地铁信号电源系统可靠性研究毕业论文.doc
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毕业设计（论文）
中文题目：
地铁信号电源系统可靠性研究
学习中心（函授站）：
x远程教育芜湖学习中心
专业：
电气工程及其自动化
姓名：
x
学号：
指导教师：
x
x远程与继续教育学院
毕业设计（论文）承诺书与版权使用授权书
本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。
除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得x或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。
论文作者签名：
____x______ ______年_______月______日
指导教师签名：
_____x_______ _______年_______月______日
x
毕业设计（论文）成绩评议
年级
层次
本科
专业
电气工程及其自动化
姓名
x
题目
地铁信号电源系统可靠性研究
指
导
教
师
评
阅
意
见
成绩评定：
指导教师：
年月日
答
辩
小
组
意
见
答辩小组负责人：
年月日
x
毕业设计（论文）任务书
本任务书下达给：
15级电气工程及其自动化专业学生：
x
设计（论文）题目：
地铁信号电源系统可靠性研究
一、毕业设计（论文）基本内容
1、x地铁1号线信号设备电源概述；
2、x地铁1号线信号电源结构与原理；
3、x地铁1号线信号电源系统故障和运行状态分析；
4、x地铁1号线信号电源系统的可靠性指标
5、结论；
二、基本要求
1.符合现行技术规范；
2.排版严格按照要求（见模版）进行，章节，标题，目录，严格按要求（见模版）进行；
3.格式（字形，字体，段落，行间距，页眉，页脚）严格按要求（见模版）；
4.公式，图，表，按学校规范要求；
5.参考文献按国家标准与学校要求；
6.观点正确，论点明确，论述充分，文章结构合理，条理清晰，因果联系密切，推理符合逻辑。
三、重点研究的问题
1.x地铁1号线信号（电务）设备运行与故障分析；
2.x地铁1号线信号设备的结构与工作原理；
四、主要技术指标
1.正文字数至少控制在12000字以上。
2.分若干章，一般5章左右（见论文要求）；
3.重点信号设备电源的结构和工作原理；
4.电源系统的可靠性描述；
5.提高电源设备可靠性的方法；
五、其他要说明的问题
注意时间节点。
按时完成。
下达任务日期：
2017年7月14日
要求完成日期：
年月日
指导教师：
开题报告
题目：
地铁信号电源系统可靠性研究
学生姓名：
x学号：
x2016年06月24日
一、文献综述
城市轨道交通作为城市内部居民出行和通勤的一种大运量、快速、便捷的交通工具，近年来呈现蓬勃发展之势。
轨道交通是一个复杂的行业分支，其中包括隧道、桥梁、建筑、结构、通信、信号等数十个专业。
城市轨道交通中的信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，在运营重要性和安全等级上，信号系统远高于其他弱电系统，因此其电源系统必须为信号设备提供优质、稳定且强大的供电保障，以保证信号系统安全稳定地持续运行。
从信号电源系统的发展历史、城市轨道交通信号UPS的功能、城市轨道交通信号电源安全架构、城市轨道交通信号系统供电配线等方面可以了解到信号电源系统的发展、原理及其重要性，对于现有信号系统常用的供电方案及配线方式的分析了解，我们从中得到信号系统的正常运行和线路的安全运营的供电基础。
城市轨道交通作为城市内部居民出行和通勤的一种大运量、快速、便捷的交通工具，近年来呈现蓬勃发展之势。
城市轨道交通系统一般包括“地铁“和“轻轨“两类，大多数的城市轨道交通系统都建造于地底之下，故称为“地铁“；在国内，修建于地上或高架桥上的城市轨道交通系统通常被称为“轻轨“。
轨道交通是一个复杂的行业分支，其中包括隧道、桥梁、建筑、结构、通信、信号等等数十个专业。
20世纪60年代后期，电源屏是信号电气集中联锁的唯一供电装置。
信号电源屏是电气集中、自动闭塞、驼峰信号没备等的供电装置，它将变压器、稳压器、整流器等组合起来，以简化施工和维修。
