曾文澤 王敏娟

采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置改進(jìn)TDCS電源不間斷供電方式

曾文澤 王敏娟

通過分析單套UPS故障時(shí)存在的電源間斷問題，提出了供電自動(dòng)轉(zhuǎn)直供的研制方案。該方案可用于鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)等要求電源不間斷工作的地方。

供電;自動(dòng);轉(zhuǎn)換

TDCS站機(jī)系統(tǒng)機(jī)柜電源一般用單套UPS不間斷電源方式供電。因?yàn)槭菃翁自O(shè)備工作，如果UPS電源自身發(fā)生故障，可采用人工倒接電源線轉(zhuǎn)直供的方法，而這期間必將使車務(wù)終端A、B機(jī)重新啟動(dòng)，程序上也需要一定時(shí)間同步恢復(fù)，影響到TDCS設(shè)備正常工作。為此，通過對設(shè)備的實(shí)地調(diào)查分析，提出研制TDCS電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，以實(shí)現(xiàn)UPS電源故障后供電方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

1 基本功能

1.UPS電源故障后自動(dòng)轉(zhuǎn)為電源直供，保證TDCS設(shè)備不間斷正常工作。

2.采用交流220V 50 Hz電磁式交流接觸器實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于0.15 s。

3.在保證TDCS設(shè)備不間斷供電的情況下，可方便地將UPS故障電源設(shè)備移出進(jìn)行檢修或更換。

4.不需要設(shè)備冗余，可以避免備用UPS資源的浪費(fèi)。

5.具備UPS電源故障后的報(bào)警功能。

2 可行性分析

以TDCS所采用的山特UPS設(shè)備為例，型號(hào)CASTLE-2K;輸入端電壓220 V，電流16 A;輸出端電壓220 V，電流10 A;輸入功率因數(shù)0.95以上，輸出功率因數(shù)0.8。

TDCS工作時(shí)，實(shí)測UPS輸入電流平均1.68 A，輸出電流平均1.35A。實(shí)測TDCS柜內(nèi)3個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器工作電流分別是0.05 A、0.02 A、0.03 A，路由器0.12 A，接線器0.05 A，其他輔助設(shè)施0.05 A。交流接觸器勵(lì)磁穩(wěn)定工作時(shí)，電流按0.5 A考慮，交流接觸器勵(lì)磁初始電流按工作時(shí)電流的3倍考慮。在電源(采用自閉電)未停電情況下，完全能同時(shí)滿足TDCS柜內(nèi)設(shè)備工作和增加自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置工作的需求。

若電源停電，UPS單獨(dú)供電(放電狀態(tài))，由于UPS標(biāo)定輸出功率2 kW，按0.8輸出功率因數(shù)折算是1.6 kW，也同樣能滿足TDCS機(jī)柜和自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置同時(shí)工作，但其工作時(shí)間受UPS內(nèi)部電池的儲(chǔ)能大小和外接設(shè)備消耗功率而定。因此，增加電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，不會(huì)對TDCS機(jī)柜的工作產(chǎn)生不良影響。

3 電路原理

TDCS電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路原理如圖1所示。XLC主觸頭1-2、3-4、5-6為3組常開觸點(diǎn)，輔助觸頭21-22、31-32為2組常閉觸點(diǎn)，13-14、43-44為2組常開觸點(diǎn)，報(bào)警繼電器BJJ的5-1、6-2是2組常閉接點(diǎn)。接觸器失磁狀態(tài)下構(gòu)成的電路和UPS電源故障后自動(dòng)倒向電源直供的電路是一致的。K1-2、K1-4接UPS輸入電源線;K2-5、K2-7接UPS輸出電源線。

