关于智能电源屏电路的改进

覃方志

摘要：宁局黎湛线自2006年开通2000A无绝缘轨道电路及区间自动闭塞以来，由于区间智能电源屏本身存在缺陷及外电网波动影响，时常发生区间轨道电路闪红轨故障及区间信号机瞬间灭灯故障，既给行车安全带来影响，同时又影响了运输效率。为了减少类似故障的发生，电务段历经一年时间到现场实地查找原因，经研究分析是由于外电网电源存在波动、智能电源屏存在几处电路缺陷等原因引起，结合实际情况制定了修改智能电源屏局部电路等措施，并在现场进行了一系列的试验工作，通过试验最终通过修改部分智能电源电路解决了问题，取得了一定成效。

关键词：智能电源屏  存在缺陷  修改电路  确保安全

1 概述

2006年黎湛线自闭开通时，区间2000A设备使用了北京鼎汉技术有限公司生产的智能电源屏，型号为PZGD-8/380智能电源屏。在几年的运用中，智能电源屏的输出电源KZ24/KF24经常性瞬间断电，造成区间轨道电路经常性闪红轨情况，直接影响运输效率与安全。据统计，黎湛线共有15个车站使用了PZGD-8/380智能电源屏，每年发生此类故障均超过20件之多，为了解决该问题，确保运输效率与安全，我们深入现场进行了研究、试验并制定整改方案，避免类似故障的再次发生。

2 现场调研

2.1 调阅相关故障信息

针对黎湛线区间智能电源屏电源瞬间断电造成的故障，我们深入沿线各站对智能电源屏的监测机进行了大量的调阅分析工作，其中发现以下几种不正常现象：

①外电网波动现象异常：在某一路电源工作时其电压波动在上下限部位波动，造成智能电源屏进行外电源却换且未转换到位时，前工作电压有恢复正常，电源屏却换电路又反过来却换回来原来的工作电源，造成外电源进行了两次转换，两次转换时间总和大于电源屏正常的转换时间，引起智能电源屏输出电源瞬间断电。

②经调阅发现：时常有外电网一路正常转换二路时仍有瞬间区间轨道电路闪红问题，进一步调阅发现在外电网一路转换二路时区间KZ24、KF24电源有瞬间断电现象，分析电路发现区间KZ24、KF24电源在外电网一路转完二路后，起模块输入端仍要进行一次转换，造成KZ24、KF24电源在经过转换两次后才能正常输出，应该是两次的转换时间叠加后引起KZ24、KF24电源瞬间断电，造成区间轨道电路闪红故障。

2.2 现场观察

经现场观察发现智能电源屏外电网一二路电源转换时使用交流接触器进行互却时，既有电路互锁同时也进行机械互锁，这样在机械设备动作不灵活时会造成一二路电源转换时间延长，影响电源屏的输出，造成电源屏输出电源的瞬间断电现象，致使区间轨道电路闪红及区间信号机瞬间灭灯故障。

2.3 电路分析

到现场后，针对智能电源屏输出电源瞬间掉电现象在电路上进行分析查找，从中发现该智能电路上存在以下几种缺陷：

①智能电源屏输出电源KZ24、KF24电源在外电网进行一二路电源转换时其输出电源要经过两层的转换才能达到条件，这样就会造成转换时间过长，影响电源的输出，致使该电源有时会瞬间断电现场。

②外电网一二路电源的连接方式为H型连接，根据铁道部相关规定信号设备电源屏必须采用Y型连接的规定，该智能电源屏的外电网一二路电源连接方式不符合规定，在电源转换过程中若输出有一路电源瞬间断电就会造成另一路电源所承受的负载过大，造成输出电源过低无法带动负载正常工作，影响信号设备的正常使用。

③经同厂家分析，该智能电源屏输出电源KZ24/KF24的2475模块内部通信有堵塞问题，若外电网两路瞬间断电或两路电路转换时，2475模块通信出现堵塞而启动自保模式，中断电源KZ24/KF24的输出;若外电网电源再次对2475模块进行冲击时模块又释放自保模式，2475模块实现继续输出供电，从而造成智能电源屏输出电源KZ24/KF24经常性瞬间断电，造成区间轨道电路瞬间闪红光带故障。

3 原因分析

为了彻底解决PZGD-8/380智能电源屏输出电源KZ24/KF24经常性瞬间断电问题，经过我们在现场的大量调查研究，综合各方面情况进行分析，通过分析其原因有以下几种情况：

3.1 一二路电源机械锁闭问题

两路外电网电源输入到智能电源屏时，两路电源切换用的交流接触继电器的互锁方式为机械互锁和电路互锁两种;在外电网电源进行两路电源切换时，由于机械互锁的切换极易造成机械卡阻，这样两路电源的切换时间就会超过电源屏两路电源却换的规定时间0.15秒，这样就会瞬间直接切断了两路外电网电源引起智能电源屏输出电源KZ24/KF24经常性瞬间断电，造成区间轨道电路经常性闪红光带故障。所以说两路交流接触器的机械互锁方式也是造成智能电源屏输出电源瞬间断电的原因之一。

3.2 电源模块通信堵塞问题

智能电源屏输出电源KZ24/KF24的2475模块通信有堵塞问题，若外电网两路瞬间断电或两路电路转换时，2475模块通信出现堵塞而启动自保模式，中断电源KZ24/KF24的输出;若外电网电源再次对2475模块进行冲击时模块又释放自保模式，2475模块实现继续输出供电，从而造成智能电源屏输出电源KZ24/KF24经常性瞬间断电，造成区间轨道电路瞬间闪红光带故障。所以说电源KZ24/KF24的2475模块存在通信堵塞问题也是造成智能电源屏输出电源瞬间断电的原因之一。

