鐵路信號電源系統(tǒng)典型故障案例分析

李波

摘要：本文簡單介紹了鐵路信號系統(tǒng)中廣泛使用的鐵路信號智能電源屏的工作原理，通過對電源屏模塊、接線端子、集中UPS等典型故障案例分析，得出了智能電源屏維護管理的方法和注意事項，以指導(dǎo)現(xiàn)場電源屏設(shè)備維修。

關(guān)鍵詞：鐵路信號;智能電源屏;UPS

一、 引言

信號電源屏是電氣集中、自動閉塞、駝峰信號設(shè)備等的供電裝置，它將變壓器、穩(wěn)壓器、整流器等組合起來，由工廠生產(chǎn)，以簡化施工和維修。它要滿足可靠、穩(wěn)定、安全三大基本要求，供給信號設(shè)備所需的各種電源。信號電源屏最初于20世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)在我國鐵路，幾經(jīng)改進，正逐漸完善，而且不斷得到發(fā)展。

二、 電源屏工作原理

下面以北京國鐵路陽技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DSG2系列智能信號電源屏為例介紹電源屏的工作原理。

DSG2系列鐵路信號電源屏是鐵路信號設(shè)備的專用供電設(shè)備，可分別向信號機、轉(zhuǎn)轍機、道岔表示、繼電器、軌道電路、微機監(jiān)測、計算機聯(lián)鎖等設(shè)備提供穩(wěn)定的交直流電源[1]。系統(tǒng)采用模塊化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，可實現(xiàn)信號電源的智能化管理;能適應(yīng)現(xiàn)場各種負荷種類及容量的需要。工頻交流電源采用“N+1”（N≤3）熱機備用工作方式，直流電源模塊采用“N+M”并聯(lián)冗余工作方式。

兩路電源由防雷配電箱引線進入電源屏輸入端子，閉合輸入斷路器，電源經(jīng)主、備輸入模塊轉(zhuǎn)換后，選擇一路可靠電源為電源屏其他模塊供電，屏與屏之間由屏間連線跨接，以保證各屏可靠供電，閉合各模塊輸入、輸出斷路器，電源屏正常供電。

1.輸入模塊

系統(tǒng)輸入為一主一備的“Y”型供電模式，電源屏內(nèi)設(shè)有兩路輸入電源轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)某路供電電源發(fā)生故障或需要人為進行轉(zhuǎn)換時，能在0.15秒內(nèi)轉(zhuǎn)換至另一路電源。

2.穩(wěn)壓模塊

穩(wěn)壓模塊采用數(shù)控補償穩(wěn)壓方式，由補償變壓器、輸出繼電器、控制板組成。正常時輸出繼電器為吸合狀態(tài)，其常開接點閉合，輸出穩(wěn)定的電源電壓，模塊面板上正常指示燈點亮;穩(wěn)壓器故障時，輸出繼電器落下，其常閉接點閉合，輸出未經(jīng)穩(wěn)壓的電源電壓，模塊面板上故障指示燈點亮。智能儀表采集輸出電壓與電流進行分析處理，實時顯示輸出電壓和電流;電源屏采用分相穩(wěn)壓方式，根據(jù)用戶要求，其配置的模塊容量和數(shù)量也不相同。

3.直流電源模塊

直流電源模塊采用電力電子技術(shù)，輸入電源經(jīng)過AC-DC-DC變換后，輸出穩(wěn)定的直流電源。系統(tǒng)配置時直流電源模塊采用“N+M”并聯(lián)冗余輸出的工作方式。

4.直流工頻模塊

站間聯(lián)系（閉塞）模塊采用“1+1”并聯(lián)工作。輸出電壓可在DC24V～120V范圍內(nèi)分檔可調(diào)（6V/檔），在每束輸出電源的“+”輸出側(cè)均串有一只堵截二極管，模塊面板上設(shè)有窗口，打開后可調(diào)整變壓抽頭，對輸出電壓進行調(diào)節(jié)。

