朱永華

1 高速鐵路CTC中心電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

截止2013年底，我國(guó)高速鐵路總營(yíng)業(yè)里程已達(dá)11028 km，全部采用調(diào)度集中 (CTC)模式。各路局先后建成了屬地化調(diào)度指揮中心，但由于工程時(shí)間跨度大、缺少統(tǒng)一規(guī)劃等原因，造成有些路局高速鐵路CTC中心機(jī)房電源系統(tǒng)存在冗余度不夠高等問(wèn)題，影響了CTC系統(tǒng)運(yùn)用的穩(wěn)定性和可靠性。主要表現(xiàn)在:電源屏及UPS數(shù)量配置不夠，導(dǎo)致冗余度不高;電源屏及UPS容量不足，導(dǎo)致在極端情況下，單套電源系統(tǒng)不能承載所有負(fù)載;各線未統(tǒng)一規(guī)劃，往往是接入一條線就對(duì)既有的電源系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，導(dǎo)致中心電源系統(tǒng)極其復(fù)雜且存在大量的臨時(shí)過(guò)渡項(xiàng)目;外電網(wǎng)質(zhì)量不高，部分路局外電網(wǎng)電壓波動(dòng)，有超標(biāo)的現(xiàn)象;對(duì)于一些單電源設(shè)備的電源冗余未考慮全面;電源系統(tǒng)布線存在問(wèn)題，調(diào)度臺(tái)未統(tǒng)一考慮配線柜，如，到調(diào)度臺(tái)的電源線從機(jī)房直接連接，由于距離較遠(yuǎn)而存在壓降;沒(méi)有部署機(jī)房電源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，電源可維護(hù)性不高;UPS及電池組檢修不及時(shí)等。

針對(duì)上述問(wèn)題，為提高CTC系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，現(xiàn)提出了一套適用于高速鐵路CTC中心的電源冗余方案。

2 電源系統(tǒng)冗余方案總體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，為提高系統(tǒng)電源的整體冗余度，參考其他電信級(jí)大型機(jī)房UPS電源系統(tǒng)配置方案，重新梳理CTC中心的電源配置方案。路局CTC中心配置獨(dú)立的雙套電源切換屏、每套切換屏帶并機(jī)運(yùn)行的雙UPS、配置一套STS切換裝置用于為單電源設(shè)備供電、配置一套LBS同步裝置用于同步2套電源系統(tǒng)的輸出相位、配置2套TVSS設(shè)備用于抗擊高能輸入浪涌，同步配置一套完整的電源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，在項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，應(yīng)按照綜合布線的要求，設(shè)置列頭電源柜、樓層電源配線柜等分布式的電源系統(tǒng)。

3 電源系統(tǒng)冗余方案設(shè)計(jì)

3.1 電源屏及UPS系統(tǒng)

配置雙套的獨(dú)立電源切換屏，外電網(wǎng)雙路電源都應(yīng)引入每套切換屏，切換屏隨機(jī)選擇一路外電做為UPS的輸入電源。每套轉(zhuǎn)換屏連接一套TVSS設(shè)備用于抗擊瞬態(tài)高能輸入電涌，保護(hù)電源系統(tǒng)。

配置2套并機(jī)運(yùn)行的UPS及電池組，2套UPS分別與2套電源切換屏連接。每臺(tái)UPS的容量應(yīng)能承載所有系統(tǒng)設(shè)備的電源負(fù)荷，在只有1臺(tái)UPS工作的情況下，確保系統(tǒng)正常使用。

圖1 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

配置2套獨(dú)立的輸出屏，分別連接2套并機(jī)運(yùn)行的UPS系統(tǒng)輸出。雙電源設(shè)備的不同電源模塊，應(yīng)分別連接不同的輸出屏電源。

配置一套STS設(shè)備，將2套并機(jī)運(yùn)行UPS系統(tǒng)的部分輸出電源，快速切換后，給系統(tǒng)內(nèi)單電源設(shè)備使用。配置一套LBS設(shè)備用于同步2套電源系統(tǒng)的輸出相位，以確保不會(huì)由于2套電源的不一致，導(dǎo)致STS設(shè)備的誤動(dòng)作，及STS設(shè)備切換過(guò)程中出現(xiàn)單電源設(shè)備掉電的情況。

