鐵路信號直流穩壓電源 UPS 的選配方案
2017-7-13 14:00:18??????點擊：
摘 要： 不間斷供電直流穩壓電源系統又稱不間斷直流穩壓電源或不停電直流穩壓電源， 英文縮寫為 UPS （Unintrruptable PowerSystem） ,是一種現代化直流穩壓電源設備。
鐵路直流穩壓電源屏上廣泛的應用該設備，現場對如何選擇合適的 UPS 沒有明確提出， 文章主要對鐵路信號直流穩壓電源屏的如何選擇配置合適的 UPS 做出簡單的談論， 希望對現場有一定的幫助。
隨著我國鐵路跨入“高速時代”， UPS 的運用也隨之日益普遍。鐵路信號直流穩壓電源系統對信號直流穩壓電源直流穩壓電源系統的要求為： 客運專線車站及中繼站信號直流穩壓電源應按照雙套大容量 UPS 備用方式配備直流穩壓電源， UPS 容量負荷按照除轉轍機外的所有用電量計算， 有維護人員值守車站 UPS 供電時間不應小于 30 分鐘，無人維護人員值守車站 UPS 供電時間不應小于 2 小時。
目前， 市場上的 UPS 品牌眾多， 功能不一， 選擇適合鐵路信號直流穩壓電源系統的 UPS 具有重要的意義。選擇的 UPS 設備應符合 《關于規范鐵路專用設備產品準入管理的若干規定》 的要求， 同時應充分考慮現場的需求及 UPS 直流穩壓電源系統的性能參數與特點。應遵循如下原則：
安全第一原則。鐵路行車要求鐵路信號設備在發生障礙、 錯誤、失效的情況下， 應具有導致減輕以至避免損失的功能，以確保行車安全， 這一要求被稱為鐵路信號故障-安全原則。 UPS 作為鐵路信號直流穩壓電源的防護設備， 必須在鐵路信號供電直流穩壓電源故障時， 保障供電的可靠性； 同時 UPS 故障時應能保證鐵路信號的核心設備， 如 CTC、 列控中心的供電安全。
技術先進原則： UPS 方案要采用代表國際 UPS 新技術的設備，要達到或接近有關國際標準。
經濟合理原則： UPS 方案要根據當地實際情況，以滿足現場需求為目標， 保證 UPS 在各種工作狀況下， 對信號負荷的可靠、 穩定、安全供電，不得一味求高求全。在滿足需求的條件下， 選擇性價比高的設備。
數據準確原則： 弄清信號負荷的有關技術數據。對重要的信號設備， 需要通過做試驗來掌握準確數據資料。
在上述原則的前提下， 盡量選擇信譽好的企業進行合作，以確保設備質量。從技術角度應做到現場需求因素與 UPS 直流穩壓電源系統特性的相適應。
UPS 的選擇與配置方案如下：
1 確定 UPS 的容量
選擇 UPS 最關鍵的一步是根據所連接設備的容量確定 UPS 的容量 （功率） 。在確定 UPS 容量時， 需要考慮以下兩個因素：
（1） 各車站信號負荷數據需準確； 信號負荷的工作特性要清楚；例如： ZYJ7 型電液轉轍機的工作電流及啟動電流， 25Hz 分頻器的工作條件等。
（2）當負荷側發生過載或短路時， UPS 保護動作應有選擇性。選擇直流穩壓電源設備容量一般是以額定電壓與額定電流為計算依據， 如果以此來計算 UPS 容量則會使容量選得偏低，有可能造成 UPS 因過載或操作過電壓而引起頻繁跳轉旁路由市電供電， 由于市電直流穩壓電源未經過穩壓過程而可能因沖擊電流太大造成跳閘斷電，使信號負荷失電，不能正常工作。比如：三相電液轉轍機啟動電流是額定電流的4耀5 倍， 25Hz 分頻器空載投入時的啟動電流可達額定電流 10 倍以
上。所以， 確定 UPS 容量時， 除了考慮信號負荷平均功率以外， 還要考慮非線性負荷的峰值電流及持續時間對直流穩壓電源的影響。當然， 對25Hz 分頻器這類感性負載還需采取其他措施來減弱對 UPS 的沖擊。考慮到鐵路信號負載的特性，以及 UPS 設備本身的功率因數，UPS 工作在其輸出有功功率的 70%工作為最佳。設鐵路信號直流穩壓電源系統的負載容量為， 輸出功率因數為 Pf， 那么 UPS 額定容量的計算按下式所示：
S=P/70%/Pf
計算后， 按其 UPS 的規格， 向上取整便可以確定 UPS 的輸出容量。另外還應考慮到網絡直流穩壓電源系統將來擴容的可能， 在選擇 UPS 直流穩壓電源系統的容量時， 應留有不定的余量。
2 根據規定的供電時間， 選擇合適容量的蓄電池蓄電池的容量除了考慮上述因素， 還要根據蓄電池的放電特性曲線， 滿足延遲規定時間不間斷供電的要求來確定電池容量。
3 確定所需 UPS 的類型