5.25Hz模塊

25Hz高頻模塊采用電力電子技術(shù)，輸入電源經(jīng)過AC-DC-AC變換后，輸出兩束穩(wěn)定的25Hz交流電源，通過鎖相技術(shù)，局部電源電壓恒定超前軌道電源電壓90°相位角。系統(tǒng)配置時25Hz電源模塊采用“1+1”熱機主備工作方式。

6.監(jiān)測模塊

智能監(jiān)測單元模塊能夠?qū)崟r顯示各供電單元的工作情況及狀態(tài)信息，可將數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口（注：標(biāo)準(zhǔn)通信接口RS-485在1#屏中）上傳上位機或微機監(jiān)測系統(tǒng)[2]，支持歷史數(shù)據(jù)查詢。監(jiān)測模塊內(nèi)部裝有電池作為后備電源，當(dāng)輸入停電時，監(jiān)測系統(tǒng)維持正常采集、監(jiān)測工作大于10分鐘。

三、 信號電源故障案例分析

1.案例一

（1）概況

某日某站全站信號停電，影響客車12列，延時84分鐘。

（2）原因

外電網(wǎng)Ⅰ、Ⅱ路均斷電造成全站信號設(shè)備停電，來電后沖擊損壞電源屏A屏內(nèi)三塊電源模塊（聯(lián)鎖電源、列控中心電源和閉塞電源），全部更換后設(shè)備恢復(fù)正常。

2.案例二

（1）概況

某日，A站至B站間下行線軌道電路出現(xiàn)紅光帶，故障延時114分鐘，影響客車5列及貨車10列。

（2）原因

B站DHXD-F2站聯(lián)電源模塊故障、輸出防雷板短路，導(dǎo)致B站至A站站間聯(lián)系電源中斷，如圖2所示。

圖2DHXD-F2站聯(lián)電源模塊故障照片

3.案例三

（1）概況

某日，某中繼站由于電源屏停電，造成A站至B站自動閉塞區(qū)間18架通過信號機滅燈，故障影響正線行車超過2小時。

（2）原因

該中繼站電源屏輸入模塊交流電壓采樣板（A14C3S1-1）的N2端子松動，造成地線接地不良，致使電源屏不能正常工作，電源屏無輸出。

4.案例四

（1）概況

某日，某站調(diào)監(jiān)設(shè)備故障，56分鐘后設(shè)備恢復(fù)使用，影響客車2列。

（2）原因

作業(yè)人員更換智能電源屏交流接觸器后，在給信息設(shè)備恢復(fù)供電時，把TDCS機柜內(nèi)原本關(guān)閉的DIB板（無配線）打開，因兩塊DIB板地址碼相同，導(dǎo)致NPC尋址過程中無法識別DIB板的有效信息，造成TDCS灰屏。

5.案例五

（1）概況

某日，A站至B站站間某中繼站所轄上、下行區(qū)間軌道電路紅光帶、通過信號機滅燈故障，延時55分，影響客車2列。

（2）原因

該中繼站電源屏交流輸入模塊1內(nèi)部交流接觸器A2端子（交流接觸器線苞使用）配線松動、接觸不良，造成交流接觸器接點誤動產(chǎn)生拉弧，形成大電流致使電源屏I、II路輸入液壓斷路器跳閘、電網(wǎng)供電中斷。隨后中繼站集中UPS電源開始工作，放電結(jié)束后造成中繼站信號設(shè)備斷電，導(dǎo)致區(qū)間軌道電路紅光帶、通過信號機滅燈。集中UPS三種供電方式如圖3所示。

四、 電源屏維護管理方法

1.軟件管理

電源屏監(jiān)控機（監(jiān)控單元）監(jiān)控軟件的安裝、刪除必須經(jīng)技術(shù)科主管工程師批準(zhǔn)，由電子設(shè)備車間或廠家專業(yè)技術(shù)人員實施[3]。任何人未經(jīng)批準(zhǔn)，不得使用軟盤、U盤、光盤等在電源屏監(jiān)控機（監(jiān)控單元）上進行各種操作。

