铁路通信设备中铁路通信电源的应用分析

2021-03-26向敬波

电子元器件与信息技术 2021年2期

向敬波

（中国移动通信集团湖北有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

我国铁路交通的不断发展，动车、高铁等快速铁路的项目建设也在已完善，铁路工程项目逐渐向偏远地区延伸，实现了全国范围的铁路覆盖，因此，铁路通信工程的建设也在逐渐增加。在铁路通信工程建设中，通信设备也越来越丰富，因此对于通信系统的稳定性要求越来越高。在铁路通信系统中，通信电源是决定通信设备能否正常运行的关键，只有全面提升通信电源的技术水平，才能满足铁路交通的稳定运行，促进我国科技的发展。为此，铁路通信电源的合理运用在铁路通信设备运行中发挥着重要意义[1]。

1 铁路通信电源的基本概念

对于当前的铁路工程来说了，铁路通信系统在其中具有举足轻重的地位，近年来，铁路通信技术水平得到了全面的提升，我国现阶段拥有的通信设备包括交流配电设施、局内高低压配电站、发电机组、整流设备、蓄电池组等等，此外，在铁路通信系统中，许多设备都配备了专门的板上电源。目前我国铁路工程中通信系统常用的电源种类分为直流供电电源和交流供电电源两种，并且由于当前的铁路通信设备类型也逐渐趋向于这两种电源发展，因此，铁路通信电源也实现了直流与交流电源之间的持续供电，而蓄电池可以实现持续性供电效果[2]。

2 铁路通信电源的现状

对于铁路工程的通信系统来说，通信电源属于单独供电系统，铁路工程设备的供电系统主要包括外供直流与交流两部分，其中对于铁路通信电源来说，一般包括蓄电池组、直流与交流转换器、柴油发电机组、交流电引入线路、防雷接地系统、环境检测系统以及变电站等部分组成。通过这些系统构成了完善的铁路通信系统，为系统内部多个环节提供稳定的电力能源，保障铁路通信系统的可靠性，从而实现铁路稳定运行。铁路通信电源的交流电源也分为两个部分，一部分为铁路配电所、变电站以及专业电源设备提供交流电，另一部分主要由发电机组提供。另外，铁路通讯传输室还专门配有固定发电机组[3]。

3 铁路通信电源的基本组成

对于铁路通信系统来说，通信电源内部的阀控式密封蓄电池具有较高的使用频率，通过阀控式密封蓄电池可以输出稳定的直流电源，保障铁路通信系统的稳定运行。一般情况下，阀控式密封蓄电池能够与铁路通信设备组成一个并联整流器，虽然不能起到良好的设备供电效果，但是通过合理的应用能够有效的提高供电的质量，实现平滑滤波的效果。如果当供电异常或者整流器无法正常运行时，蓄电池就可以发挥出单独供电的作用，避免了通信故障造成的影响。但是蓄电池供电无法持续很长时间，所以，要在蓄电池的电量完全释放前，及时处理好通信故障，恢复交流供电，让设备可以重新启动，另外也要注重蓄电池的再次充电。在铁路通信电源的组成中，阀控式密封蓄电池凭借着能量足、体积小、无污染、节约面积等优势，与通信设备并联运行能够有效的降低施工费用，所以阀控式密封蓄电池在铁路通信设备中具有广泛应用[4]。

4 铁路通信设备的维护措施

4.1 加强电池组的维护工作

对于铁路通信电源结构中，蓄电池组是由多个电池组成来实现的，但是在实际应用过程中，由于电池之间的差异性，就会造成很大影响，比如一些电池不符合使用要求，日常没有及时做好电池的维护与保养，导致蓄电池组的整体质量无法满足使用要求。就会影响铁路通信设备的供电效果。为此，必须制定定期的电池组护理计划，做好电池组维护工作[5]。

4.2 加强铁路通信电源开关管理

一般情况下，当蓄电池长期处于负荷状态下，就会引发充电过度的现象，从而导致蓄电池的水分流失速度加快，同时压力增大，影响蓄电池的使用寿命，另外，如果蓄电池一直处于馈电状态，也会影响蓄电池的性能，使蓄电池的反应能力减弱，蓄电性能降低，为此，在日常管理中，还要注重蓄电池的电源开关管理，确保蓄电池处于饱和状态，并及时断开电源开关。