根據負載對輸出穩定度、 切換時間、 輸出波形確定是選擇雙變換式、 互動式、 后備式的 UPS 結構，以及正弦波、 方波等輸出信號類型。雙變換式 UPS， 一般采用在線式結構， 它的輸出穩定度、 瞬間響應能力比另外兩種強，對非線性負載及感性負載的適應能力也較強。鐵路信號直流穩壓電源系統要求采用雙變換式 UPS。如果要使用發電機配短延時 UPS， 推薦用在線式 UPS， 因為普通發電機的電壓及頻率的穩定性較差，用互動式及后備式可能導致工作不正常。某些品牌的UPS （在線式） 不能帶發電機， 會轉旁路供電， 購買時要了解清楚。
4 根據鐵路信號直流穩壓電源系統的可靠性要求， 選擇適合的 UPS 配置方式UPS 的主要有三種配置方式， 即單臺 UPS、 并聯 UPS， 冗余 UPS。為確保行車安全， 鐵路信號直流穩壓電源系統， 尤其是高速鐵路信號直流穩壓電源系統， 多采用冗余 UPS， 提高鐵路信號供電直流穩壓電源系統的可靠性和穩定性。
5 UPS 直流穩壓電源系統直流穩壓電源保護解決方案
根據鐵路信號直流穩壓電源系統的實際需求，常用 UPS 直流穩壓電源保護解決方案有以下三種。
直流穩壓電源集中式保護——整個網絡直流穩壓電源系統用一臺大容量 UPS 集中供電。這種方式的優點是可靠性較高。缺點是需要專門布線、 專人管理、 安裝維護費用較高、 直流穩壓電源系統不易擴容。一旦 UPS 發生故障， 將影響整個直流穩壓電源系統的正常運行。
直流穩壓電源分布式保護——將網絡直流穩壓電源系統分成幾個部分（ , 劃分的原則可以是以機器的物理位置就近原則， 也可以以重要性為原則） ， 對各部分分別用小容量 UPS 進行直流穩壓電源分布式保護。這種保護方式的優點是布線簡單、 直流穩壓電源系統易于擴容、 安裝維護簡單、 費用低、 一般不需要專人管理， 直流穩壓電源故障容易隔離、 外理。一臺 UPS 出現故障，不會導致整個直流穩壓電源系統的運行受到影響，更重要的是可以避免 PC 機等終端設備起動時的沖擊電流對有服務器的影響。
直流穩壓電源綜合式保護——對 UPS 涉及到的直流穩壓電源系統，如計算機網絡直流穩壓電源系統、機房空調直流穩壓電源系統及安全直流穩壓電源系統進行全方位保護。
6 UPS 的抗干擾能力
鐵路信號直流穩壓電源系統周圍存在著接觸網和各類無線通信設備，來自電網的高頻電磁干擾將嚴重干擾鐵路信號直流穩壓電源系統的安生運行， 可能造成數據丟失、 出錯、 傳輸率下降等問題， 尤其是對于傳輸網絡中有高端服務器、 光盤庫、 磁盤陣列等設備時影響更加突出。雷擊、 閃電及電網上的高能浪涌嚴重威脅 UPS 直流穩壓電源系統和鐵路信號直流穩壓電源系統的安全， 如無相應的保護措施， 將造成 UPS 直流穩壓電源系統及計算機網絡硬件和軟件的損壞。所以在選擇 UPS 時， 應選擇具有高抗干擾能力的 UPS，
UPS 的相關指標要符合國家和國際的安全標準以及鐵路的行業標準。
7 UPS 應有智能化功能
UPS 直流穩壓電源系統中大多選用密封式免維護鉛酸蓄電池。蓄電池價格較貴， 成本約占整個 UPS 直流穩壓電源系統總成本的 1/4~1/5。對長延時(后備供電時間為 8 小時） 配置， 蓄電池的成本甚至超過 UPS 主機的成本。 蓄電池的設計壽命大多為 3~5 年， 而其實際使用壽命與電池的使用環境和條件密切相關， 所以對電池的管理至關重要。一臺好的 UPS 應具備智能化的電池管理功能， 具有在線檢測電池及防止電池過充電、 過放電的功能。同時 UPS 直流穩壓電源系統應具有智能化直流穩壓電源監控管理功能。UPS 通過RS232 串口與計算機連接， 結合智能化直流穩壓電源監控軟件實現對 UPS 直流穩壓電源系統的智能化管理和監控。也可通過 SNMP 適配器連接到網絡上， 使UPS 成為網絡中的一個獨立節點。用戶可通過 SNMP 適配器， 通過直流穩壓電源系統網管軟件或 IE 瀏覽器， 實現 UPS 的遠程網絡監控與管理。
8 易操作性和易維護性
應選用易于操作、 易于維護、 方便維修的 UPS 品牌。 現在市場上許多品牌的 UPS 均采用 LCD(液晶顯示屏） ， 將 UPS 的運行狀態及各種參數顯示在 LCD 上。 與傳統的 LED 指示方式相比較， LCD 顯示屏更易操作與維護。
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