CN204465136U - 一种轨道交通系统的通信电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种轨道交通系统的通信电源，其包括基础供电模块、冗余保护模块和监控模块，基础供电模块和冗余保护模块均与监控模块电性连接；其中，所述冗余保护模块包括交流电输入单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元、蓄电池和均衡单元，所述交流电输入单元的输入端接于市电，所述交流电输入单元的输出端依次接于滤波单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元和均衡单元，蓄电池的输出端接于整流器的输入端；所述监控模块包括控制器和采集单元，采集单元的输入端接于蓄电池的输出端和基础供电模块的输出端，采集单元的输出端接于控制器的输入端，控制器的输出端接于均衡单元的输入端。

Description

一种轨道交通系统的通信电源

技术领域

本实用新型涉及轨道交通领域，具体是一种轨道交通系统的通信电源。

背景技术

轨道交通是城市公共交通的重要组成部分，以轨道交通为基础构建城市立体交通网，是改善和解决日益紧张的城市交通的有效的手段。实践证明，在轨道交通运行中，通信电源的供给十分重要，一旦通信电源发生故障而停止供电，必将造成通信中断，影响整个系统的运行，严重的时候甚至会造成系统瘫痪和导致严重的运营事故。因此，设计冗余、可靠和带故障弱化功能的通信电源系统的是整个轨道交通通信系统的必备要求。通信电源子系统不仅要求有可靠的外部供电的交流电源，而且还要求有可靠的内部备用的通信电源蓄电池系统。当外部交流电源由于故障停止供电时，内部备用蓄电池为通信设备提供可靠电源，保障系统不间断、无瞬变地供电。此外，作为电源系统重要组成部分的接地系统，应确保人身和通信设备的安全，并保证通信设备的正常工作。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种轨道交通系统的通信电源，针对轨道交通系统的通信电源的可靠性要求，以通用的轨道交通通信系统为研究对象，设计了通用的、冗余的和带故障弱化功能通信电源系统，通过系统的实际运行，能够较好的满足轨道交通通信系统的运行要求。

一般的，轨道交通系统主要包括传输系统、公务电话系统、调度电话系统、无线系统、闭路电视系统、广播系统、时钟系统等等子系统。通信电源主要为上述各个通信子系统提供不间断的、可靠的电源供电。

因此，为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种轨道交通系统的通信电源，包括基础供电模块、冗余保护模块和监控模块，基础供电模块和冗余保护模块均与监控模块电性连接；其中，所述冗余保护模块包括交流电输入单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元、蓄电池和均衡单元，所述交流电输入单元的输入端接于市电，所述交流电输入单元的输出端依次接于滤波单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元和均衡单元，蓄电池的输出端接于整流器的输入端；所述监控模块包括控制器和采集单元，采集单元的输入端接于蓄电池的输出端和基础供电模块的输出端，采集单元的输出端接于控制器的输入端，用于采集基础供电模块和冗余保护模块的电源状态信息，并将该信息发送至控制器处理；控制器的输出端接于均衡单元的输入端，均衡单元的输出端接于负载设备，控制器通过均衡单元对电源均衡处理，从而给负载提供高效的供电。其中，所述的采集单元包括电流采集单元、电压采集单元以及温度采集单元，用于采集所述基础供电模块、冗余保护模块中的电流、单体电压以及温度参数，根据所采集到的参数，控制器通过均衡单元进行均衡管理。

所述冗余保护模块还包括功率估算单元，功率估算单元的输入端接于蓄电池的输出端，功率估算单元的输出端接于控制器的输入端。功率估算单元对蓄电池的剩余电量进行估算，并将估算结果发送至控制器，控制器根据该估算结果对基础供电模块和冗余保护模块进行综合管理，以确保负载能够获得不间断的稳定供电。

进一步的，基础供电模块为正常的市电供电，其包括顺次电连接的交流电输入单元、短路保护单元和断路器，交流电输入单元接于市电，断路器的控制端连接轨道交通系统的负载设备。当系统功耗较大时，该基础供电模块还包括高频开关电源，用于补充供电。

通过上述模块，该通信电源为整个轨道交通系统提供基础的电源保障、冗余和故障弱化以及集中监控。通过基础供电模块为系统进行基础供电，而当基础供电出现故障时，则启动冗余保护模块为系统进行不间断的供电，从而保证系统能在基础电源故障的时候持续供电并正常运行，通过监控模块实现集中监控，方便维护人员进行维护。

本实用新型采用上述冗余保护模块实现的通信电源，为轨道交通系统提供专用的不间断电源，以保证在市电中断时，各通信子系统仍可正常工作一定时间，使系统具有很好的稳定性。同时，本实用新型采用系统冗余和集中监控的设计方法，最大限度的保障整个通信系统的电源供给和运行。

附图说明

图1 为本实用新型的实施例的通信电源系统架构图；

图2为本实用新型的实施例的冗余保护模块的示意图；

图3为本实用新型的实施例1的结构框图

图4为本实用新型的实施例2的结构框图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型针对轨道交通通信电源系统的可靠性要求，以通用的轨道交通通信系统为研究对象，设计一个通用的、冗余的和带故障弱化功能通信电源系统，通过系统的实际运行，能够较好的满足轨道交通通信系统的运行要求。

