大連地鐵通信、信號電源系統(tǒng)日常維護(hù)探析

王 笑

（大連地鐵運(yùn)營有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引 言

電源系統(tǒng)承擔(dān)了地鐵通信設(shè)備、信號設(shè)備的后備供電任務(wù)，一旦市電斷電，電源系統(tǒng)可以通過蓄電池的逆變來完成對通信設(shè)備、信號設(shè)備的供電，這樣不但為市電故障處理提供了寶貴的時間，也為地鐵通信設(shè)備、信號專業(yè)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障[1-3]。以此為切入點(diǎn)，結(jié)合大連地鐵通信、信號專業(yè)電源系統(tǒng)的實(shí)際情況，詳細(xì)探討大連地鐵通信、信號電源系統(tǒng)的日常維護(hù)，為后續(xù)進(jìn)一步提升電源系統(tǒng)的維護(hù)水平提供一定的理論支撐。

1 通信電源系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

大連地鐵專用通信電源系統(tǒng)由不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）、高頻開關(guān)電源、交流配電柜、蓄電池以及電源監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

1.1.1 UPS

電源系統(tǒng)中，UPS是重要的組成部分，主要由整流器、逆變器、監(jiān)控模塊等組成。市電正常運(yùn)行時，UPS充當(dāng)一個穩(wěn)壓器，將市電電流穩(wěn)定輸送至各個系統(tǒng)設(shè)備，同時對UPS所帶的蓄電池進(jìn)行充電。市電斷電時，UPS設(shè)備會立刻起到逆變作用，蓄電池也由充電轉(zhuǎn)為放電，為UPS所帶的所有系統(tǒng)充電[4]。

1.1.2 高頻開關(guān)電源

市電需要220 V的電壓，但是通信專業(yè)的傳輸系統(tǒng)、公專電話系統(tǒng)以及無線系統(tǒng)需要-48 V電壓，高頻開關(guān)電源就是為這些直流設(shè)備供電，同時為通信系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性提供有力保障。

1.1.3 交流配電柜

顧名思義，交流配電柜就是給交流設(shè)備提供交流電源的。通信專業(yè)14個系統(tǒng)，除了傳輸系統(tǒng)、公專電話系統(tǒng)、無線系統(tǒng)之外，廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)等都是使用交流電進(jìn)行供電。交流配電柜可以為其提供交流電，一般提供后備2 h的電源，從而確保系統(tǒng)在市電斷電之后的穩(wěn)定性[5]。

1.1.4 蓄電池

UPS電源各配一套閥控式密封免維護(hù)蓄電池，為通信系統(tǒng)設(shè)備提供后備電源。

1.1.5 電源監(jiān)控系統(tǒng)

各車站和車輛段（停車場）的交流配電柜、高頻開關(guān)電源（含蓄電池組）、UPS（含蓄電池組）的狀態(tài)信息和故障告警的信息將通過傳輸系統(tǒng)上傳到控制中心統(tǒng)一監(jiān)測。電源系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)的通信接口采用以太網(wǎng)共享環(huán)方式，并提供低速數(shù)據(jù)通道接口RS232或RS422、RS485，用于本地檢測[6]。電源集中監(jiān)控系統(tǒng)采用分散式采集方法，通過監(jiān)控單元對各個電源系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。

1.2 工作原理

1.2.1 控制中心

市電通過雙切箱進(jìn)入電源系統(tǒng)中的交流配電屏，從交流配電屏共輸出兩路電流。一路給UPS，UPS隨后給蓄電池供電，之后再給通信系統(tǒng)、機(jī)電等提供220 V的交流電；另一路給高頻開關(guān)電源，轉(zhuǎn)化成-48 V的直流電。直流電一方面給直流蓄電池供電，另一方面給通信的重要系統(tǒng)供電，如傳輸系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、無線系統(tǒng)[7]。這樣即使市電斷電，通信系統(tǒng)及機(jī)電等專業(yè)設(shè)備也會通過蓄電池逆向供電，從而確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2.2 車站及車輛段

車站及車輛段電源工作原理如圖1所示。

圖1 車站及車輛段電源工作原理

車站及車輛段電源工作原理比控制中心要簡單一些，車站及車輛段的電源不需要給通信系統(tǒng)之外的系統(tǒng)供電，主要是給通信系統(tǒng)內(nèi)部供電。電源系統(tǒng)是通信專業(yè)的重要系統(tǒng)之一，它可以為通信專業(yè)系統(tǒng)提供后備電源，即使在市電斷電的情況下也能為通信專業(yè)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

2 信號電源系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

大連地鐵信號電源系統(tǒng)由電源屏、穩(wěn)壓器柜以及不間斷電源機(jī)柜組成。

2.1.1 電源屏

信號電源屏一般是由電子元器件組成，穩(wěn)定性較好。每個車站的電源屏數(shù)量是根據(jù)本車站信號設(shè)備數(shù)量而定的，非集中站的信號設(shè)備較少，一般需要1塊電源屏，集中站設(shè)備較多的則需要多個電源屏。電源屏可以將市電接入，同時將市電輸出，具有防雷和在線監(jiān)測的功能。

