鐵路通信電源故障分析與維護范文

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摘要：鐵路網絡需要穩(wěn)定安全的運營，其中通信系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。在通信系統(tǒng)運行過程中，電源故障是一種比較常見的故障。因此，強化鐵路通信網電源故障的分析和維護具有重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：鐵路通信網；通信電源故障；整流器；斷路器

引言

對于鐵路通信來說，安全穩(wěn)定地發(fā)揮其應有的作用，是確保整個鐵路系統(tǒng)有效運營的關鍵。在鐵路通信系統(tǒng)中，電源類故障一直是比較常見和需要認真解決的重點問題。實際工作中已經形成了一套切實可行的分析和維護方法，而這些故障分析和設備維護的具體方法需要持續(xù)更新，以滿足技術發(fā)展的需要。本文從現(xiàn)場實際角度出發(fā)，對鐵路通信電源常見故障及其維護進行研究分析。

1鐵路通信網電源故障概述

眾所周知，鐵路通信是確保鐵路系統(tǒng)正常穩(wěn)定運輸?shù)幕颈Ｕ象w系的重要組成，是實現(xiàn)鐵路體系信息化建設的前提條件，也是鐵路運營實現(xiàn)集中調度指揮的基礎手段。作為鐵路通信系統(tǒng)最根本的保障設備，通信電源在整個通信系統(tǒng)的正常運營中發(fā)揮著關鍵作用。不但要提供整個系統(tǒng)運營所需的能源保障，還是所有控制信息和信號得以形成的源頭。無論是交流電還是直流電，在電壓、電流以及頻率等方面的穩(wěn)定性直接影響設備的使用效率[1]。當前，我國正在大力發(fā)展高鐵、客專等快速鐵路網絡建設，通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關重要，而通信電源系統(tǒng)發(fā)揮的作用更是得到了充分肯定。目前，鐵路通信系統(tǒng)對其電源的要求向多個趨勢發(fā)展，其具體表現(xiàn)在高效穩(wěn)定、模塊智能、自動多組以及集中監(jiān)控等一系列具體要求上。同時，故障檢測分析與維護方式與以往相比也有了較大變化，正在嘗試借助更多智能化工具和手段，對故障排除的效率提出了更高標準。基于此，現(xiàn)代化的鐵路通信電源故障分析和維護有了更多更高的要求。

2鐵路通信電源故障的分析與維護

鐵路通信系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)的組成主要包括直流供電系統(tǒng)、交流供電系統(tǒng)、監(jiān)控單元以及整流模塊等。在具體實踐中，現(xiàn)場對通信電源故障分析的主要手段主要是定位故障點，然后編制具體的維修方案，形成一套切實的故障分析與維護方案。

3鐵路通信電源故障的處理及解決方法

當鐵路通信電源發(fā)生故障時，先要利用網絡監(jiān)控（如動環(huán)）和故障現(xiàn)象進行故障性質、內容和影響的分析，其排故順序先是外部供電系統(tǒng)，然后到列車通信電源的分析判斷。故障排除通常使用排除法逐個篩查潛在的故障點，再依次排除通信系統(tǒng)中的線路連接問題或單板故障等情況。

3.1告警及性能分析法

告警信息是進行故障檢測的最直接手段。通過檢查現(xiàn)場電源設備各種運行燈和告警信息等，利用網絡監(jiān)控管理系統(tǒng)查詢供電系統(tǒng)所有告警以及性能的當前及歷史數(shù)據，從而得到設備所有的故障內容，包括告警信息、告警類型、告警時間、告警歷史記錄以及系統(tǒng)性能數(shù)值等。通過這些方法可以對故障情況進行初步了解和定位。

3.2故障觀察法

故障觀察法是對電源故障進行準確定位的一種最常用的有效方法。該方法通過對故障現(xiàn)象的觀察，確定具體的故障部位，不對各種告警信息和數(shù)據分析形成過度的依賴。一些故障告警監(jiān)測軟件因為設計的合理性問題，導致其對一些電源故障難以進行有效判斷，其信息存在一定的不準確性。此時，根據經驗對故障情況進行觀察成為必不可少的檢測手段。該檢測方法要做到快速準確，需要檢修人員積累豐富的經驗，能夠準確獲取關鍵信息，進而做出應有的排故決策。如果缺乏相關經驗或者遇到一些較為復雜的故障問題，僅憑觀察難以斷定具體的故障問題，需要配合其他排故方法進行相應處理。