为了很好的说明本实用新型的发明内容，以下采用具体的实施例来说明本实用新型的设计方案，其中涉及的断路器和备用开关的数量等具体的设计参数，要根据不同通信系统的要求来确定，本方案的相关设计参数是为了说明和叙述方便，仅供参考。

本实施例中，一种轨道交通系统的通信电源，该轨道交通系统主要由传输系统、公务电话系统、调度电话系统、无线系统、闭路电视系统、广播系统、时钟系统等子系统组成，通信电源为上述各个子系统进行供电。根据各个站点的不同功能要求，每条线路又分为车辆段、各个车站和控制中心三大功能块，电源系统的主要功能是为各个通信子系统提供不间断的、可靠的电源供应。

根据通用的设计规范，结合具体的设计要求，通信电源要实现以下几种功能：

a) 基础的电源保障： 1)电源系统中，每路输出具有独立的短路保护，能持续供应220V交流电；2)在车辆段和各车站的UPS输出部分，提供10路断路器为每个子系统单独供电，其中3路为备用开关；3)在车辆运营控制中心的UPS输出部分，提供12路断路器为每个子系统单独供电，其中5路为备用开关。

b) 冗余和故障弱化：当交流电发生供给故障时，UPS系列蓄电池系统可保证连续工作，免维护铅酸蓄电池供电时间为传输系统、公务电话系统、无线通信系统、调度电话系统、时钟系统等通信设备供电时间为5小时。在断电期间，UPS可按实际负载量计算的实际时间显示在UPS设备LCD显示屏上和集中监控的计算机设备的屏幕上。

c) 集中监控：各车站、车辆段、控制中心的UPS通过所在传输系统的以太网端口进行数据传输，并上传至控制中心的监控终端，通过专用管理软件进行集中监控。

d) UPS电源设备工作方式： 1) UPS电源设备采用在纯在线工作方式，正常情况下，供给负载的电源是外供交流电源经UPS电源的整流、逆变后输出的220V交流电源。只有当设备出现故障时，才转入自动旁路交流电源，并且保证经整流、逆变后的交流电源与外供交流电源同相；2)UPS交流电源与外供交流电源的相位差最大为7°。

该通信电源为通信系统提供专用的不间断电源，以保证在市电中断时，各通信子系统仍可正常工作一定时间。在外部的市电中断后，该通信电源为通信系统提供的备用时间为5小时。具体的设计组成见图1所示。该通信电源组成说明：

a) 高频开关电源设置

轨道交通全线各节点设置UPS电源并提供交流“集中供电，分散配电”的功能；由于一般需要在控制中心设置功耗较大的无线交换机、公务和专用交换机，因此在控制中心设置高频开关电源为上述系统提供直流电源。

b) 不间断电源设置

1) 不间断电源包括交流配电柜、UPS电源、蓄电池、蓄电池柜、UPS至交流配电柜的输入输出电缆及线槽、支架、UPS用监控软件、控制中心监控终端、打印机等设备。

2) UPS电源系统由交流电输入单元、整流器、直流逆变及交流电输出单元、免维护电池构成。在车辆段、各车站、控制中心的通信机械室内分别设置UPS电源设备一套和免维护电池一组，可实现对各类与通信有关的设备统一供电。

3) 交流配电柜为UPS提供输入及为UPS提供输出分路，在车辆段、各车站、控制中心的通信机械室内分别提供一套。

4) 控制中心监控终端、打印机及UPS用监控软件等主要为了实现UPS的集中监控管理及维护，并可在需要时提供书面打印功能。

该通信电源对各车站、车辆段、控制中心的UPS采取集中监控。监控模块的组成如下：

a) 各车站、车辆段、控制中心的UPS通过所在传输系统的以太网端口进行数据传输，并上传至控制中心的监控终端，通过专用电源管理软件实现对UPS的全面状态监控及报警监视。

b) 控制中心的集中监控:

1) 全线各站UPS电源设备的交流部件(输入电源、输出电源)、整流部件、直流部件、逆变部件的工作状态，参数；

2) 显示免维护电池电压、温度，UPS型号，实际负载量，电池容量的参数等。可选择进行电池快速测试，和电池容量测试。

c) 故障发生时，控制中心计算机屏幕上有红色的报警信号，同时有告警信息出现。告警信号也能引至有关值班室中总监控计算机。可提供市电停电，旁路，普通报警的报警信号。

d) 电源系统的重要工作板(一旦发生故障，会引起系统停止工作)的告警，在告警显示上有专门的提示，以便维护人员能迅速判定故障，进行处理。这些报警信号在管理软件可视界面上详细到每一个故障点，同时可获得引起故障的原因信息；也可通过控制中心的计算机得到故障信息和报警记录。