2.1.2 穩(wěn)壓器柜

穩(wěn)壓器柜可以對市電的電壓進(jìn)行穩(wěn)定，將其中波動比較大的電壓和電流控制在一定的設(shè)定范圍內(nèi)。在這種情況下，信號設(shè)備再接受穩(wěn)壓器柜處理之后的電流和電壓，可以穩(wěn)定工作[8]。

2.1.3 不間斷電源機(jī)柜

不間斷電源機(jī)柜在市電正常的情況下對蓄電池進(jìn)行充電，在市電故障時利用逆變器促使蓄電池向設(shè)備供電，確保信號設(shè)備后備電0.5 h。

2.2 工作原理

市電兩路進(jìn)入電源屏內(nèi)的輸入電源，輸入單元選擇一路，另外一路作為備用。再由電源屏分為兩路，一路直接接入輸出的UPS主路，另一路需要輸出至穩(wěn)壓柜之后再進(jìn)入UPS作為旁路。

2.2.1 電源屏工作原理

（1）輸入配電單元。信號電源系統(tǒng)引入兩路市電，一路供電，一路備用。兩個開關(guān)只能有一路閉合，在兩路切換的過程中，由于時間比較短，因此切換過程仍然可以保持信號設(shè)備不斷電，設(shè)備正常運(yùn)行[9]。

（2）輸出配電單元。輸出單元主要分為3個部分：一是直流負(fù)載，即緊急關(guān)閉按鈕電源、發(fā)車計(jì)時器電源以及IBP盤電源按鈕；二是室內(nèi)交流負(fù)載，一般為ZC機(jī)柜電源、聯(lián)鎖機(jī)柜電源以及ATS機(jī)關(guān)電源等；三是室外的交流負(fù)載，如轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號機(jī)、無線AP等。

2.2.2 UPS電源工作原理

市電輸入后分兩路，一路進(jìn)入穩(wěn)壓柜然后直接輸出，作為UPS的維修旁路；另外一路進(jìn)入整流模塊，一是為蓄電池充電，二是進(jìn)入逆變模塊然后輸出。一旦市電斷電，蓄電池會通過逆變模塊反向?yàn)樵O(shè)備供電[10]。UPS電源工作原理如圖2所示。

圖2 UPS電源工作原理

3 電源系統(tǒng)的日常維護(hù)

3.1 日 檢

日檢日容包括：一是對于通信、信號專業(yè)的UPS、高頻開關(guān)設(shè)備、交流配電柜以及信號的穩(wěn)壓器柜的控制面板進(jìn)行巡檢，確保所有指示燈是正常狀態(tài)，面板無告警信息；二是確保所有設(shè)備內(nèi)的風(fēng)扇是正常狀態(tài)，沒有任何異響；三是蓄電池表面干凈無雜物，沒有漏液等情況。

3.2 周 檢

周檢日容包括：一是記錄UPS輸出輸入電壓、電流；二是對蓄電池表面進(jìn)行清理，確保蓄電池清潔；三是記錄交流配電柜的負(fù)載數(shù)據(jù)，確保負(fù)載設(shè)備沒有任何問題。

3.3 年 檢

年檢日容包括：一是對于電源系統(tǒng)的所有設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全面排查，確保設(shè)備本身沒有問題；二是對蓄電池進(jìn)行充放電，測試蓄電池的活性，同時對蓄電池進(jìn)行徹底的清潔工作；三是對UPS設(shè)備進(jìn)行維修旁路，對UPS的電解電容以及易損易耗件進(jìn)行全面更換；四是對UPS、交流配電柜、穩(wěn)壓器柜等設(shè)備進(jìn)行連接線檢查，避免連接線因?yàn)槔匣蛘吣p導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障；五是對UPS設(shè)備進(jìn)行一次重新工作，按照UPS操作規(guī)程進(jìn)行設(shè)備重啟，從而觀察設(shè)備狀態(tài)以及控制中心網(wǎng)管情況，確保UPS設(shè)備沒有任何問題；六是對于信號集中車站的電源系統(tǒng)進(jìn)行一次完整的斷電測試，確保蓄電池的后備時間符合要求。

3.4 其他檢查

（1）輸入/輸出電纜絕緣外套和連接端檢查。建議定期檢查，需要將UPS完全斷電，檢查周期最好不超過2年。

（2）防雷檢查。由于防雷指示燈需要開啟前門才能觀察，因此建議按照周檢方式進(jìn)行。但是在多雷和潮濕季節(jié)需要按日檢進(jìn)行，特別是在設(shè)備附近發(fā)生雷擊后都要觀察，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并有效維護(hù)。

4 結(jié) 論

地鐵通信、信號電源系統(tǒng)的重要性不言而喻，對于地鐵通信、信號電源系統(tǒng)的日常維護(hù)是非常重要的，如果維護(hù)檢修不到位，很容易對地鐵通信、信號電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成很大的影響，因此，日常要加強(qiáng)通信、信號電源系統(tǒng)的維護(hù)水平，對于UPS、蓄電池等關(guān)鍵性設(shè)備進(jìn)行全面的巡檢，保持設(shè)備的狀態(tài)良好，為地鐵的安全運(yùn)行提供有力保障。