轨道交通控制系统采用直流高压供电方式的探讨

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1、轨道交通控制系统采用直流高压供电方式的探讨韩立峰北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心摘要：作为轨道交通控制系统的基础支撑部分，供电部分的可靠性决定轨道交通控制系统运行的稳定性。由于交流供电(UPS)供电模式存在系统崩溃后，储存电能无法释放的问题，论述直流高压供电模式替代UPS供电模式的可能性。关键词：直流高压供电;UPS；轨道交通控制系统;收稿日期：2017-07-25ApplicationofDCHighVoltageSupplyinRailTransitControlSystemHanLifeniAbst

2、ract：Asoneofbasicsupportpartsofrailtransitcontrolsystems,thereliabilityofthepowersupplywillpayanimportantroleforthestableoperationofrai1transitcontrolsystems.FortheelectricalenergystoredinUPScannotdischargeincaseofsystcmfailureunderUPSpowersupplymode,thepaperdiscussesthefeasibil

3、ityofusingDChighvoltagesupplymodeinsteadofUPSsupplymode.Keyword：Received：2017-07-251概述轨道交通控制系统是轨道交通的一个重要组成部分，是保障轨道交通运营安全、提高运营效率的重要技术装备。信号电源系统是保障信号控制系统止常运行的基础设备，其系统可靠性关系到轨道交通控制系统正常功能的实现，因此研究提高供电可靠性是供电专业需要特别关注的问题。目前电信行业在探讨采用育•流高压供电制式，代替交流供电制式，并已试点应用。借鉴电信行业技术的发展，本文探讨列车控制系统采用直流高压供电方

4、案，代替交流供电(UPS)方案，可杜绝UPS系统崩溃带来的断电风险，降低成本，提高效率，提高标准化程度，真正实现电源系统模块化，实现互换性，提高系统效率，维护方便，提高供电可靠性。2原理及特点轨道交通控制系统直流高压供电原理如图1所示。其结构特点如下。2.1技术方面1)提高系统可靠性、安全性轨道交通控制系统引入直流高压供电技术的主要目的是提高供电部分的可靠性、稳定性，继而提高整个系统的稳定性。一个系统的各个组成部分，串联部分的可靠性总是低于单个单元的可靠性。并联部分的可靠性由于并联单元互为冗余，可靠性总是高于单个单元的可靠性。现有轨道交通控制系统采用经

5、UPS交流供电系统如图2、3所示，其串联环节较多，且ITS虽然为双机冗余结构，但其真正内部仍然为整流+逆变，为串联配置,蓄电池与逆变环节也为串联连接，一旦逆变器故障，蓄电池即使储存能量，也无法发挥作用，仍会影响系统运行，运行实践已经得到证明。而对于直流供电模式，由于采用整流模块并联冗余方式，蓄电池与前级整流模块输出为并联配置，系统出现大面积故障的情况不会发生，此配置结构的故障率远低于UPS系统结构。由于蓄电池与设备直接连接，当外界断电后不存在电源制式的转换环节，可保障蓄电池中储存的电量无间断输出，事实上蓄电池真正起到兀余备份的作用,也可称为直流不间断电

6、源。探讨的直流系统，其可靠性要高于UPS系统，运行实践证明，直流系统瘫痪的故障率极低。2）降低能耗目前主流应用的UPS主机均为在线式双变换型，在单台UPS的负载率超过50%时,设备的能源转换效率接近开关电源的转换效率。但现实是，为了提高UPS供电模式的可靠性，UPS主机部分采用n+1（n=l.2、3）模式运行。同时由于受负载端设备的输入谐波、波峰因数影响及设计阶段预留的设备扩容预留功率过多，UPS供电模式在设计使用的中后期才能达到设计负载率，从而导致单台UPS主机长期在低负载率下运行，能源转换效率通常低于80%o直流高压电源模式采用模块化结构，通过监控

7、模块、监控系统或现场值守人员根据输出负载设备的功率大小控制模块的开机数量，使直流模块的负载率保持在较高的层次，从而提高整个电源部分的的转换效率。3）供电结构简单，标准化、模块化，互换性强此技术方案旨在利用现有成熟技术，力争结构简单，且易于实现标准化、模块化。现阶段各电源屏生产商因供电方案及结构方案的差别，除25Hz电源模块外,基本不能互换。而直流供电方案可完全做到，且不同生产厂商之间，只要供电接口定义和外形结构相同，完全可以做到互换。4）带载能力UPS模式的带载能力制约于两个因素:一是负载属性，在设备端为容性负载时，UPS单机的最大负载率为50%;二是

8、负载端设备的电流峰值系数，UPS主机的设计波峰因数一般为3:1,如果负载端设备的电流峰值系数大