城市軌道交通信號UPS電源系統(tǒng)優(yōu)化配置方案

城市軌道交通信號UPS電源系統(tǒng)優(yōu)化配置方案摘要：近年來，我國的城市化進(jìn)程有了很大進(jìn)展，城市軌道交通工程建設(shè)越來越多。信號系統(tǒng)是城市軌道交通中的重要系統(tǒng)，為列車安全運(yùn)行提供強(qiáng)有力保障，而電源設(shè)備則需要持續(xù)給信號系統(tǒng)供電，以實(shí)現(xiàn)信號系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可持續(xù)工作。本文針對城市軌道交通信號電源設(shè)備運(yùn)行時存在故障頻發(fā)狀況，首先分析了UPS電源電池不采用鋰電池的原理，其次探討了UPS配置方案及優(yōu)化改造，從而提高對信號設(shè)備供電的安全性與可靠性。關(guān)鍵詞：城市軌道交通；信號系統(tǒng)；電源設(shè)備；優(yōu)化改造信號系統(tǒng)作為保障城軌運(yùn)輸安全效率、提升系統(tǒng)自動化水平、降低系統(tǒng)能耗的重要技術(shù)裝備，在促進(jìn)城軌綠色低碳發(fā)展方面具有重要作用。本文重點(diǎn)從層次化互聯(lián)互通、一體化綜合自動控制、基于車-車通信全自主運(yùn)行、智能運(yùn)維等方面開展研究與論述，總結(jié)了雙碳戰(zhàn)略驅(qū)動下我國城軌信號技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐和技術(shù)演進(jìn)策略，以期為未來城軌信號技術(shù)發(fā)展提供參考和借鑒。1為什么UPS電源電池不采用鋰電池為什么目前使用中的多數(shù)大中型UPS電源用的是鉛酸蓄電池，而不是鋰電池?由于鋰電他與鉛酸蓄電池特性不同，充電曲線和回路不同，充電原理與不同品牌電源、不同型號也有不同，UPS電源鋰電池組板BMS。假如鋰電池按鉛酸蓄電池方式，以一個電壓及容量存一個單元(12V100Ah)然后再按每個機(jī)房的電力需求進(jìn)行并聯(lián)組合，就會出現(xiàn)每個鋰電池組BMS之間已存在的電壓與電量不同，在充電或放電狀態(tài)會產(chǎn)生保護(hù)狀況，出現(xiàn)無法使用現(xiàn)象。另外，重要原因是因?yàn)殇囯姵氐某杀颈茹U酸蓄電池的高，用戶難以承受?？紤]使用成本，應(yīng)用范圍不廣。目前市場上鋰電池UPS大多數(shù)應(yīng)用在一些性能要求比較高的特殊行業(yè)，主流還是使用鉛酸蓄電池的UPS,鋰電池要比傳統(tǒng)鉛酸蓄電池貴2~3倍。鉛酸蓄電池除了價格優(yōu)勢，其穩(wěn)定性強(qiáng)，容量大，性價比高，最核心因素是鉛酸電池可以浮充?，F(xiàn)在的多數(shù)主機(jī)是不支持鋰電池的，鋰電池UPS的市場份額占率比重非常小，廠家不想花費(fèi)過多的人力物力去推廣，所以導(dǎo)致市場上UPS電池更多采用鉛酸蓄電池而不是鋰電池。最核心原因是鋰電池太貴，相比較而言，鋰電池相對于鉛酸蓄電池的技術(shù)優(yōu)勢在UPS應(yīng)用中算不上“優(yōu)勢”,反而劣勢卻不少，因此優(yōu)選低成本、技術(shù)成熟的鉛酸蓄電池。2.1選擇型號選配的型號、額定電壓、額定容量和額定電流，適合匹配原蓄電池組。充分參照負(fù)載特性(阻性、感性、容性)及大小。鉛酸蓄電池的實(shí)際可使用容量與放電電流大小、電壓、內(nèi)阻值、放電時間、溫度、電池儲存時間的長短、負(fù)載大小和性能等因素密切相關(guān)。品牌標(biāo)稱的壽命一般是指環(huán)境溫度20°C的情況下。2.2技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性通過檢修人員日常分析微機(jī)監(jiān)測數(shù)據(jù)就能及時發(fā)現(xiàn)PDKJ(關(guān)閉且鎖緊狀態(tài))、PDQCJ(旁路切除狀態(tài))、KMJ(開門)、GMJ(關(guān)門)回路電壓及KMJ和GMJ繼電器狀態(tài)存在的不良隱患，及時解決存在的問題，有效降低信號與站臺門接口電路的故障，降低站臺門接口電路故障對運(yùn)營的影響。站臺門設(shè)備發(fā)生故障時，通過分析判斷，快速準(zhǔn)確區(qū)分故障在哪個專業(yè)，便于快速應(yīng)急處理。2.3基于車-車通信的全自主運(yùn)行技術(shù)隨著計算機(jī)、通信、人工智能技術(shù)與軌道交通信號技術(shù)結(jié)合日益緊密，近年來，基于車-車通信的全自主運(yùn)行(AutonomousTrainControlSystem,ATCS)、虛擬編組新型列控技術(shù)研發(fā)成為國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展趨勢。ATCS系統(tǒng)變革了當(dāng)前CBTC系統(tǒng)普遍采用的以地面設(shè)備為核心，列車通過“車-地-車”信息交互模式實(shí)現(xiàn)移動閉塞的傳統(tǒng)模式，采用以車載控制為中心的列車間隔和道岔/進(jìn)路控制技術(shù)，取消傳統(tǒng)聯(lián)鎖和區(qū)域控制系統(tǒng)，將列車間隔控制邏輯從控制中心分散到每個列車上，列車基于自身位置、前行列車的位置和運(yùn)行環(huán)境態(tài)勢等信息綜合感知，通過高可信、低時延無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)“車-車”直接數(shù)據(jù)交互，自主做出運(yùn)行決策，自主控制列車間隔。