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信号电源设计手册

北京鼎汉技术股份有限公司

信号电源设计手册

第一节概述

电源屏是信号设备供电的电源设备，根据使用设备的用途及电源种类不同可分为计算机联锁电源屏、电气集中电源屏、区间电源屏、驼峰电源屏、提速道岔电源屏、25Hz轨道电路电源屏，或综合电源屏（上述电源屏的组合）。

随着铁路信号技术的发展，特别是客运专线的建设，信号电源系统近年也得到了迅猛的发展，新一代电源屏基本实现智能化、综合化、模块化，其实现各功能的器材大量采用了新技术、新科技，电源屏的选用也不在以单一的功能屏组合，而是以车站内信号所有用电设备的电源种类需求和容量统一配置组成一套综合屏。

信号电源的设计选用也随之改变，从过去设计者对电源屏整屏的选用，开始演变为设计者对电源种类设置和容量的计算，供应商据此配置电源屏内部电源。

综合电源屏是按照设计者提供的电源种类和用电量，由供应商以模块化结构组合配置而成。

智能化既可综合屏实现、也可对某种单一功能屏实现。

智能化主要体现为：

智能切换，智能监控，故障自诊断。

第二节车站及区间电源屏

一、用途

车站电源屏用于车站联锁设备的供电（含提速道岔），也用于计算机监测设备、CTC/TDCS、列控中心等设备的供电。

按照其种类细分一般有继电联锁电源屏、计算机联锁电源屏、提速道岔电源屏、25Hz轨道电路电源屏。

区间电源屏用于区间自动闭塞设备的供电，也用于计算机监测设备、CTC/TDCS、列控中心等设备的供电。

一般按照容量区分。

中继站电源屏供电类型与区间屏相似，也属于区间屏范畴。

对于新建信号设备的车站一般应选用智能型、综合电源屏，综合电源屏应能提供所有信号设备的用电，包括联锁设备、提速道岔设备、25Hz轨道电路、区间自动闭塞设备、计算机监测设备、CTC/TDCS、列控中心、计轴设备等。