它满足信号系统所需的可靠、稳定、安全三大基本要求，供给信号设备所需的各种电源、电源屏技术儿经改进，逐渐完善，不断发展。
随着汁算机联锁的发展，为满足计算机联锁对电源的较高要求而设计计算机联锁电源屏，它的电路结构基本上与继电集中联锁用电源屏相同，只是增加了汁算机所用电源。
进入2l世纪，铁路信号设备加快了现代化发展的步伐，而采用传统工频技术的信号电源屏就明显不能适应发展的需要，主要体现在供电系统日见庞大，可靠性不够高，智能化程度低。
2000年智能电源屏问世了，这是信号电源技术的重大进步。
智能电源屏采用微型汁算机技术，完成对电源系统的自动监测，并可远程监控；引入高频电力电子技术，对各种输入、输出单元和交、直流电源进行模块化，提高了供电质量和可靠性，实现了无维修化。
随着计算机设备在铁路领域普及和应用，许多重要用电没备对供电质量提出了更高的要求，需要不问断供电，而且要求电压稳定、频率稳定、波形无畸变。
于是UPS随之进入了铁路信号供电系统，与电源屏一并承担起了信号系统的计算机设备供电的重任。
UPS是一种含有储能装置（蓄电池），以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的现代化电源装置。
其主要有两路电源无间断切换、隔离干扰、电压变换、频率变换和后备等功能。
UPS中的蓄电池储存有一定能量，当外电网供电中断时，蓄电池能通过逆变器继续供电。
城市轨道交通与国铁系统相伴发展，很多方面都沿用了国铁的技术，并在很多方面进行了大胆尝试、技术创新和突破，其中城市轨道交通的信号电源系统就是如此。
本文通过对地铁信号电源系统结构及工作原理进行分析研究，结合x地铁1号线信号系统电源系统技术应用的基本情况，研究电源系统故障以及运行状态，找出电源系统故障应对办法，通过对电源系统可靠性指标的分析，提出保障电源系统可靠性的措施，这是当前城市轨道交通发展的重要工作之一，对提升地铁信号电源系统可靠性具有实际参考价值。
二、选题的目的和意义
城市轨道交通中的信号系统是保障列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，在运营重要性和安全等级上，信号系统远高于其他弱电系统，因此其电源系统必须为信号设备提供优质、稳定且强大的供电保障，以保证信号系统安全稳定地持续运行。
三、研究方案（框架）
（一）研究方案
1.研究所用的理论基础：
地铁信号电源系统组成及原理；电源系统可靠性指标。
2.研究方法：
文献查询法；理论研究法；实证研究法。
3.研究步骤：
首先查阅地铁信号电源系统研究现状的相关文献；地铁信号电源系统组成及原理、电源可靠性指标理论研究；x地铁1号线信号设备电源故障及运行状态调研；可靠性指标分析及可靠性保障措施研究。
4.预期成果：
掌握x地铁1号线信号电源故障情况；确定x地铁1号线信号电源可靠性指标及保障措施。
（二）研究框架
1绪论
1.1选题背景
1.2选题的目的与意义
1.3国内外研究现状
1.3.1国内研究现状
1.3.2国外研究现状
1.4研究内容
2x地铁1号线信号设备电源概述
2.1电源系统概述及工作原理
2.2.1电源系统概述
2.2.2工作原理
2.2地铁信号UPS功能
2.3电源工作方式
2.3.1后备式
2.3.2互动式
2.3.3双变换式
3信号电源系统故障和运行可靠性分析
3.1信号电源系统故障
3.1.1引入电源故障
3.1.2UPS故障
3.1.3电源模块故障
3.1.4电源分路故障
3.2电源系统运行可靠性分析
3.2.1系统配电
3.2.2电源系统可靠性要求分析
3.2.3电源可靠性内容
3.3电源系统故障应对办法
3.3.1增设电源视频监控
3.3.2建立电源应急机制
3.3.3信号维保人员对调度的辅助
4信号电源系统的可靠性保证措施研究
4.1可靠性保障措施
4.1.1加强维修培训和实际操作
4.1.2完善日常监测手段
4.1.3提高外网供电可靠性
4.2故障诊断及处理
5结论
四、进度计划
2017年6月18日前：
确定题目，搜集相关材料，查阅有关书籍。
6月27日前：
分析题目，确定论文提纲和研究方案，编写开题报告，并在7月16日前按照指导教师的意见修改合格，提交到平台。
7月30日前：
在对文献认真分析的基础上，论题进行深入的研究和论述，提交中期报告。
