采用自动转换装置改进TDCS电源不间断供电方式

曾文泽 王敏娟

采用自动转换装置改进TDCS电源不间断供电方式

曾文泽 王敏娟

通过分析单套UPS故障时存在的电源间断问题，提出了供电自动转直供的研制方案。该方案可用于铁路列车调度指挥系统等要求电源不间断工作的地方。

供电;自动;转换

TDCS站机系统机柜电源一般用单套UPS不间断电源方式供电。因为是单套设备工作，如果UPS电源自身发生故障，可采用人工倒接电源线转直供的方法，而这期间必将使车务终端A、B机重新启动，程序上也需要一定时间同步恢复，影响到TDCS设备正常工作。为此，通过对设备的实地调查分析，提出研制TDCS电源自动转换装置，以实现UPS电源故障后供电方式的自动转换。

1 基本功能

1.UPS电源故障后自动转为电源直供，保证TDCS设备不间断正常工作。

2.采用交流220V 50 Hz电磁式交流接触器实现快速转换，转换时间不大于0.15 s。

3.在保证TDCS设备不间断供电的情况下，可方便地将UPS故障电源设备移出进行检修或更换。

4.不需要设备冗余，可以避免备用UPS资源的浪费。

5.具备UPS电源故障后的报警功能。

2 可行性分析

以TDCS所采用的山特UPS设备为例，型号CASTLE-2K;输入端电压220 V，电流16 A;输出端电压220 V，电流10 A;输入功率因数0.95以上，输出功率因数0.8。

TDCS工作时，实测UPS输入电流平均1.68 A，输出电流平均1.35A。实测TDCS柜内3个协议转换器工作电流分别是0.05 A、0.02 A、0.03 A，路由器0.12 A，接线器0.05 A，其他辅助设施0.05 A。交流接触器励磁稳定工作时，电流按0.5 A考虑，交流接触器励磁初始电流按工作时电流的3倍考虑。在电源(采用自闭电)未停电情况下，完全能同时满足TDCS柜内设备工作和增加自动转换装置工作的需求。

若电源停电，UPS单独供电(放电状态)，由于UPS标定输出功率2 kW，按0.8输出功率因数折算是1.6 kW，也同样能满足TDCS机柜和自动转换装置同时工作，但其工作时间受UPS内部电池的储能大小和外接设备消耗功率而定。因此，增加电源自动转换装置，不会对TDCS机柜的工作产生不良影响。

3 电路原理

TDCS电源自动转换电路原理如图1所示。XLC主触头1-2、3-4、5-6为3组常开触点，辅助触头21-22、31-32为2组常闭触点，13-14、43-44为2组常开触点，报警继电器BJJ的5-1、6-2是2组常闭接点。接触器失磁状态下构成的电路和UPS电源故障后自动倒向电源直供的电路是一致的。K1-2、K1-4接UPS输入电源线;K2-5、K2-7接UPS输出电源线。

图1 TDCS电源自动转换电路原理图

3.1 UPS电源正常工作电路

XLC的A1、A2有电励磁，通过主触头1-2和5-6给TDCS设备提供电源，断开21-22和32-31触点，即断开直供电路，其回路为JZ→RD1→K1-1→K1-2→UPS-1，UPS-2→K1-4→K1-3→RD2→JF，通过主触点电路UPS-3→K2-5→K2-6→XLC-A1→L-1→XLC-1→XLC-2→TDCS柜接线端子3(JZ220V)。TDCS柜接线端子4(JF220V)→XLC-6→XLC-5→L2→XLC-A2→K2-8→K2-7→UPS-4，由UPS电源供电。同时电源表示灯点亮绿灯。

3.2 直供部分电路

当UPS电源故障后无电源供出，XLC的A1、A2线圈无电失磁，常开主触头1-2及5-6断开，TDCS柜接线端子3(JZ220V)和端子4(JF220V)无电源输出，TDCS柜电源自动转为直供，其回路为JZ→RD1→XLC-21→XLC-22→TDCS柜接线端子3，端子4→XLC-32→XLC-31→RD2→JF，保证TDCS设备不间断供电。TDCS柜电源自动转为直供后，电源表示灯绿灯熄灭。

3.3 报警电路

报警继电器(BJJ)励磁电路:常闭辅助触头22(JZ220V)→DLA→BJJ→XLC主触头→DLB→常闭辅助触头32(JF220V)。

蜂鸣器报警电路:当UPS电源故障或XLC因故障失磁，会发出报警声，常闭辅助触头22 (JZ220V)→DLA→BJJ5-1常闭接点→蜂鸣器→BJJ2-6常闭接点→DLB→常闭辅助触头32(JF220V)。