3.3 一二级电源却换连接问题

根据铁路相关文件规定，所有电源屏输入两路电源的切换系统必须采用星型系统连接，而PZGD-8/380智能电源屏外电网输入的切换方式为H型系统连接。交流输入切换单元采用H型切换系统，即外部输入为两路，经过切换系统，内部也用两路分别给模块供电（现益湛线采用Y型切换系统，即外部输入两路，经过切换系统后内部只有一路供电）。对H型系统，若系统内部其中一路断电，则一半模块停电，对于大负载的信号设备而言就会造成各种电源电压的下降，甚至带不起负载而造成信号设备无法正常运转。所以说电源屏输入两路电源的切换系统采用H型系统连接也是造成智能电源屏输出电源瞬间断电的原因之一。

3.4 双级却换问题

经现场核实PZGD-8/380智能电源屏在外电网电源进行转换时，输出电源KZ24/KF24必须经过两级的却换才能保证正常输出，这样时有两级转换时间过长造成电源KZ24/KF24瞬间断电现象，引起区间轨道电路闪红故障。

3.5 外电网波动问题

经现场调阅监测数据及请求电力部门进行模拟试验，可以肯定在外电网电源电压波动在上下限数值时，智能电源屏时有进行一二路电源转换且转换不彻底（不到位）时会有回转现象，这样就会造成电源屏输出电源瞬间断电现象，可以说明外电网电源波动也是造成智能电源屏输出电源瞬间断电的原因之一。

4 初定对策及现场试验

通过以上现场调研及原因分析，结合厂家及电务段现状，初步制定以下措施并在现场进行试验：

4.1 初步对策

根据现场调研情况对智能电源屏输出电源瞬间断电原因进行分析，得出由于以上几种原因造成的电源断电故障，结合各种原因及现场实际需要，初步制定以下措施进行试验：

①对智能电源屏外电网电源一二路电源转换使用的交流接触器的机械互锁方式拆除，只保留电路互锁方式，这样可以避免因机械互锁造成的机械卡阻引起的电源断电问题。

②由厂家对2475模块存在的通信堵塞问题进行技术攻关，修改2475模块内部电路，消除2475模块的通信堵塞问题。

③由厂家根据铁道部标准Y型电路进行修改H型的电源切换电路，确保一二路电源的却换顺畅。

④根据各站配置2475模块数量的实际情况，对部分车站的2475模块二级切换电路进行修改，确保在外电网电源进行一二路转换时其所带负载满足要求，杜绝因需要二级却换而造成的负载加大引起电源电压下降。

⑤在2475模块二级却换输入后部增加UPS电源电路，确保在外电网电源进行一二路却换时电源KZ24/KF24有电输出，渡过因两级却换造成的瞬间断电问题。

4.2 现场试验

根据以上调研、原因分析及初步对策，在黎湛线的其中两个站进行了一年的试验，通过试验取得了良好效果，具体试验情况如下：

①对飞凤坡站的智能电源屏进行了两路外电网连接方式由H型改为Y型，同时把有通信堵塞问题的2475模块进行更换成改进后且不存在通信堵塞问题的2475模块，再次对2475模块二级切换电路进行修改，确保在外电网电源进行一二路转换时其所带负载满足要求，杜绝因需要二级却换而造成的负载加大引起电源电压下降。

②对吹塘站的智能电源屏外电网电源一二路电源转换使用的交流接触器的机械互锁方式拆除，只保留电路互锁方式;同时在2475模块二级却换输入后部增加UPS电源电路。

通过以上试验，得出以下结果：一是飞凤坡站原来每年均要发生2～3次的瞬间断电故障，经过改变外电网的连接方式、更换2475模块及修改2475模块二级切换电路后，全年均没有发生类似电源瞬间断电故障，试验结果是有效的;二是吹塘站原来每年均有约3次的瞬间断电故障，经过拆除交流接触器的机械互锁和在2475模块二级却换输入后部增加UPS电源电路后，一年来均没有发生类似电源瞬间断电故障的发生，试验结果也是有效的。

5 最终措施及效果

经过现场的调研查找及原因分析，得出发生智能电源屏瞬间断电的真实原因，并采取初步方案在现场进行了长达一年的试验工作，最终确定整改措施并决定在全线展开整治：

①对全线15个站采取鼎汉智能电源屏的交流接触器的机械互锁进行拆除，只保留电路互锁方式。

②由厂家对全线15个站的2475模块进行更换，采取经改进型的2475模块代替旧型的2475模块，以解决2475模块的通信堵塞问题。

③把全线15个站的外电网连接方式由H型修改为Y型电路，确保一二路外电源却换的顺畅。

④对其中10个站存在2475模块配置问题的二级切换电路进行修改，确保在外电网电源进行一二路转换时其所带负载满足要求，杜绝因需要二级却换而造成的负载加大引起电源电压下降。

⑤对全线15个站的智能电源屏在2475模块二级却换输入后部增加UPS电源电路，确保在外电网电源进行一二路却换时电源KZ24/KF24有电输出，渡过因两级却换造成的瞬间断电问题。

以往每年黎湛线均要发生约20件的瞬间断电故障，在经过以上整改措施后，全线智能电源屏设备在历经半年的运行中没有再发生类似瞬间断电故障的发生，整治效果是有效、良好的。

参考文献：

[1]冯金洲，沈培生.智能电源屏可靠性初探[J].铁道通信信号，2005（12）.

[2]沈斌.浅谈信号智能化电源屏的日常维护[J].上海铁道科技，2008（01）.

[3]唐学锋.智能电源屏的安装调试与故障处理[J].信息通信，2013（04）.