3.2 雙電源設(shè)備接入方案

系統(tǒng)內(nèi)的雙電源設(shè)備主要包括:數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信前置服務(wù)器、其他接口服務(wù)器、核心交換機(jī)、核心路由器等設(shè)備。此類設(shè)備大多集中在主機(jī)房?jī)?nèi)。接入電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)為每排設(shè)備設(shè)置2套列頭電源柜，2套電源輸出屏的電源分別接入列頭電源柜，服務(wù)器等雙電源設(shè)備的雙電源模塊分別接到不同的電源列頭柜內(nèi)。如圖2所示。

圖2 雙電源設(shè)備接入結(jié)構(gòu)圖

3.3 單電源設(shè)備接入方案

系統(tǒng)內(nèi)的單電源設(shè)備主要包括:協(xié)議轉(zhuǎn)換器、外部連接路由器、防火墻、樓層交換機(jī)、調(diào)度臺(tái)主機(jī)、調(diào)度臺(tái)顯示器等設(shè)備。經(jīng)過(guò)STS設(shè)備切換的電源應(yīng)引入各列頭電源柜及樓層電源配線柜。單電源設(shè)備的電源取自列頭電源柜及樓層電源配線柜。如圖3所示。

圖3 單電源設(shè)備接入結(jié)構(gòu)圖

3.4 電源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配套建設(shè)方案

每個(gè)中心應(yīng)配套建立一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)外電網(wǎng)、電源切換屏、UPS、電源輸出屏、列頭電源柜、樓層電源配線柜進(jìn)行監(jiān)控。

監(jiān)控范圍主要是外電網(wǎng)的電壓、電流、相序、空開位置等參數(shù)，實(shí)時(shí)反映UPS及蓄電池的工作狀態(tài)、系統(tǒng)報(bào)警等信息。

對(duì)切換屏、輸出屏、列頭電源柜、樓層配線柜的空開狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)生變化立即報(bào)警。

3.5 電源系統(tǒng)檢修方案

UPS及電池組是CTC系統(tǒng)的核心電源設(shè)備，應(yīng)安排定期進(jìn)行專項(xiàng)的檢修及維護(hù)。主要做以下幾項(xiàng)工作:

1.每年進(jìn)行一次年度維護(hù)。

2.每年由廠家專業(yè)人員對(duì)UPS電源進(jìn)行一次徹底的清掃去垢，檢測(cè)蓄電池組的電壓，檢查UPS風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況，檢測(cè)調(diào)整UPS的系統(tǒng)參數(shù)。

3.每半年對(duì)UPS進(jìn)行充放電操作，以延長(zhǎng)電池的使用壽命。

4.檢查UPS電源柜中各種驅(qū)動(dòng)元件和印刷電路插件板、主電源電路、元器件有無(wú)燒焦變色現(xiàn)象。停電以后迅速測(cè)溫，或用手摸元器件，檢查有無(wú)特別燙手的情況，對(duì)高溫的器件要做詳細(xì)的檢查，必要時(shí)進(jìn)行更換。

5.檢查系統(tǒng)內(nèi)部電解電容有無(wú)漏液、冒頂和膨脹等現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)元器件有變質(zhì)、功率下降等趨勢(shì)及現(xiàn)象，必須立即更換。

6.檢查變壓器線圈、連接器件和扼流圈，有無(wú)過(guò)熱、變色、分層漆包線脫落，聯(lián)接線接頭是否牢靠等。

7.檢查各開關(guān)接點(diǎn)是否牢靠、有無(wú)燒壞等。

8.檢查蓄電池，主要進(jìn)行電池的電壓測(cè)試，對(duì)于不合格產(chǎn)品應(yīng)及時(shí)更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了充分保障電源系統(tǒng)的可靠性，電源冗余方案采取了一系列有效可行措施，可提高系統(tǒng)電源的整體冗余度，能夠很好地解決有些機(jī)房電源系統(tǒng)存在的問(wèn)題。

［1］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.運(yùn)基信號(hào)【2009】676號(hào).列車調(diào)度指揮系統(tǒng)(TDCS)、調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)組網(wǎng)方案和硬件配置標(biāo)準(zhǔn)［S］.2009.