2.4UPS、穩(wěn)壓器優(yōu)化改造通過對現(xiàn)場信號電源系統(tǒng)的排查，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓器輸入開關(guān)跳閘，而穩(wěn)壓器的輸出負(fù)載設(shè)備僅因失電無法工作。由UPS穩(wěn)壓器配置圖及電源屏告警信息，可斷定故障時穩(wěn)壓器輸入開關(guān)跳閘導(dǎo)致穩(wěn)壓器輸出停電，由于穩(wěn)壓器輸出接電源屏輸入，穩(wěn)壓器輸出停電導(dǎo)致電源屏停電，最終導(dǎo)致電源屏輸出全部失電。非設(shè)備集中站穩(wěn)壓器設(shè)置于UPS后，此項(xiàng)配置方案若穩(wěn)壓器發(fā)生故障，UPS主路、旁路、蓄電池供電均不可用。經(jīng)過對UPS、穩(wěn)壓器工作性能分析，當(dāng)UPS正常工作時，UPS能夠起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓作用。僅在旁路工作模式時，輸入的市電需要由穩(wěn)壓器確保能夠輸出穩(wěn)定的交流電源。2.5智能運(yùn)維技術(shù)在雙碳目標(biāo)驅(qū)動下，基于云平臺、大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)賦能的信號系統(tǒng)綜合運(yùn)維平臺逐步得到應(yīng)用，系統(tǒng)整合實(shí)現(xiàn)了設(shè)備監(jiān)測自動化、數(shù)據(jù)分析智能化、應(yīng)急處置網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理綜合化等核心功能。系統(tǒng)通過對運(yùn)營環(huán)境，在線設(shè)備的狀態(tài)、性能進(jìn)行多層級(系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級、設(shè)備級、模塊及板卡級)的實(shí)時感知，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時清洗、存儲、解析，實(shí)時形成報警輸出、健康趨勢預(yù)測以及應(yīng)急處置流程等運(yùn)維指導(dǎo)建議，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)驅(qū)動維保”。面向全系統(tǒng)模塊、全業(yè)務(wù)流程、智能運(yùn)維技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動信號系統(tǒng)維修模式由故障修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)型升級，可在顯著提升系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量和故障處置效率的同時，持續(xù)降低系統(tǒng)全生命周期成本。2.6技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性通過檢修人員日常分析微機(jī)監(jiān)測數(shù)據(jù)就能及時發(fā)現(xiàn)PDKJ(關(guān)閉且鎖緊狀態(tài))、電器狀態(tài)存在的不良隱患，及時解決存在的問題，有效降低信號與站臺門接口電路的故障，降低站臺門接口電路故障對運(yùn)營的影響。站臺門設(shè)備發(fā)生故障時，通過分析判斷，快速準(zhǔn)確區(qū)分故障在哪個專業(yè)，便于快速應(yīng)急處理。2.7運(yùn)行環(huán)境和巡檢的意義因?yàn)閁PS電源產(chǎn)生大量熱能，需要配備專用精密空調(diào)，保持室內(nèi)溫度20~24℃為宜。設(shè)定好濕度，避免濕度過大，對線路板造成損壞。嚴(yán)禁在機(jī)房堆放無關(guān)物品，影響通風(fēng)。無陽光直射，無腐蝕性物品和易燃物品，保持潔凈。查看并配備好消防報警設(shè)施，包含電話、煙感、溫感和干粉甲烷。巡檢時注意自身安全，定時檢查主機(jī)和環(huán)境溫度及制冷設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，還要查看主機(jī)面板顯示的電壓、電流和負(fù)載等參數(shù)。檢查電池外殼是否變形和漏液以及接線端子有無故障報警。結(jié)語析了可能導(dǎo)致UPS故障的各底事件的類型及其故障率，最后利用故障樹提供的路徑計算出UPS的各項(xiàng)可靠性參數(shù)。并對所得結(jié)果進(jìn)行比較和討論。通過比較系統(tǒng)的可靠性參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)UPS并聯(lián)方案和雙母線方案可顯著提升系統(tǒng)的可靠性。因此，在重要設(shè)施的UPS系統(tǒng)如軌道交通、航空、核電等行業(yè)中，建議配置冗余參考文獻(xiàn)[1]左旭濤.城市軌道交通信號電源系統(tǒng)配置與功能分析[J].現(xiàn)代城市軌道交