鼎汉综合智能电源屏(系统设计方案及说明)

系统设计方案及说明一、设计指导思想及意图北京鼎汉技术有限公司（原北方华为）依托艾默生网络能源有限公司（原华为电气）在电力电子技术、智能监控技术上的强大技术优势，成功研制的PZ系列铁路信号智能电源系统于2001年6月通过铁道部部级鉴定，目前已在全路各大铁路局、城市轨道交通等领域得到广泛应用，累计销售1200余套，其中城市轨道交通项目累计销售190余套，产品的技术先进性、质量稳定性得到全路的普遍认可。

在城市轨道交通项目中，相继为上海地铁五号线、一号线、二号线、八号线及七号线停产场项目；为广州地铁一、二、三、四、五号线项目；北京地铁四、十号线；南京地铁一号线；深圳地铁项目等提供信号电源供应，相继配合的信号主设备供应商包括：阿尔卡特、西门子、USS、阿尔斯通等。

本次投标的综合智能电源屏是具有智能监控、高可靠、高安全、高效率、少维修、操作方便的铁路信号电源设备，主要功能是向上海地铁6号线的正线、控制中心车辆段、及试车线的所有的信号系统设备（含信号机、电动转辙机、DCS轨旁设备、计轴设备、设备室内的区域控制器、DCS设备、继电器、联锁设备等）提供稳定可靠的交、直流电源。

二、系统遵循的主要技术指标及规范我公司提供的综合智能电源屏系统遵循的主要技术指标及规范如下：●GB 191 包装储运图示标志●GB 2423.1 电工电子产品基本环境基本试验规程试验A：低温试验方法●GB 2423.2 电工电子产品基本环境基本试验规程试验B：高温试验方法●GB 2423.4 电工电子产品基本环境基本试验规程试验Db：交变湿热试验方法●GB/T 16435.1 远动设备及系统接口●GB/T13729 运动终端通用技术条件●JJG01 电测量变送器●GB 2828 逐批检查技术抽样程序及抽样表●GB 2829 周期检查技术抽样程序及抽样表●TB 1424 通信信号产品的温升●TB 1433 铁路信号产品正常工作环境条件●TB 1447 信号产品的绝缘电阻●TB 1448 通信信号产品的绝缘耐压●TB/T 1528.1-2002 铁路信号电源屏第一部分:总则●TB/T 1528.3-2002 铁路信号电源屏第三部分: 继电联锁信号电源屏TB/T1528.4-2002 铁路信号电源屏第四部分：计算机联锁信号电源屏●TB/T 1476 铁路信号箱、架、柜外型其本尺寸系列●GB 4942.2 低压电器设备外壳防护等级●IEC-439 低压成套配电装置标准●GB 4943-1995 信息技术设备（包括电气事务设备）的安全（idt IEC 950： 1991）●GB/T 14048.1-1993 低压开关设备和控制设备总则(eqv IEC 947-1:1988）●GB 14048.2-1994 低压开关设备和控制设备低压断路器（eqv IEC 947-2:1988）●GB/T 14715-1993 信息技术设备不间断电源通用技术条件●TB/T 2496-2000 信号微机监测系统技术条件●GB 7251.1-1997 低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成套设备（idt IEC 439）●GB/T 17626.2-1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（idt IEC61000-4-2：1995）●GB/T 17626.3-1998 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验（idtIEC 61000-4-3：1995）●GB/T 17626.4-1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（idtIEC 61000-4-4：1995）●GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（idt IEC61000-4-5：1995）●GB/T 17626.6-1999 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度试验（idt IEC 61000-4-5：1996）三、系统基本功能描述PZ系列铁路信号智能电源系统的主要功能是向上海地铁6号线的正线、控制中心车辆段、及试车线的所有的信号系统设备（含信号机、电动转辙机、DCS轨旁设备、计轴设备、设备室内的区域控制器、DCS设备、继电器、联锁设备等）提供稳定可靠的交、直流高可靠性：所有元器件均降额使用，延长使用寿命；电源模块采用“1+1”或“N+1”备份方式，确保了系统的高可靠性。

适应性强：1）系统整体散热设计，采用自然冷却散热方式，允许工作环境温度范围为－5℃～＋50℃，在没有空调的房间能可靠正常运行；2）超宽的允许工作电压范围（AC380/220V±25％），特别适用于电网电压不稳定的电化区段；3）同行业领先的防雷技术，在多雷区可保障设备正常运行；4）所有电源模块均采用EMI滤波技术，对外电网带入的高次谐波进行有效抑制，特别适用于27.5Kv网电；5）电磁兼容达到国家A级标准，不影响其它电子设备的正常使用。

维护性好：1）故障定位、故障信息中文显示；2）除集中液晶显示外，所有电源模块均设有电压、电流、频率、相位数字显示装置，清晰直观；3）电源模块可实现热机插拔，在线维护简单快捷；4）电缆连接多采用插接方式，节约维护时间；5）输入配电和输出配电采用抽屉式插框方式，维护方便。

完善的自我保护功能：1）输入过/欠压保护；2）输出过压/限流/短路保护；3）完善的雷击防护措施；4）模块过温保护；5）全部采用阻燃电缆。

绿色环保：1）高效率：单个电源模块效率大于92%，整机系统效率大于85%；2）高功率因数：所有电源模块均采用PFC（功率因数校正）技术，功率因数达0.99，减少前级供电系统的无功损耗，降低投资费用，减少运营成本；3）低噪音：采用高频开关电源技术和自然冷却技术，避免了工频噪音和风扇运转噪音；4）无污染：采用PFC技术，避免了模块内部高次谐波对外电网的污染，有效采用EMI技术，电磁兼容性好。