2.工程驗收

設(shè)備開通使用前，由電子設(shè)備車間（電源設(shè)備工區(qū)）、電子設(shè)備車間（信息工區(qū)）進行配線規(guī)格檢查，圖實核對，整機測試，各項報警試驗，各項轉(zhuǎn)換功能試驗，監(jiān)控機（監(jiān)控單元）各項監(jiān)測指標(biāo)、項目核對，監(jiān)控機（監(jiān)控單元）通信接口核對，并做好各項試驗檢查的記錄，責(zé)任人簽認(rèn)存檔。

3.設(shè)備輪修

電子車間應(yīng)按維修周期編制智能電源屏輪修計劃，經(jīng)電務(wù)段審批后執(zhí)行。該計劃同時納入所在現(xiàn)場車間的年表，確保生產(chǎn)任務(wù)完成。

4.日常維護

（1）系統(tǒng)檢查：配電箱、電源屏兩路交流輸入電源指示燈，蜂鳴器開關(guān)位置，告警消音開關(guān)位置，各種模塊工作狀態(tài)、模塊溫度正常，監(jiān)控單元狀態(tài)。

（2）防雷器檢查：配電箱、電源屏防雷器的壓敏電阻片無異常，防雷單元顯示窗口呈綠色，氣體放電管不短路，防雷空開閉合，防雷輸出板亮綠燈。

（3）檢查線纜連接：插座連接良好，防雷和接地線纜、交流輸入線纜應(yīng)連接可靠，線纜無局部過熱和老化現(xiàn)象，地線接地電阻不大于10歐姆。

（4）查驗實時數(shù)據(jù)：交流電壓實時顯示數(shù)據(jù)與實際電壓誤差不超過額定值的3% ，直流電壓實時顯示數(shù)據(jù)與實際電壓誤差不超過額定值的2% ，電流誤差不超過額定值的5%。

（5）檢查通信功能：交流屏、直流屏、各電源模塊與監(jiān)控單元通信正常。

（6）檢查告警功能是否正常。

（7）風(fēng)扇檢查：檢查各種電源模塊的散熱風(fēng)扇工作情況，每月進行一次清潔工作，并適當(dāng)注油（縫紉機油）。

（8）嚴(yán)禁操作各種信號電源采集器的地址開關(guān)或模塊電源的地址開關(guān)。

（9）對于主、備工作方式的模塊，每季進行一次倒用備用模塊工作（必須在天窗點內(nèi)進行并做好防護），每半年對工控機進行一次清潔工作。

設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)定期對設(shè)備運用情況進行回訪，指導(dǎo)設(shè)備的“用、管、修”。

5.測試管理

電源屏的整機測試，原則上直接通過微機監(jiān)測進行測試。電源屏年度檢修時，必須用微機監(jiān)測和儀表進行測試，并進行數(shù)據(jù)比對。發(fā)現(xiàn)不一致時，應(yīng)反復(fù)校對和復(fù)核。測試結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對監(jiān)控機（監(jiān)控單元）進行標(biāo)調(diào)。

6.故障管理

智能電源屏發(fā)生故障時，應(yīng)嚴(yán)格按照信號設(shè)備故障處理程序辦理。

現(xiàn)場車間（工區(qū)）不能處理的，由調(diào)度通知電子車間（電源設(shè)備工區(qū)）給于技術(shù)指導(dǎo)。仍不能恢復(fù)的，電子車間（電源設(shè)備工區(qū)）應(yīng)立即趕赴現(xiàn)場進行處理。

故障處理時，應(yīng)視實際情況取得供應(yīng)商的技術(shù)指導(dǎo)，以減少故障損失。

五、 結(jié)束語

伴隨著我國鐵路的高速發(fā)展，鐵路信號技術(shù)取得了長足進步，現(xiàn)代化鐵路信號設(shè)備對供電提出了更高的要求，采用計算機技術(shù)和電力電子技術(shù)的信號智能電源屏得到廣泛應(yīng)用。電源屏故障具有難度大、延時長的特點，因此對鐵路運輸造成嚴(yán)重的影響。本文通過對5種典型的電源屏故障案例分析，得出了電源屏維護管理方法，可供鐵路維修管理部門參考。

參考文獻

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