在实际使用中，系统安装要求及设备选型如下：控制中心、各车站、车辆段的通信机械室中电源子系统主要由UPS、交流配电柜、蓄电池、蓄电池柜、支架、电缆电线等设备构成。交流配电柜提供UPS的输入，UPS的输出接至交流配电柜，由交流配电柜提供输出分路至其他子系统。其具体安装和选型原则如下：

a) 交流配电盘：安装UPS输入、多路输出开关。控制中心UPS单相输出分12路(其中5为备用) 给各子系统供电。每一分路装有动力断路器。车辆段及各车站UPS输出中分别安装10（其中3备用）分路输出开关。

b) UPS电源：根据实际的子系统通信设备交流功耗确定和选型。

c) 电池柜及电池配置：根据不同的设备选型和功耗确定尺寸等相关参数。

d) 安装支架要求：在控制中心、车辆段和各车站均安装UPS电源和电池柜的安装支架以减轻对地面的压强。支架固定在楼层地面上。

e) 其他安装材料：设备间的信号和电源配线，包括UPS电源设备至通信机械室的交流配电板间的电源配线以及安装线槽。

为了实现上述设计方案，下面通过两个具体实施例来说明具体的实现。

实施例1

本实施例中，一种轨道交通系统的通信电源，包括基础供电模块、冗余保护模块和监控模块，基础供电模块和冗余保护模块均与监控模块电性连接。

其中，参见图2，所述冗余保护模块包括交流电输入单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元、蓄电池和均衡单元，所述交流电输入单元的输入端接于市电，所述交流电输入单元的输出端依次接于滤波单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元和均衡单元，蓄电池的输出端接于整流器的输入端。

参见图3，所述监控模块包括控制器和采集单元，采集单元的输入端接于蓄电池的输出端和基础供电模块的输出端，采集单元的输出端接于控制器的输入端，用于采集基础供电模块和冗余保护模块的电源状态信息，并将该信息发送至控制器处理，控制器通过均衡单元对电源均衡处理，从而给负载提供高效的供电。其中，所述的采集单元包括电流采集单元、电压采集单元以及温度采集单元，用于采集所述基础供电模块、冗余保护模块中的电流、单体电压以及温度参数，根据所采集到的参数，控制器通过均衡单元进行均衡管理。

上述模块中，其冗余保护模块可在现有的UPS电源的基础上改进，在现有的UPS电源基础上增设均衡单元、功率估算单元，来实现本新型的冗余保护模块。蓄电池采用免维护电池，也即铅酸免维护蓄电池来实现，其不需要补液等维护操作。正常供电情况下，外供交流电源经过冗余保护模块的整流器和直流逆变器进行整流逆变，然后输出220V交流电源为负载进行供电。当设备出现故障时，转入自动旁路交流电源，并且保证经整流、逆变后的交流电源与外供交流电源同相。同时，当监控模块检测到基础供电模块电量少时，可及时启动冗余保护模块进行供电，而当监控模块检测到冗余保护模块的电量低时，可启动基础供电模块进行供电。

为了及时通知故障信息，该通信电源还包括报警模块，该报警模块的输入端接于控制器的输出端。该报警模块可以是如喇叭、蜂鸣器等声报警器，也可以是声光报警器。

为了方便用户直观观察，该通信电源还包括显示模块，该显示模块的输入端接于控制器的输出端。该显示模块可以采用LED显示屏或者LCD显示屏实现。

实施例2

本实施例中，参见图4，冗余保护模块除了包括实施例1中的所有模块，其还包括功率估算单元，功率估算单元的输入端接于蓄电池的输出端，功率估算单元的输出端接于控制器的输入端。功率估算单元对蓄电池的剩余电量进行估算，并将估算结果发送至控制器，控制器根据该估算结果对基础供电模块和冗余保护模块进行综合管理，以确保负载能够获得不间断的稳定供电。

本实用新型的方案采用上述模块，通过系统冗余和集中监控的设计方法，最大限度的保障整个通信系统的电源供给和运行。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种轨道交通系统的通信电源，包括基础供电模块、冗余保护模块和监控模块，基础供电模块和冗余保护模块均与监控模块电性连接；其中，所述冗余保护模块包括交流电输入单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元、蓄电池和均衡单元，所述交流电输入单元的输入端接于市电，所述交流电输入单元的输出端依次接于滤波单元、整流器、直流逆变单元、交流电输出单元和均衡单元，蓄电池的输出端接于整流器的输入端；所述监控模块包括控制器和采集单元，采集单元的输入端接于蓄电池的输出端和基础供电模块的输出端，采集单元的输出端接于控制器的输入端，控制器的输出端接于均衡单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的通信电源，其特征在于：所述冗余保护模块还包括功率估算单元，功率估算单元的输入端接于蓄电池的输出端，功率估算单元的输出端接于控制器的输入端。

3.根据权利要求1所述的通信电源，其特征在于：所述基础供电模块包括顺次电连接的交流电输入单元、短路保护单元和断路器，交流电输入单元接于市电，断路器的控制端连接轨道交通系统的负载设备。

4.根据权利要求1所述的通信电源，其特征在于：该通信电源还包括报警模块，该报警模块的输入端接于控制器的输出端。

5.根据权利要求1所述的通信电源，其特征在于：该通信电源还包括显示模块，该显示模块的输入端接于控制器的输出端。