UPS电源放电远程报警装置设计

谭雄志 翟振远

UPS电源被广泛运用在铁路信号设备中，信号机械室内的计算机联锁、调度集中 (或TDCS)车站列控中心和微机监测等设备的直接供电都是UPS电源。所以UPS电源工作质量直接影响到信号设备的工作状况。随着UPS电源使用数量和型号的增多，也暴露出一些不常见的问题，如UPS在电源屏有电压输出的情况下，自行转入电池供电模式;当电源屏操作时UPS电源会自行放电;在更换UPS电源时，电源屏闸刀跳闸。为此，研制了UPS电源放电报警装置，可以实时监测到UPS电源的放电状况，并发出报警提示，让电务工作人员能够及时采取措施，避免发生事故。

1 UPS电源放电原因分析

目前，各站信号机械室使用的UPS电源基本上都采用主、备工作制式，每季度对UPS电源放电一次，《维规》要求UPS电源放电时间不得低于10 min。由于现在使用的UPS电源都是标准机型，其内部电池容量较小，放电时间较短，在负载较大时一般放电时间小于10 min。

UPS电源在工作时，当外电网出现频率漂移大于3 Hz，纹波系数大于5和工作电压超标时，UPS电源都会自动转入电池供电模式，这个特点对于信号设备无疑是一个致命的缺点。因为一旦UPS电源放电，就会导致其所带负载 (计算机联锁、CTC、列控、TDCS等设备)停止工作，直接造成停车事故。

此外，还有外界造成UPS电源放电的因素:在两路电源切换时，如切换时间稍长或一路电源切换不到另一路电源，以及电源屏的电源模块故障时，都可能造成UPS电源放电。

2 报警装置的工作原理

图1为报警装置的工作原理图，IC为光耦芯片，从UPS电源面板放电指示灯两端引出一对采集线，经线路匹配器至光耦芯片的输入端，当UPS电源放电时，放电指示灯点亮，放电指示灯端电压通过输入线使IC内的发光二极管导通，IC输出端三极管导通，将采集到的信号输出，经驱动放大电路后，送声光报警控制电路处理。控制电路点亮对应放电的UPS电源指示灯，同时内置蜂鸣器响，并通过外线使电务值班室的讯响器发出尖锐的报警声。多路UPS电源放电报警原理相同。当UPS电源停止放电后，光耦芯片内的二极管截止，采集信号消失，报警装置恢复到检测状态，停止声光报警。

图1 报警装置工作原理图

声讯报警电路有2条:一是内置蜂鸣报警器，当检测到任一台UPS电源放电时，蜂鸣器发出声响，可听距离大于10 m，加一开关进行控制;二是到电务值班室的报警电路，当任一台UPS电源放电时，报警装置通过执行开关输出报警电源，使电务值班室的讯响器发出尖锐报警声，可听距离大于50 m。在输出报警线间加有防护元件，可防止干扰电压通过外线进入报警装置内。

由于从报警装置到每台UPS电源距离不一样，且UPS电源面板灯端电压不足2 V，为保证采集信号能可靠通过光耦电路，增设了线路匹配器，可使电路准确采集信号。

电源电路采用高质量的AC/DC电源模块 (其具有短路和过载防护功能)，将220V交流电源转变为12 V直流电源。装置增设了电源指示灯和电源开关，便于操作。

3 功能特点

1.采集信号功能:对功率较小的指示灯，能可靠采集信号。采集信号灵敏度高，采集电流小于3 mA。

2.电源指示:电源指示灯用来显示电源工作状态。

3.多路实时监测功能:可同时监测6路UPS电源。

4.报警指示功能:6个指示灯分别对应6台UPS电源，可准确指示出放电的UPS电源。

5.内置报警功能:内置蜂鸣器发声报警。

6.外置讯响器报警功能:可使距报警装置150 m左右的讯响器，发出尖锐的警讯声。

7.自动恢复功能:当UPS电源停止放电后，报警装置恢复原态。

8.预留功能:可为微机监测系统预留采集接口和扩展监测电路。

4 安全可靠性分析

1.利用光电隔离电路与被检测设备连接，不会对被检测的设备造成影响，况且采集点是UPS电源的面板指示灯，即便是LED灯坏也不会造成UPS电源不正常工作，所以该报警装置的使用是安全的。

2.整个报警装置自身功率小于2.5 W，不会对周围设备产生强干扰辐射。

3.报警装置具有较好的抗电磁干扰能力，已通过铁道部质量检验站的检测。

4.在报警装置引出的2根报警线之间加装有防护元件，电压限制在14 V，具有可靠的安全性，可以较好的防止外界电压的干扰和侵害。

5.报警装置的电源模块具有短路保护功能。

6.报警装置安装使用后，可以防止因UPS电源自放电后造成信号设备停止工作的事故，对维护设备安全大有益处。

该报警装置已经在杏花营和封丘2个站安装试用一段时间，期间监测到一次UPS电源自放电并发出报警，电务人员听到报警后及时采取了措施防止了事故的发生。同时该装置和UPS电源一直可靠工作，进一步证明了该报警装置具有可靠的安全实用性。该项目于2012年12月17日已通过郑州铁路局科委技术成果鉴定，很适应现场使用。

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