圖1 TDCS電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路原理圖

3.1 UPS電源正常工作電路

XLC的A1、A2有電勵(lì)磁，通過主觸頭1-2和5-6給TDCS設(shè)備提供電源，斷開21-22和32-31觸點(diǎn)，即斷開直供電路，其回路為JZ→RD1→K1-1→K1-2→UPS-1，UPS-2→K1-4→K1-3→RD2→JF，通過主觸點(diǎn)電路UPS-3→K2-5→K2-6→XLC-A1→L-1→XLC-1→XLC-2→TDCS柜接線端子3(JZ220V)。TDCS柜接線端子4(JF220V)→XLC-6→XLC-5→L2→XLC-A2→K2-8→K2-7→UPS-4，由UPS電源供電。同時(shí)電源表示燈點(diǎn)亮綠燈。

3.2 直供部分電路

當(dāng)UPS電源故障后無電源供出，XLC的A1、A2線圈無電失磁，常開主觸頭1-2及5-6斷開，TDCS柜接線端子3(JZ220V)和端子4(JF220V)無電源輸出，TDCS柜電源自動(dòng)轉(zhuǎn)為直供，其回路為JZ→RD1→XLC-21→XLC-22→TDCS柜接線端子3，端子4→XLC-32→XLC-31→RD2→JF，保證TDCS設(shè)備不間斷供電。TDCS柜電源自動(dòng)轉(zhuǎn)為直供后，電源表示燈綠燈熄滅。

3.3 報(bào)警電路

報(bào)警繼電器(BJJ)勵(lì)磁電路:常閉輔助觸頭22(JZ220V)→DLA→BJJ→XLC主觸頭→DLB→常閉輔助觸頭32(JF220V)。

蜂鳴器報(bào)警電路:當(dāng)UPS電源故障或XLC因故障失磁，會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，常閉輔助觸頭22 (JZ220V)→DLA→BJJ5-1常閉接點(diǎn)→蜂鳴器→BJJ2-6常閉接點(diǎn)→DLB→常閉輔助觸頭32(JF220V)。

故障恢復(fù)后報(bào)警提示電路:常閉輔助觸頭21 (JZ220V)→BJA→常開輔助觸頭13-14→蜂鳴器→常開輔助觸頭44-43→BJB→常閉輔助觸頭31(JF220V)。

DLA和DLB是為防護(hù)蜂鳴器一旦故障影響電路正常工作而設(shè)，同時(shí)在UPS電源故障或XLC故障出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，用作開關(guān)切斷報(bào)警聲和UPS電源，或XLC故障恢復(fù)后進(jìn)行警報(bào)提示。

3.4 開關(guān)電路

K2采用正、反開關(guān)，即K2的1、2、3、4一旦接通，K2的5、6、7、8立即斷開，或者相反。為了避免XLC勵(lì)磁狀態(tài)下誤碰K2，造成TDCS柜接線端子3、端子4無輸出電源，采用K2的1、2和3、4在誤碰K2造成5、6和7、8斷開的同時(shí)，接通電源直供。

用K2的1、2將21-22，3、4將31-32觸點(diǎn)并接，是為了在XLC故障失磁的狀態(tài)下，即使XLC的21-22或31-32不能閉合，也可以通過K2接通直供電路。另外，也可在不影響TDCS正常工作的情況下，更換故障的XLC。

K1、K2開關(guān)無論扳到任何位置或出現(xiàn)誤碰，都不會(huì)影響電源的正常輸出，使用的安全性較高。

4 柜內(nèi)安裝

自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置橫裝在TDCS機(jī)柜后面適當(dāng)位置。該裝置組裝完成后，還要進(jìn)行靈活性、安全性、可靠性等試驗(yàn)。現(xiàn)場安裝簡單、省時(shí)、省工。只需固定好已裝配定型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，再接入電源線、UPS輸入、輸出電源線、TDCS工作電源線即可。

5 故障處理

5.1 UPS電源設(shè)備故障處理

電源在直供狀態(tài)期間需修復(fù)UPS電源設(shè)備時(shí)的處理步驟:①關(guān)閉UPS輸出電源按鈕;②將K1扳啟，斷開UPS輸入電源;③在K1-2、K1-4處拆下UPS輸入電源線;④拔出UPS輸出電源插頭(或在K2-5、K2-7處拆下UPS輸出線);⑤將UPS電源設(shè)備移出進(jìn)行檢修或更換，不影響TDCS設(shè)備正常工作。

