

3.2 雙電源設備接入方案

系統(tǒng)內的雙電源設備主要包括:數(shù)據庫服務器、應用服務器、通信前置服務器、其他接口服務器、核心交換機、核心路由器等設備。此類設備大多集中在主機房內。接入電源系統(tǒng)時，應為每排設備設置2套列頭電源柜，2套電源輸出屏的電源分別接入列頭電源柜，服務器等雙電源設備的雙電源模塊分別接到不同的電源列頭柜內。如圖2所示。

圖2 雙電源設備接入結構圖

3.3 單電源設備接入方案

系統(tǒng)內的單電源設備主要包括:協(xié)議轉換器、外部連接路由器、防火墻、樓層交換機、調度臺主機、調度臺顯示器等設備。經過STS設備切換的電源應引入各列頭電源柜及樓層電源配線柜。單電源設備的電源取自列頭電源柜及樓層電源配線柜。如圖3所示。

圖3 單電源設備接入結構圖

3.4 電源監(jiān)測系統(tǒng)配套建設方案

每個中心應配套建立一套監(jiān)測系統(tǒng)，對外電網、電源切換屏、UPS、電源輸出屏、列頭電源柜、樓層電源配線柜進行監(jiān)控。

監(jiān)控范圍主要是外電網的電壓、電流、相序、空開位置等參數(shù)，實時反映UPS及蓄電池的工作狀態(tài)、系統(tǒng)報警等信息。

對切換屏、輸出屏、列頭電源柜、樓層配線柜的空開狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦發(fā)生變化立即報警。

3.5 電源系統(tǒng)檢修方案

UPS及電池組是CTC系統(tǒng)的核心電源設備，應安排定期進行專項的檢修及維護。主要做以下幾項工作:

1.每年進行一次年度維護。

2.每年由廠家專業(yè)人員對UPS電源進行一次徹底的清掃去垢，檢測蓄電池組的電壓，檢查UPS風扇運轉情況，檢測調整UPS的系統(tǒng)參數(shù)。

3.每半年對UPS進行充放電操作，以延長電池的使用壽命。

4.檢查UPS電源柜中各種驅動元件和印刷電路插件板、主電源電路、元器件有無燒焦變色現(xiàn)象。停電以后迅速測溫，或用手摸元器件，檢查有無特別燙手的情況，對高溫的器件要做詳細的檢查，必要時進行更換。

5.檢查系統(tǒng)內部電解電容有無漏液、冒頂和膨脹等現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)元器件有變質、功率下降等趨勢及現(xiàn)象，必須立即更換。

6.檢查變壓器線圈、連接器件和扼流圈，有無過熱、變色、分層漆包線脫落，聯(lián)接線接頭是否牢靠等。

7.檢查各開關接點是否牢靠、有無燒壞等。

8.檢查蓄電池，主要進行電池的電壓測試，對于不合格產品應及時更換。

4 結束語

為了充分保障電源系統(tǒng)的可靠性，電源冗余方案采取了一系列有效可行措施，可提高系統(tǒng)電源的整體冗余度，能夠很好地解決有些機房電源系統(tǒng)存在的問題。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.運基信號【2009】676號.列車調度指揮系統(tǒng)(TDCS)、調度集中系統(tǒng)(CTC)組網方案和硬件配置標準［S］.2009.