华北电力大学      韩冬竹
　　
　　石家庄铁道大学       聂爱玲
　　
　　北京铁路局石家庄供电段       王兰和
　　
　　摘要：电气化铁路专用单变三高频模块化UPS,在铁路信号、红外线装置供电中的应用越来越广泛,在运行中也发生了一些问题。文中对运行中发生的问题进行了分析,并提出了解决问题的方法。
　　

解决此问题的办法是:选用机械式拨码开关做为位置侦测传感器,其工作原理和操作方法:功率模块位置由4位拨码组合设定,其中每位拨码打到off都代表“0”,打到on分别代表“8”、“4”、“2”、“1”。若需设定3#模块,则将拨码设定为0+0+2+1=3;若需设定7#模块,则将拨码设定为0+4+2+1=7;依此类推(0代表off,1代表on):
　　
　　为0+4+2+1=7;依此类推(0代表off,1代表on):

　　
　　　
　　插入模块前，先设定模块号，再插入对应机柜位置，操作简便。由于是机械式开关，完全没有灰尘、光线、机械间隙等外部因素的影响，可靠性高。
　　
　　3 改进监控模块工作电源,解决单故障点
　　
　　从已经投入运营的电气专用高频模块化UPS使用状况来看，监控模块故障占据很大比例。经分析返修的监控模块，发现基本上都是由于监控模块的电源故障，导致监控模块无法工作，最后引起整机故障。这是由于对UPS的监控模块电源，原设计的输入电压范围比较窄，而接触网电压谐波比较大，超出了监控模块电源的设计输入范围，导致监控电模块源损坏。建议对监控模块做如下设计改进:
　　
　　(1)监控模块电源的输入范围重新设计为110～300VAC,适应高谐波的接触网环境;
　　
　　(2)采用双电源给监控模块供电,即使有一路电源故障,完全不影响监控模块和整机的工作;
　　
　　(3)将整机的自动重启信号改由主机模块发出,即使监控模块故障,也不影响整机自动重启的功能。
　　
　　4 改进设计解决BUS高压问题
　　
　　一般UPS的BUS电压基准值为±360V,BUS高压保护点设置为±400V。但电气化铁道专用UPS系统由于应用于铁路接触网环境,电网谐波含量比较高,BUS电压会被升到400V以上,触发BUS高压保护而停止工作。由于UPS改造的功率模块受原UPS的设计限制,不可能从根本上解决BUS高压问题。为此,UPS一般采用增加输入滤波器、提高BUS高压保护点至±415V、自动重启等技术方案来解决BUS高压故障。但这都属于补救性措施,还是存在很多潜在风险的。
　　
　　(1)BUS电压会长期在360～415V间波动,会极大地降低BUS电容的寿命;
　　
　　(2)在机车经过时,BUS电压仍有可能会上冲至415V而报BUS高压故障,如果此时电网正常,UPS会重新启动。如果刚好此时电网停电,UPS就停止工作了。即通过UPS改造的电源仍有断电的风险。如何解决上述问题,若在±BUS两端并联放电电阻,当BUS电压上冲至380V时,控制Relay闭合放电电阻,BUS电压即会下降;当BUS电压降至360V时,再控制Realy断开放电电阻。这样基本上可以保证BUS电压只在360～380V间波动,可以极大地提高BUS电容的寿命,同时可以确保不再出现BUS高压的故障。
　　
　　5 去掉旁路回路,提高UPS的可靠性
　　
　　电气化铁路专用UPS制造是由三变三UPS通过软件升级而改造成的电气化铁路专用单变三UPS,硬件电路中仍然保留有旁路部分如图4所示。

由于电气化铁道是单相电源,所使用的UPS是单相输入三相四线输出模式,因此UPS所设制的旁路回路就没有什么作用,因此所设置的旁路回路就相当于整个系统多了一级单故障点。在UPS的基本架构基础上去除了旁路回路,硬件拓扑更简洁,软件控制更简单,系统可靠性更高。
　　
　　6 电路板的三防处理
　　
　　由于电气化铁路专用单变三UPS都安装在铁路沿线没有空调及防尘措施的房屋内或箱式变内,环境污染较重。在实际工作中遇到了四次因污染造成UPS电路板短路故障,其中一台安装在海边的UPS,半年内发生了两次电路板短路故障。如图5所示。

　　
　　而另一台运行在海边的经过三防处理的高频模块化UPS运行了多年也未发生过短路故障。对于室外使用的UPS设备,有近一半的故障与灰尘、腐蚀有关。由于环保的三防漆成本比较高,一般的电源厂商很少有对电路板进行三防漆处理的,这样在一些比较恶劣的使用环境下,灰尘的堆积经常会导致电路板的腐蚀,从而使得机器失效。因此各生产厂家应对使用在电气化铁路专用单变三UPS设备及高速铁路10kV电力箱变内的单变单UPS全部电路板进行防腐、防尘、防潮的三防处理。使用单位应与设计单位在定货时应提出这方面的要求。
　　
　　7 优化控制设计,方便操作与维护
　　
　　在传统的大容量UPS设计中,设备的开机基本上采用LCD显示屏来操作,而故障显示采用的是数字代码,由于现场操作人员技术水平的高低不等,使用LCD显示屏的现场操作工人不太习惯,另外当设备故障后给出的带码还要问生产厂商,现场无法快速对设备做出定性、定量的故障判断,影响设备的使用。因此建议针对铁路市场的使用而进行特殊设计,采用具有更多人性化的设计理念,方便操作与维护,如整机系统可以增加开机与关机按钮,方便不习惯使用LCD显示屏的现场操作工人。采用中文版LCD显示屏在设备故障时直接显示故障原因,方便故障判断。在机柜显著位置粘贴简易的操作指南,使对配电稍有了解的现场操作人员都可以参照操作指南对机器进行基本的操作与维护。
　　
　　作者简介
　　
　　韩冬竹(1983),女,河北送变电公司线路器材厂,华北电力大学在职研究生。
　　
　　聂爱玲,女,石家庄信息工程职业学院,石家庄铁道大学在职研究生。
　　
　　王兰和,男,北京铁路局石家庄供电段。

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