二、组成

1、联锁电源屏

普通非智能电源屏一般以车站纳入联锁的道岔数量不同，组成不同，按用电容量分大站电源屏、中站电源屏、小站电源屏。

智能电源屏以模块为基本组成单元，可以根据需要组成功率规格不同的系统，因此可以灵活配置，而大站、中站、小站的概念已经不再适用。

具体功率值按照实际需求配置。

按照普通非智能电源屏概念，一套完整的联锁电源屏按照其功能模块分调压部分、转换部分、交流部分、直流部分。

在智能电源屏的配置框架下，稳压单元全部分散到各个模块内，传统意义的调压单元已经不存在。

一套完整的智能信号电源屏，按结构分切换单元、直流模块、交流模块、监控模块，各部分可以在机柜内灵活组合搭配。

切换单元需实现两路外电网的自动、手动转换，并且可以设置外电网的优先级，优先使用供电质量较好的输入电源。

直流模块和交流模块本身具备稳压功能，根据配置的需要，可以实现并联均流输出或切换互锁输出。

系统内任何一台直流模块（或交流模块）故障，都不得影响系统各路电源输出。

监控模块可以显示系统工作状态、输入电源参数以及输出电源参数。

当系统发生故障时，监控模块可以指示故障位置，便于信号人员查找维修。

联锁电源屏包含最基本的地面信号设备供电单元：

继电器电源、信号机点灯电源、道岔表示电源、轨道电路电源、转辙机电源、计算机电源或控制台表示电源。

上述供电单元容量与站场规模有一定关系，即根据站场道岔组数可以确定一套联锁屏的容量。

具体容量选择方法参考“三、电源容量”。

2、提速道岔电源屏

提速电源屏是针对近年提速线路大量安装交流转辙机，交流转辙机用电量大而增加的专门用于提速道岔交流转辙机的电源屏。

提速电源屏在结构上包含切换单元、380Vac电源模块、监控模块。

切换单元的功能与联锁电源屏功能相同。

提速电源屏输出电源规格单一，AC380V，只需输入输出隔离，电压范围与输入电源波动范围相同，不需稳压。

根据每站的交流转辙机数量不同，分类，如10KVA，15KVA等。

具体容量选择方法参考“三、电源容量”。

3、25Hz轨道电路电源屏

专门用于站内25Hz相敏轨道电路的轨道220V电源和局部110V电源的供电，且保证轨道220V电源和局部110V电源相位相差90度。

25Hz电源屏可以配置独立的切换系统和监控模块，也可以不配置。

当25Hz电源屏未配置切换系统和监控模块时，必须与车站其它电源屏配合使用，共用切换系统和监控。

根据现场轨道区段数不同，各站配置的25Hz电源屏容量也不相同。

智能电源屏25Hz电源模块可以组成各种功率规格。

25Hz电源屏输出220V轨道电源和110局部电源，具体容量选择方法参考“三、电源容量”。

4、区间电源屏

专门用于区间自动闭塞设备的供电。

主要功能是完成两路外电的稳压、切换，提供区间轨道电路、通过信号机点灯等设备供电。

区间自动闭塞采用的轨道电路类型不同，供电种类有差异。

车站集中区内，区间轨道电路的数量不同，其电源屏的容量不同。

根据具体用电需求，确定具体的配置。

区间电源屏输出区间继电器电源、区间信号点灯电源以及区间闭塞电源。

区间闭塞设备不同，闭塞电源规格也不相同。

区间闭塞设备采用ZPW2000A时，配置24Vdc；区间闭塞设备采用18信息发送器时，配置48Vdc；区间闭塞设备采用计轴设备时，配置220Vac，或计轴厂家要求的特殊规格电源。

