阜六线计轴设备UPS电源自动旁路功能的设计和探讨
2020-11-05中国铁路上海局集团有限公司合肥电务段
黄 菊 中国铁路上海局集团有限公司合肥电务段
阜六线采用黑龙江瑞兴提供的“JWJ-C2型微机计轴设备”，机柜底部设计了配电箱，在供电输入端设置一个UPS电源，UPS输出给上下行咽喉计轴设备供电，UPS电源型号为SURT1000XLICH，为纯在线式不间断电源，但UPS不具备自动旁路功能，也不具备手动直供功能，一旦UPS出现故障，将影响车站两侧计轴设备的正常工作，计轴设备检查的3站2区间占用，进而影响列车的运行。针对以上情况，通过增加交流接触器在UPS输出侧设计自动转换电路，完成自动旁路功能，保证UPS故障无输出时，通过交流接触器动作，将电源自动切换为电源屏直供，不影响计轴设备正常工作。
1 既有计轴设备供电结构
图1 既有计轴设备供电结构
阜六线共12站有该计轴设备，其中8站为无人值守站，一旦外站计轴设备UPS故障，处理时间非常长，影响运输。首先对既有计轴设备供电结构进行分析，电源走向为：电源屏→计轴配电箱J1→配电箱K断路器→内部防雷元件→J6→UPS输入端→UPS主机→UPS输出端→J5→配电箱K1和K2，其中断路器K1主要控制J7和J9，K2主要控制J8和J10，J11和J12不经过UPS；J7→计轴设备S咽喉运行器，J9→计轴设备S咽喉站间通道设备；J8→计轴设备X咽喉运行器，J10→计轴设备X咽喉站间通道设备，具体示意图如图1所示。
其次，计轴配电箱J5、J6和UPS之间电源线均为公母头线束；J7、J8、J9、J10、J11、J12与外部设备之间电源线均为公头线路，现场直接插拔。
2 改造方案设计及实施
2.1 UPS自动旁路工作原理
根据既有计轴设备供电原理，对电路进行重新设计，在UPS输出端加交流接触器，充分利用交流接触器常开和常闭接点，对既有电路进行改造，保证在UPS有输出供电时，交流接触器的J1和J2闭合，J3和J4断开，设备工作电源由UPS提供；当UPS故障无输出时，交流接触器的J1和J2断开，J3和J4闭合，设备供电由输入电源直供，为此增加一组交流接触器辅助接点，具体原理图见图2所示。
图2 UPS自动旁路工作原理
2.2 UPS自动旁路设备供电结构
图3 改造后计轴设备供电结构
该电路主要检查UPS功能是否良好，当UPS输出异常，转电源屏直供时，不检查电源屏输出电源，一方面电源屏输出和UPS同时故障的概率极低，另一方面当发生该类故障时，自动旁路没有意义，所以把交流接触器的励磁线圈接在UPS输出端；L线和N线分别接一组辅助接点，实现双检查，确保电路的可靠性。UPS自动旁路设备供电连接图见图3。
由于计轴配电箱的J5、J6到UPS的输出、输入端配线都采用专用电源接头，所以增加转接端子接线排，提高改造实施的可能性，具体的配线图如图4所示。
图4 具体结构走线图
2.3 现场实施
（1）材料准备。根据电路特点及现场测试，交流接触器需要有2组独立常开接点和2组独立常闭接点，额定电流大于5A，于是采用西门子3RT6024-1AN20型交流接触器，3RH6921-1DA11交流接触器辅助触点；同时准备16个接线端子，2.5 mm2红蓝电源线一卷，以及压接头，两根4 m长公母头专用线束（从中间剪断，分别需要两根2 m长的公头和两根2 m长的母头），该线在连接端子排时需要确认L、N线，保证L、N线不能接反，防止断路设备；4个透明的标识窗，用于标注接线端子排到计轴设备和UPS间的专用线束接头；50 cm长的走线架，用于固定交流接触器和接线端子，并利用计轴设备既有螺丝孔安装。
（2）现场安装和试验。由于阜六线计轴设备仅一个UPS，需要在含站内和两区间的施工点内组织施工，并且两临站安排人员配合计轴设备复零；施工点内，在机柜背面上部空余空间内安装好接线端子，关闭计轴配电箱内的K、K1、K2断路器，拆除原J6→UPS输入、UPS输出→J5的公母头连接线，将改造后的专用线束头按标识接入UPS和计轴配电箱，检查配线正常，连接牢固的情况下，依次闭合K、K1、K2，给计轴设备上电；此时IOU卡面板“BJ”表示灯点红灯，IOU面板“J3”表示灯灭灯，通过查看两个方向DPU，故障代码均应为0002/0002、0004/0008；分别对应2个方向进行“计轴复零”操作，操作成功后，IOU卡面板“BJ”表示灯灭灯，IOU面板“J3”表示灯点亮，计轴设备恢复正常。
对改造后的电路主要进行一下三方面试验，首先在UPS输出端，拔出UPS输出电源接插头，检查计轴设备工作正常，说明UPS故障无输出时，直供功能正常；其次插回UPS输出电源接插头，计轴设备工作正常，说明UPS故障恢复后，转回UPS供电，切换不影响设备；最后关闭K断路器，模拟电源屏输出中断，计轴设备UPS放电正常，说明增加的辅助电路不影响原UPS功能。
3 结论
阜六线清凉寺站已按该设计方案增加了计轴设备UPS自动直供功能，目前应用良好。该UPS自动转直供功能外接电路的设计方案，结构简单，实施方便，经现场试验验证功能良好，能满足现场生产需求，解决了UPS故障不能自动转直供的难题。