智能监控：监控系统采用三级集散式监控方案，各级监控自成体系。

监控单元能实时显示电源系统的各项运行参数、运行状态、告警状态、设置参数、系统配置数据。

界面友好，具有在线帮助、数据边界检查功能。

监控单元可对系统输入、模块输出模拟量进行遥测；实现配电系统开关量、模块状态量等信号的遥信功能。

监控单元可根据采集到的数据对系统故障进行声光报警，产生相应的动作，同时能上报到后台主机。

用户可查阅历史告警记录和当前记录。

四、系统集成方案1、集成方案说明PZ系列铁路信号智能电源系统主要由切换系统、电源模块、监控系统及防雷系统四大部分组成，各个部分主要功能及技术指标如下：输入切换单元输入切换单元采用在华为公司通信电源已经使用多年、证明可靠的智能切换控制系统，同时考虑到信号电源系统与铁路信号电源系统的差异性，在本电源屏的设计中两路输入时采用独特的“H－Y”型式配电方案，如图所示： 3L QF2QF3KM1KM2KM3KM4Ⅰ路输入Ⅱ路输入两路 输入原理图3L UPS/稳压器QF1其中QF2和QF3为手动切换空气开关，KM1-4为交流接触器，QF1为单刀双掷开关。

当两路输入均正常时，交流接触器KM1、KM3 吸合，KM2、KM4断开。

当Ⅱ路输入故障时，KM1、KM4 吸合，KM2、KM3 断开。

当Ⅰ路输入故障时，KM2、KM3 吸合，KM1、KM4 断开。

这种方案确保切换单元工作的可靠工作，更换、检修方便，切换单元做到了热备份，同时具备了自动和手动切换功能，实现输出不间断。

QF1的作用主要是为故障应急和手动选择输入电源而设计的，一路切换系统故障使UPS 的供电脱离故障的输入回路，选择另外一路供电。

输入电压波动范围为380V±25%；输入电源频率范围为50Hz±6%。

具有可靠的输入电源过压/欠压/断相/错相检测，具有测量电流、电压的功能；其中过压检测范围为0.9—1.3U （输入电压）、欠压检测范围为0.7—1.1U(输入电压)、测量电压、电流精度小于0.5%。

负载分配灵活调整，除在公司内部设计中考虑平衡情况设计外，还可以根据现场情况进行调整，使各供电回路做到三相平衡。

智能电源模块系统的各个组成部分均采用模块化结构。

直流模块采用高频开关电源功率因数自动调整技术（PFC 技术），输出采用自主均流“N+1”冗余配置，交流转辙机模块输出采用“1+1”电子互锁主备配置，提高系统可靠性、灵活性，实现系统的免维修，少维护；更换模块时间小于1min 。

采用华为公司无损伤热插拔专利技术（专利号：99216547.4），其输出和输入都有软起动和电流限制装置，带电插拔不会引起系统输出电压的扰动。

高可靠快速保护以及专门设计的短路回缩特性，确保模块长期短路不会损坏，完善的保护功能保证了系统与模块安全可靠运行。

模块本身具有独立的内嵌式CPU监控板，可自我监控模块的工作状态，从而成为一个真正的智能电源模块。

模块工作的所有信息均可通过RS485口传输到监控模块，方便后台实时监控各模块状态。

安规模块EMC：通过信息产业部北京电话交换设备质量监督检验中NO.EMC2001001检验。

防雷设计：通过铁道部产品质量监督检验中心通信信号检验站检验。

电源模块采用高效率设计，热损耗低，系统结构设计充分考虑了散热问题，可以做到自然散热方式。

智能监控系统监控系统采用三级集散式监控体系，各级监控自成体系，下级监控保证在上级监控故障或不存在时能独立工作，产生告警信息；上级监控可以对下级监控的工作状态和数据进行汇总处理。

第一级监控为模块监控和配电监控，监测模块信息和系统配电信息；第二级监控为监控单元为电源系统的人机交互接口，对第一级监控数据进行汇总显示和故障定位；第三级监控为全线电源的信息汇总。

具有如下特点：第一级：模块监控和配电监控每个电源模块都是一个智能单元，电源模块内有一块模块监控CPU板。

模块监控板的功能有：①采集模块的输出电压、电流值②采集电源模块的工作状态，包括保护、故障、工作/备用。

③显示该模块的保护、故障告警信息。

④通过RS485口与监控模块通信。

配电监控对整个系统的配电状态进行监测，完成输入、输出配电的数据采集、干结点输出控制、声光报警及通信等功能。

第二级：监控单元监控模块以INTEL公司嵌入式CPU为主控器，以RTOS（实时多任务操作系统）为系统平台，具有如下功能：1）显示与设置功能：能实时显示电源系统的各项运行参数、运行状态、告警状态、设置参数、系统配置数据。

全汉字显示，界面友好，具有在线帮助、数据边界检查功能。

2）遥测、遥信功能：监控模块可对系统输入、模块输出模拟量进行遥测；实现配电3）告警与记录功能：监控模块可根据采集到的数据对系统故障进行声光报警，产生相应的动作，同时能上报到后台主机。

告警分为紧急告警、一般告警和不告警三种级别，用户可根据实际情况设定告警级别，并可为每种告警类型设定对应的继电器输出，也可设为无继电器输出。