UPS電源設(shè)備修復(fù)(更換)后接入時(shí)的操作步驟:①在K1-2、K1-4處接上UPS輸入電源線;②插上UPS輸出電源插頭(或在K2-5、K2-7處接上UPS輸出線);③將K1扳回，按壓UPS電源啟動(dòng)按鈕，給UPS通電30 s后，按壓UPS電源輸出按鈕，UPS供出電源，XLC勵(lì)磁，恢復(fù)UPS電源給設(shè)備供電。

5.2 XLC故障更換處理

如果使用中XLC因故障失磁，構(gòu)成電源直供，可將K2的1、2、3、4扳向接通位置。然后將XLC拔下進(jìn)行更換，不影響TDCS設(shè)備正常使用。

接觸器更換并固定好以后，將K2的1、2、3、4扳向斷開的位置，XLC勵(lì)磁，恢復(fù)UPS電源給設(shè)備供電。

當(dāng)XLC銜鐵出現(xiàn)卡阻，導(dǎo)致其常開和常閉觸點(diǎn)都不能接觸時(shí)，可將K2的1、2、3、4扳向接通位置構(gòu)成電源直供，然后將XLC拔下進(jìn)行更換。

5.3 報(bào)警處理

當(dāng)UPS電源故障或XLC因故障失磁時(shí)，報(bào)警繼電器(BJJ)會(huì)因XLC主觸頭3-4斷開而失磁落下，其常閉接點(diǎn)1-5和2-6接通報(bào)警電路，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。報(bào)警處理時(shí)，先將DLA和DLB同時(shí)扳向0位置，取消報(bào)警聲。再看UPS電源表示燈，若燈亮，說明UPS電源送出，要檢查XLC是否因故障失磁;若UPS電源表示燈滅燈，說明UPS電源未送出，要檢查UPS電源是否故障，進(jìn)行相關(guān)的處理，然后對XLC是否也故障進(jìn)行確認(rèn)。

故障排除，UPS電源或XLC工作正常后，蜂鳴器若再次發(fā)出報(bào)警聲，將DLA和DLB同時(shí)扳向斷開位置，不再出現(xiàn)報(bào)警。

6 日常維護(hù)

1.每日早、晚進(jìn)行一次巡視，檢查UPS電源的工作狀態(tài)(綠色電源表示燈是否亮燈)。

2.UPS定期充放電:關(guān)閉UPS輸入電源按鈕或?qū)1扳向斷開位置，即可對UPS電源放電;放電結(jié)束后:打開UPS輸入電源按鈕或?qū)1扳向接通位置，即可恢復(fù)UPS電源正常使用。

3.為確保XLC始終處于良好工作狀態(tài)，每月應(yīng)進(jìn)行一次電源直供試驗(yàn)。方法為關(guān)閉UPS輸出電源按鈕;電路將自動(dòng)轉(zhuǎn)為直供。按壓(打開) UPS電源輸出按鈕;UPS電源恢復(fù)正常工作。

4.定期用500 V兆歐表進(jìn)行絕緣測量，電器件應(yīng)不小于5 MΩ，電源端子對地絕緣不小于20 MΩ。

［1］王其英，劉秀榮．新型不停電電源(UPS)的管理使用與維護(hù)［M］．北京:人民郵電出版社，2005．

Through analyzing problems generated by the breakdown of a single set of UPS，this paper puts forward the development scheme of a device enabling shifting the feed to direct power supply automatically．This device can be used in the uninterrupted power supply equipment for train dispatch and commanding system．

Power supply;Automatic;Shifting

曾文澤:太原電務(wù)段助理工程師0306000太原

王敏娟:太原電務(wù)段工程師0306000太原

2014-01-05

(責(zé)任編輯:溫志紅)