高速铁路CTC中心电源系统冗余方案探讨

朱永华

1 高速铁路CTC中心电源系统现状

截止2013年底，我国高速铁路总营业里程已达11028 km，全部采用调度集中 (CTC)模式。各路局先后建成了属地化调度指挥中心，但由于工程时间跨度大、缺少统一规划等原因，造成有些路局高速铁路CTC中心机房电源系统存在冗余度不够高等问题，影响了CTC系统运用的稳定性和可靠性。主要表现在:电源屏及UPS数量配置不够，导致冗余度不高;电源屏及UPS容量不足，导致在极端情况下，单套电源系统不能承载所有负载;各线未统一规划，往往是接入一条线就对既有的电源系统进行扩容，导致中心电源系统极其复杂且存在大量的临时过渡项目;外电网质量不高，部分路局外电网电压波动，有超标的现象;对于一些单电源设备的电源冗余未考虑全面;电源系统布线存在问题，调度台未统一考虑配线柜，如，到调度台的电源线从机房直接连接，由于距离较远而存在压降;没有部署机房电源监测系统，电源可维护性不高;UPS及电池组检修不及时等。

针对上述问题，为提高CTC系统运行的安全性和可靠性，现提出了一套适用于高速铁路CTC中心的电源冗余方案。

2 电源系统冗余方案总体结构

如图1所示，为提高系统电源的整体冗余度，参考其他电信级大型机房UPS电源系统配置方案，重新梳理CTC中心的电源配置方案。路局CTC中心配置独立的双套电源切换屏、每套切换屏带并机运行的双UPS、配置一套STS切换装置用于为单电源设备供电、配置一套LBS同步装置用于同步2套电源系统的输出相位、配置2套TVSS设备用于抗击高能输入浪涌，同步配置一套完整的电源监测系统。同时，在项目建设时，应按照综合布线的要求，设置列头电源柜、楼层电源配线柜等分布式的电源系统。

3 电源系统冗余方案设计

3.1 电源屏及UPS系统

配置双套的独立电源切换屏，外电网双路电源都应引入每套切换屏，切换屏随机选择一路外电做为UPS的输入电源。每套转换屏连接一套TVSS设备用于抗击瞬态高能输入电涌，保护电源系统。

配置2套并机运行的UPS及电池组，2套UPS分别与2套电源切换屏连接。每台UPS的容量应能承载所有系统设备的电源负荷，在只有1台UPS工作的情况下，确保系统正常使用。

图1 电源系统结构示意图

配置2套独立的输出屏，分别连接2套并机运行的UPS系统输出。双电源设备的不同电源模块，应分别连接不同的输出屏电源。

配置一套STS设备，将2套并机运行UPS系统的部分输出电源，快速切换后，给系统内单电源设备使用。配置一套LBS设备用于同步2套电源系统的输出相位，以确保不会由于2套电源的不一致，导致STS设备的误动作，及STS设备切换过程中出现单电源设备掉电的情况。

3.2 双电源设备接入方案

系统内的双电源设备主要包括:数据库服务器、应用服务器、通信前置服务器、其他接口服务器、核心交换机、核心路由器等设备。此类设备大多集中在主机房内。接入电源系统时，应为每排设备设置2套列头电源柜，2套电源输出屏的电源分别接入列头电源柜，服务器等双电源设备的双电源模块分别接到不同的电源列头柜内。如图2所示。

图2 双电源设备接入结构图

3.3 单电源设备接入方案

系统内的单电源设备主要包括:协议转换器、外部连接路由器、防火墙、楼层交换机、调度台主机、调度台显示器等设备。经过STS设备切换的电源应引入各列头电源柜及楼层电源配线柜。单电源设备的电源取自列头电源柜及楼层电源配线柜。如图3所示。

图3 单电源设备接入结构图

3.4 电源监测系统配套建设方案

每个中心应配套建立一套监测系统，对外电网、电源切换屏、UPS、电源输出屏、列头电源柜、楼层电源配线柜进行监控。

监控范围主要是外电网的电压、电流、相序、空开位置等参数，实时反映UPS及蓄电池的工作状态、系统报警等信息。

对切换屏、输出屏、列头电源柜、楼层配线柜的空开状态进行监控，一旦发生变化立即报警。

3.5 电源系统检修方案

UPS及电池组是CTC系统的核心电源设备，应安排定期进行专项的检修及维护。主要做以下几项工作:

1.每年进行一次年度维护。

2.每年由厂家专业人员对UPS电源进行一次彻底的清扫去垢，检测蓄电池组的电压，检查UPS风扇运转情况，检测调整UPS的系统参数。

3.每半年对UPS进行充放电操作，以延长电池的使用寿命。

4.检查UPS电源柜中各种驱动元件和印刷电路插件板、主电源电路、元器件有无烧焦变色现象。停电以后迅速测温，或用手摸元器件，检查有无特别烫手的情况，对高温的器件要做详细的检查，必要时进行更换。

5.检查系统内部电解电容有无漏液、冒顶和膨胀等现象。如果发现元器件有变质、功率下降等趋势及现象，必须立即更换。

6.检查变压器线圈、连接器件和扼流圈，有无过热、变色、分层漆包线脱落，联接线接头是否牢靠等。

7.检查各开关接点是否牢靠、有无烧坏等。

8.检查蓄电池，主要进行电池的电压测试，对于不合格产品应及时更换。

4 结束语

为了充分保障电源系统的可靠性，电源冗余方案采取了一系列有效可行措施，可提高系统电源的整体冗余度，能够很好地解决有些机房电源系统存在的问题。

［1］ 中华人民共和国铁道部.运基信号【2009】676号.列车调度指挥系统(TDCS)、调度集中系统(CTC)组网方案和硬件配置标准［S］.2009.