8月23日前：
对调查结果进行汇总、分析，提出切实可行的解决对策，征求指导教师及现场工作人员意见，并认真完成论文初稿。
请指导教师审阅。
10月11日前：
修改论文，提交完整格式论文。
五、指导教师意见
指导教师：
年月日
中期报告
题目：
地铁信号电源系统可靠性研究
学生姓名：
x学号：
x
一、进展情况
（1）本文首先查阅地铁信号电源系统研究现状的相关文献，调查研究了地铁1好像信号设备电源故障及运行状态，完成了前期的开题工作；
（2）通过研究地铁信号电源系统相关基础理论，研究了地铁信号电源系统组成及原理、电源可靠性指标理论；
（3）完成了对x地铁1号线信号设备电源故障研究，包括引入电源故障、UPS故障、电源模块故障及电源分路故障；
（4）通过对各种故障进行分析，开始研究x地铁1号线信号电源系统故障应对办法，主要从增设电源视频监控、建立电源应急机制以及信号维保人员对调度的辅助三个方面着手。
二、指导教师意见
指导教师：
年月日
结题验收
一、完成日期
二、完成质量
三、存在问题
四、结论
指导教师：
年月日
x毕业设计（论文）ABSTRACT
中文摘要
摘要：
城市轨道交通的信号系统是保证广大乘客人身安全的重要系统。
保证供电的安全性，则是重中之重电源设备的安装、调试的工作质量，对未来的使用和维护有非常大的影响的影响。
本文通过对地铁信号电源系统结构及工作原理进行分析研究，结合x地铁1号线信号系统电源系统技术应用的基本情况，研究电源系统故障以及可靠性，重点研究了系统配电方式可靠性、电源系统可靠性要求、可靠性内容，找出电源系统故障应对办法，，主要包括外网供电的可靠性、完善日常监测手段，增设电源视频监控等相关措施，通过对电源系统可靠性分析，提出保障电源系统故障诊断及处理办法，这是当前城市轨道交通发展的重要工作之一，对提升地铁信号电源系统可靠性具有实际参考价值。
关键词：
信号系统；电源系统；可靠性
iii
ABSTRACT
Title：
StudyonReliabilityofMetroSignalPowerSupplySystem
ABSTRACT：
Thesignalsystemofurbanrailtransitisanimportantsystemtoensurethesafetyofpassengers.Ensurethesafetyofpowersupply,isthemostimportant,theinstallationofpowerequipment,debuggingqualityofwork,thefutureuseandmaintenanceofaverybigimpact.Basedontheanalysisofthestructureandworkingprincipleofthesubwaysignalpowersystem,combinedwiththebasicsituationofsignalsysteminHefeiMetroLine1powersystemtechnology,researchonpowersystemfaultandreliability,focusingonthedistributionsystemreliability,powersystemreliabilityrequirements,reliability,powersystemfaulttofindwaystodealwith,includingexternalpowersupplyreliability,improvethedailymonitoring,videosurveillanceandothermeasuresrelatedtoadditionalpowersupply,throughtheanalysisofpowersystemreliability,thefaultdiagnosisandtreatmentmethodstoguaranteethepowersupplysystem,whichisoneoftheimportantworkofthecityrailtransitdevelopment,haspracticalreferencevalueforthepromotionofthesubwaysignalpowersystemreliability.