具体容量选择方法参考“三、电源容量”。

5、综合电源屏

是根据一个车站各种信号设备的电源需求，统一配置一套电源屏。

也是新建车站信号设备应优先采用的电源屏。

对应不同信号设备的电源需求，通过屏内不同的功能模块完成供电。

综合电源屏一般都具有智能化的功能。

根据车站信号设备的种类和用电容量不同，一套综合电源屏的机柜数目也不相同。

根据需要，综合电源屏可以包含上述多种电源，并且配置超出传统意义的信号负载电源，例如机械室消防设备电源、CTC电源等。

具体容量选择方法参考“三、电源容量”。

6、电源模块和功能单元

无论车站电源屏、区间电源屏，还是综合电源屏，一套具体的电源屏设备都由具体的电源模块和功能单元构成。

电源模块只输出电源规格不同的各类模块，常用信号电源模块种类如下：

1）AC220V/50Hz模块：

提供信号点灯、道岔表示、计算机联锁、微机监测、CTC、稳压备用等负载电源。

2）AC24V模块：

提供表示灯、闪光灯电源。

3）AC25Hz模块：

提供25Hz轨道电路电源，包括220V和110V25Hz电源。

4）AC380V模块：

提供交流转辙机电源。

5）DC220V模块：

提供直流转辙机电源。

6）DC24V模块：

提供继电器、ZPW2000A电码化电源。

7）DC24～60V模块：

提供站间联系电源。

另外还有特殊规格电源模块，如DC48V模块、DC110V模块等。

特殊电源模块使用场合很少，只针对特殊负载，如18信息电码化电源（48Vdc）。

等等。

电源模块一般不单独使用。

在配置时，直流模块按照并联均流方式输出，交流模块按照互锁方式输出。

单独一台模块故障时，既要保证故障面不扩大，不能影响其它模块，又要保证负载供电不受影响。

电源模块是信号电源的基本构成单元，功能单元是将各电源模块有机组合并实现整体功能的装置。

智能电源屏具有自动切换单元、智能监控单元、输出配电单元、防雷单元，在地铁系统电源屏中还具有漏电检测单元、不间断供电单元等。

三、电源容量

1、负载容量选择

智能电源屏不再以大站、中站、小站来区分容量，而是以设备实际配置的各路电源容量值之和作为系统额定容量指标。

下面分别介绍了各种信号电源的容量选择方法。

1、继电器电源：

继电联锁系统选择24Vdc/30A；计算机联锁系统选择24Vdc/20A。

2、信号机点灯电源：

选择220Vac，2.5A×2、5A×2、5A×4、10A×4。

根据信号机数量确定。

实际负载容量=信号机个数×0.16A。

3、道岔表示电源：

选择220Vac，1A、2A、3A、5A、10A。

根据站场道岔数目确定。

实际负载容量=道岔个数×0.05A。

4、50Hz轨道电路电源：

选择选择220Vac，2.5A×2、5A×2、5A×4、10A×4。

根据站场轨道区段数确定。

实际负载容量=轨道区段数×0.16A。

5、直流转辙机电源：

选择220Vdc，16A、32A、48A。

根据是开放进度涉及的最大道岔数。

实际负载容量=2A×同时动作的直流电机数。

6、计算机联锁电源：

不同的联锁机厂家，设备用电情况也不相同。

通号院的联锁机需要1路220Vac/10A（后接2KVA的UPS），或1路220Vac15A20A5A10A10A15A10A15A5A5A10A10A-2000A3A4A4A20A30A40A30A-2000A-2000A5A20A30A40A30A40A30A40A10A2.5A5A0.16A2A2A5A5A2000A

10A

2.5A

10A

16A

20A

30A

2000A

10A

32A

20A

40A

2000A

10A

32A

20A

30A

2000A

10A

48A

20A

40A

220Vdc模块

24Vdc模块

220Vac/50Hz模块

直流转辙机电源

继电器电源

计算机联锁电源

信号点灯电源

监控模块

220Vac/50Hz模块

25Hz模块

380Vac模块

道岔表示电源

稳压备用电源

25Hz电源

交流转辙机电源

220Vac/50Hz模块

微机监测电源

220Vac/50Hz模块

CTC电源

不稳压备用电源

一路输入

二路输入

接触器

选择开关

220Vdc模块

24Vdc模块

25Hz模块

UPS

直流转辙机电源

继电器电源

计算机联锁

信号点灯电源

监控模块

UPS

380Vac模块

道岔表示电源

稳压备用电源

25Hz电源

交流转辙机电源

微机监测电源

CTC电源

一路输入

二路输入

接触器

选择开关

接触器

电池组

2500m40℃25℃100℃35℃25M25M25M

~±

±~

路工作模式

旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另一种需人工干预才能回到正常工作模式。

在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。

过载消除后，系统自动恢复正常供电方式。

当用户关机，或主路市电异常且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会切换并停留在旁路工作模式。

此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机。

一、UPS容量配置

UPS负载容量最好选择在UPS额定容量的75%以下。

UPS额定容量一般可以按以下公式进行计算：

UPS额定容量≥信号负载容量÷负载输入功率因数

二、UPS配套蓄电池容量配置

停电后UPS是依靠蓄电池储能供电给负载的。

蓄电池的容量一般可以按以下公式进行计算：

C=PL×T/（Vf×η×K）

其中：

C－－蓄电池容量，Ah

PL－－负载功率，W

Vf－－蓄电池额定电压，V

T――备用时间，h（小时）

η――UPS电池逆变效率（阻性满载）

K――蓄电池放电系数

备电时间T=，K=

备电时间T=1h--3h，K=

备电时间T=3h--5h，K=

备电时间T=5h--10h，K=

备电时间T＞10h，K=1

不同的额定功率UPS采用蓄电池组电压不同，蓄电池的逆变效率也不相同。

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