4.3 构建完善的应急预案

在铁路通信设备的维护工作中，应该实现模块化，才能更精准的找到故障区域，从而达到快速的修复效果。在铁路通信设备的正常维修中，还要构建完善的应急措施，保障精准供电，同时也要注重技术人员专业水平的提升，加强集中化监管制度，实现现代化铁路通信系统的发展[6]。对于集中管理维护制度的建立，要满足智能化铁路通信电源要求，从而使维护更加合理。

4.4 保障电压设置的合理性

为了更好的达到铁路通信设备维护效果，还要针对合理的设定电压，电压的设置要维持一定的标准，如果设置过高，就会导致蓄电池压力增加，容易造成蓄电池组损坏，而如果电压设置过低，就会导致蓄电池充电不足，影响后续的使用效果。

5 铁路通信电源在铁路通信设备中的实际应用

以铁路通信系统中的公网覆盖设备电源实际工程为例，本工程用电负荷基本每处为0.643kW～2.013kW。用电负荷主要分布在铁路隧道内洞室、隧道口场坪站等。公网用电为二级负荷用电，从用电负荷点附近的变电站的综合贯通线侧引一路可靠380/220V低压电源供电，隧道覆盖涉及的设备额定电压为AC220V。

5.1 电源设计方案

根据公网用电负荷和位置核算供电箱式变电站容量,原则上尽量利用已设置的箱变供电，变压器容量不满足要求时需更换变压器及附件。在供电箱变内增加一个公网回路，采用电缆引380V/220V电源经箱变附近新设计量箱至负荷处的配电箱，再由配电箱分多个回路供至各公网设备。新增计量箱的1～2个出线回路分别供箱变左、右侧就近的用电负荷点。计量箱设于箱式变电站附近，配电箱设于用电点附近，分别设于场坪和洞室内。

另外，在配电箱的设计中，对各公网设备供电的计量箱及公网设备配电箱根据接引电源位置采用不同的安装方式。隧道口场坪配电箱采用室外落地式安装方式；各隧道综合洞室内配电箱按壁挂式设置；计量箱就近安装在箱式变电站附近铁路用地界内，采用室外壁挂式安装方式，所有计量箱及公网设备配电箱防护等级为IP65,并要求防潮、防锈蚀、防腐、防振、防震，室外计量箱及公网设备配电箱采取防水措施标高大于50年一遇的水位；计量箱、配电箱采用壁挂安装时底边距地1.2m以上，配电箱的安装及配电箱设备应满足动车350km/h速度所产生的风压的要求，特别是箱门在使用过程中不得脱落，需作加固特殊设计处理[7]。

远程抄表系统的设计采用一套GPRS远程抄表系统，完成对全线各移动用电点的用电量进行统计,在所有公网设备引电的箱变内设远程抄表用的1套GPRS终端，在业主指定综合工区内设一个远程抄表中心与互连网相连,组成VPN。所有公网设备引电的箱变内的GPRS终端通过GPRS网络及互连网实现与远程抄表中心数据传输。

5.2 防雷接地设计

隧道内采用TT接地保护系统，计量箱、负荷点配电箱处设置等电位连接端子板，等电位端子板与隧道洞室的两处综合接地端子相连，各设备的金属外壳及接地端子与等电位连接端子板相连。隧道外设备采用TN-C-S供电系统,在引入各配电箱处N作重复接地之后N线与PE线分开，计量箱金属外壳与箱变接地网连接，配电箱的重复接地利用通信接地共用接地装置，不再另行设置接地装置；计量箱、负荷点配电箱处设置等电位连接端子板， PEN线、PE线、N线均等电位连接端子板。在计量箱、配电箱内各引入金属导体设置浪涌保护器防止雷电波侵入，其中计量箱采用一级浪涌保护器、配电箱采用二级浪涌保护器，满足铁路防雷要求。