Keywords:
。
KEYWORDS：
Signalsystem；PowersupplySystem；Reliability
x毕业设计（论文）目录
目录
中文摘要 i
ABSTRACT ii
1绪论 1
1.1选题背景 1
1.2选题的目的与意义 1
1.3国内外研究现状 1
1.3.1国内研究现状 1
1.3.2国外研究现状 3
1.4研究内容 3
2x地铁1号线信号设备电源概述 5
2.1电源系统概述及工作原理 5
2.2.1电源系统概述 5
2.2.2工作原理 6
2.2地铁信号UPS功能 8
2.3电源工作方式 10
2.3.1后备式 10
2.3.2互动式 10
2.3.3双变换式 11
3信号电源系统故障和运行可靠性分析 12
3.1信号电源系统故障 12
3.1.1引入电源故障 12
3.1.2UPS故障 12
3.1.3电源模块故障 13
3.1.4电源分路故障 13
3.2电源系统运行可靠性分析 13
3.2.1系统配电 13
3.2.2电源系统可靠性要求分析 16
3.2.3电源可靠性内容 18
3.3电源系统故障应对办法 19
3.3.1增设电源视频监控 19
3.3.2建立电源应急机制 19
3.3.3信号维保人员对调度的辅助 19
4信号电源系统的可靠性保证措施研究 20
4.1可靠性保障措施 20
4.1.1加强维修培训和实际操作 20
4.1.2完善日常监测手段 20
4.1.3提高外网供电可靠性 20
4.2故障诊断及处理 22
5结论 25
参考文献 26
x毕业设计（论文）1绪论
1绪论
1.1选题背景
城市轨道交通作为城市内部居民出行和通勤的一种大运量、快速、便捷的交通工具，近年来呈现蓬勃发展之势。
轨道交通是一个复杂的行业分支，其中包括隧道、桥梁、建筑、结构、通信、信号等数十个专业[1]。
城市轨道交通中的信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，在运营重要性和安全等级上，信号系统远高于其他弱电系统，因此其电源系统必须为信号设备提供优质、稳定且强大的供电保障，以保证信号系统安全稳定地持续运行。
从信号电源系统的发展历史、城市轨道交通信号UPS的功能、城市轨道交通信号电源安全架构、城市轨道交通信号系统供电配线等方面可以了解到信号电源系统的发展、原理及其重要性，对于现有信号系统常用的供电方案及配线方式的分析了解，我们从中得到信号系统的正常运行和线路的安全运营的供电基础。
1.2选题的目的与意义
城市轨道交通中的信号系统是保障列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，在运营重要性和安全等级上，信号系统远高于其他弱电系统，因此其电源系统必须为信号设备提供优质、稳定且强大的供电保障，以保证信号系统安全稳定地持续运行。
1.3国内外研究现状
1.3.1国内研究现状
城市轨道交通作为城市内部居民出行和通勤的一种大运量、快速、便捷的交通工具，近年来呈现蓬勃发展之势。
城市轨道交通系统一般包括“地铁”和“轻轨”两类，大多数的城市轨道交通系统都建造于地底之下，故称为“地铁”；在国内，修建于地上或高架桥上的城市轨道交通系统通常被称为“轻轨”[2]。
轨道交通是一个复杂的行业分支，其中包括隧道、桥梁、建筑、结构、通信、信号等等数十个专业。
20世纪60年代后期，电源屏是信号电气集中联锁的唯一供电装置。
信号电源屏是电气集中、自动闭塞、驼峰信号没备等的供电装置，它将变压器、稳压器、整流器等组合起来，以简化施工和维修[3]。
它满足信号系统所需的可靠、稳定、安全三大基本要求，供给信号设备所需的各种电源、电源屏技术儿经改进，逐渐完善，不断发展。
随着汁算机联锁的发展，为满足计算机联锁对电源的较高要求而设计计算机联锁电源屏，它的电路结构基本上与继电集中联锁用电源屏相同，只是增加了汁算机所用电源。
进入2l世纪，铁路信号设备加快了现代化发展的步伐，而采用传统工频技术的信号电源屏就明显不能适应发展的需要，主要体现在供电系统日见庞大，可靠性不够高，智能化程度低[4]。