故障恢复后报警提示电路:常闭辅助触头21 (JZ220V)→BJA→常开辅助触头13-14→蜂鸣器→常开辅助触头44-43→BJB→常闭辅助触头31(JF220V)。

DLA和DLB是为防护蜂鸣器一旦故障影响电路正常工作而设，同时在UPS电源故障或XLC故障出现报警时，用作开关切断报警声和UPS电源，或XLC故障恢复后进行警报提示。

3.4 开关电路

K2采用正、反开关，即K2的1、2、3、4一旦接通，K2的5、6、7、8立即断开，或者相反。为了避免XLC励磁状态下误碰K2，造成TDCS柜接线端子3、端子4无输出电源，采用K2的1、2和3、4在误碰K2造成5、6和7、8断开的同时，接通电源直供。

用K2的1、2将21-22，3、4将31-32触点并接，是为了在XLC故障失磁的状态下，即使XLC的21-22或31-32不能闭合，也可以通过K2接通直供电路。另外，也可在不影响TDCS正常工作的情况下，更换故障的XLC。

K1、K2开关无论扳到任何位置或出现误碰，都不会影响电源的正常输出，使用的安全性较高。

4 柜内安装

自动转换装置横装在TDCS机柜后面适当位置。该装置组装完成后，还要进行灵活性、安全性、可靠性等试验。现场安装简单、省时、省工。只需固定好已装配定型的自动转换装置，再接入电源线、UPS输入、输出电源线、TDCS工作电源线即可。

5 故障处理

5.1 UPS电源设备故障处理

电源在直供状态期间需修复UPS电源设备时的处理步骤:①关闭UPS输出电源按钮;②将K1扳启，断开UPS输入电源;③在K1-2、K1-4处拆下UPS输入电源线;④拔出UPS输出电源插头(或在K2-5、K2-7处拆下UPS输出线);⑤将UPS电源设备移出进行检修或更换，不影响TDCS设备正常工作。

UPS电源设备修复(更换)后接入时的操作步骤:①在K1-2、K1-4处接上UPS输入电源线;②插上UPS输出电源插头(或在K2-5、K2-7处接上UPS输出线);③将K1扳回，按压UPS电源启动按钮，给UPS通电30 s后，按压UPS电源输出按钮，UPS供出电源，XLC励磁，恢复UPS电源给设备供电。

5.2 XLC故障更换处理

如果使用中XLC因故障失磁，构成电源直供，可将K2的1、2、3、4扳向接通位置。然后将XLC拔下进行更换，不影响TDCS设备正常使用。

接触器更换并固定好以后，将K2的1、2、3、4扳向断开的位置，XLC励磁，恢复UPS电源给设备供电。

当XLC衔铁出现卡阻，导致其常开和常闭触点都不能接触时，可将K2的1、2、3、4扳向接通位置构成电源直供，然后将XLC拔下进行更换。

5.3 报警处理

当UPS电源故障或XLC因故障失磁时，报警继电器(BJJ)会因XLC主触头3-4断开而失磁落下，其常闭接点1-5和2-6接通报警电路，蜂鸣器发出报警声。报警处理时，先将DLA和DLB同时扳向0位置，取消报警声。再看UPS电源表示灯，若灯亮，说明UPS电源送出，要检查XLC是否因故障失磁;若UPS电源表示灯灭灯，说明UPS电源未送出，要检查UPS电源是否故障，进行相关的处理，然后对XLC是否也故障进行确认。

故障排除，UPS电源或XLC工作正常后，蜂鸣器若再次发出报警声，将DLA和DLB同时扳向断开位置，不再出现报警。

6 日常维护

1.每日早、晚进行一次巡视，检查UPS电源的工作状态(绿色电源表示灯是否亮灯)。

2.UPS定期充放电:关闭UPS输入电源按钮或将K1扳向断开位置，即可对UPS电源放电;放电结束后:打开UPS输入电源按钮或将K1扳向接通位置，即可恢复UPS电源正常使用。

3.为确保XLC始终处于良好工作状态，每月应进行一次电源直供试验。方法为关闭UPS输出电源按钮;电路将自动转为直供。按压(打开) UPS电源输出按钮;UPS电源恢复正常工作。

4.定期用500 V兆欧表进行绝缘测量，电器件应不小于5 MΩ，电源端子对地绝缘不小于20 MΩ。

［1］王其英，刘秀荣．新型不停电电源(UPS)的管理使用与维护［M］．北京:人民邮电出版社，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

曾文泽:太原电务段助理工程师0306000太原

王敏娟:太原电务段工程师0306000太原

2014-01-05

(责任编辑:温志红)