2000年智能电源屏问世了，这是信号电源技术的重大进步。
智能电源屏采用微型汁算机技术，完成对电源系统的自动监测，并可远程监控；引入高频电力电子技术，对各种输入、输出单元和交、直流电源进行模块化，提高了供电质量和可靠性，实现了无维修化[5]。
随着计算机设备在铁路领域普及和应用，许多重要用电没备对供电质量提出了更高的要求，需要不问断供电，而且要求电压稳定、频率稳定、波形无畸变。
于是UPS随之进入了铁路信号供电系统，与电源屏一并承担起了信号系统的计算机设备供电的重任。
UPS是一种含有储能装置（蓄电池），以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的现代化电源装置。
其主要有两路电源无间断切换、隔离干扰、电压变换、频率变换和后备等功能[6]。
UPS中的蓄电池储存有一定能量，当外电网供电中断时，蓄电池能通过逆变器继续供电。
城市轨道交通与国铁系统相伴发展，很多方面都沿用了国铁的技术，并在很多方面进行了大胆尝试、技术创新和突破，其中城市轨道交通的信号电源系统就是如此。
我国铁路信号设备获得了较为快速的发展，在这种情况下，以往通过工频技术应用的电源屏已经不能够对现今环境下的使用要求进行满足，供电系统逐渐出现了可靠性、智能化程度较低的情况。
在此情况下，智能电源屏出现了，其通过计算机技术的应用能够较好的对远程监控以及电源系统自动监测等功能进行实现，并通过高频电力技术的应用对系统输入、输出单元实现了模块化，在此过程中获得了更高的供电可靠性以及供电质量[7]。
在越来越多新设备、新技术应用在铁路领域的情况下，很多供电设备对于供电质量以及供电稳定性也具有了更高的要求，不仅需要能够具有稳定的电压以及频率，还需要保证供电的不间断性。
在这种情况下，UPS技术得到了引入，同电源屏一起成为了轨道交通信号系统建设的重要内容。
UPS是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的现代化电源装置。
具有隔离干扰、频率变换以及无间断切换等功能，非常适合应用在现今的城市轨道交通建设当中。
同时，UPS及其配套使用的蓄电池，能够在日常供电的同时储备电能，如果外网供电出现了故障或者中断的情况，则会通过逆变器的方式继续提供电力[8]。
1.3.2国外研究现状
不间断电源的性能的优劣由功率器件决定。
良好的静态和动态特性是一支理想功率器件必须具备的条件：
在静态状态下，功率管能承受高压；当动态状态下，功率管流过电流小，并且管子压降也小，开关转换时间极短，能承受电流电压的突变，并且具备全控的功能[9]。
国外市场，相对传统三相大功率UPS晶闸管整流技术，目前一般采用12相甚至24相整流技术。
随着大容量全控型半导体器件的发展，近年来广泛采用IGBT高频整流技术，辅助各种新型数字化的控制方法，功率因数可以达到0.99以上，谐波含量小于3%，达到真正的绿色电源[10]。
1.4研究内容
本文首先查阅地铁信号电源系统研究现状的相关文献，调查研究了地铁1好像信号设备电源故障及运行状态，完成了前期的开题工作；
（2）通过研究地铁信号电源系统相关基础理论，研究了地铁信号电源系统组成及原理、电源可靠性指标理论；
（3）完成了对x地铁1号线信号设备电源故障研究，包括引入电源故障、UPS故障、电源模块故障及电源分路故障；
（4）通过对各种故障进行分析，开始研究x地铁1号线信号电源系统故障应对办法，主要从增设电源视频监控、建立电源应急机制以及信号维保人员对调度的辅助三个方面着手。
城市轨道交通中的信号系统是保障列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，根据以上研究思路，本论文共分为六章。
第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文的研究思路和方法。
第二章分析了通过研究地铁信号电源系统相关基础理论，研究了地铁信号电源系统组
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