3.3儀表檢測法

對于電源而言，輸出形式是運行穩(wěn)定性的直接標準。如果輸出的電壓、電流以及功率等不能滿足設定要求，可以對其故障進行判斷。為此，需要一些檢測的儀表設備，包括萬用表、示波器等檢測工具。

3.4功能模塊替換法

為提高檢修的快速性，確保故障在最短時間恢復，通常直接替換功能模塊。具體來說，將故障模塊直接換成一個備用的正常模塊，使得供電功能馬上恢復，然后再對故障模塊進行修理。隨著模塊化程度的日益強化，這種采用功能模塊進行替換的方式已經得到較大范圍的使用。

4鐵路通信電源常見故障及其處理

按照鐵路通信電源系統(tǒng)的構成，常見的故障問題主要發(fā)生在交流配電單元、直流配電單元等部位[2]。根據經驗，故障處理的具體措施因不同的故障單元而不同。

4.1交流配電單元故障及其處理

4.1.1防雷器單元故障及處理防雷設計對于鐵路通信網建設有著極為重要的功能。作為其正常運行的基礎，它遭到雷擊后可以有效保護其他設備不受影響。防雷器主要包括4個單元，其中3個單元可以顯示運行狀態(tài)。當防雷單元屏幕顏色顯示綠色時，說明其處于完好的狀態(tài)；如果防雷單元屏幕顯示紅色，則說明該防雷單元已經遭雷擊損壞，必須盡快更換模塊。

4.1.2交流輸入缺相故障及處理如果監(jiān)控單元發(fā)出交流輸入產生缺相告警，需要對其進行確認。若告警確實由缺相引起，則不需要特別處理，系統(tǒng)會自動進行處理；如果交流并未發(fā)生缺相，則問題來自檢測系統(tǒng)，則可能發(fā)生的故障部位是交流變送器。具體的處理可以使用萬用表對變送器輸出端子進行測量，確定其是否存在3V電壓。如果其中一個端子沒有該電壓，則交流變送器已經發(fā)生損壞，需及時更換。

4.1.3交流停電故障及處理如果通信電源的整流模塊發(fā)生斷電停機問題，監(jiān)控單元正在使用蓄電池進行供電，此時要特別關注蓄電池所釋放的電流大小和波形，同時啟動備用供電設備，一般采用發(fā)電機作為備用手段。停機復電后，要對蓄電池進行充電，注意其充電的電流狀態(tài)，確保其在安全可控的范圍。

4.2直流配電單元故障處理

4.2.1監(jiān)控單元故障告警對于直流配電單元故障，一般是基于監(jiān)控單元的告警信息判斷故障情況。通常，告警信息表現(xiàn)在兩個方面：一是正常的告警情況，直流斷路器斷開就會發(fā)生告警，基本不需要進行處理；二是斷路器并未斷開但監(jiān)控單元仍然發(fā)出告警，原因是檢測線發(fā)生斷開，可以針對檢測線進行連通性能檢查，以排除相應的故障問題。

4.2.2直流斷路器故障鐵路通信電源采用蓄電池進行下電保護，需要用到直流斷路器，其觸點處于常閉狀態(tài)。如果該斷路器接收到斷開信號卻無法有效斷開，可以判斷斷路器已發(fā)生故障，需要及時進行更換，以確保供電安全。

4.2.3整流器故障整流器發(fā)生故障會造成供電電流不穩(wěn)，可以利用萬用表對輸入的交流電壓進行檢測，觀察其能否滿足正常標準。如檢測到交流電壓出現(xiàn)不正常情況，原因通常有兩個[2]：一是整流器工作在保護狀態(tài)，只需歸位啟動即可；二是整流器發(fā)生故障，需要及時進行更換。

4.2.4輸出電壓告警當直流輸出高壓告警，則說明輸出的電壓高于警戒值，該告警情況會在輸出電壓恢復標準值后停止。直流低壓告警表明該電源的輸出電壓輸出過低并低于警戒值，該告警信息在輸出直流電壓正常后會自動停止。如果電壓正常告警信息仍然不停，說明監(jiān)控軟件發(fā)生故障，可以通過檢查CSU內的高壓告警、低壓告警以及HVSD內的各相關參數(shù)的設置來確定SMR的準確情況。如果錯誤，只需對參數(shù)進行更改并儲存即可恢復正常。

4.3通信電源監(jiān)控單元故障處理

在整個鐵路通信網電源中，監(jiān)控單元是非常重要的組成部分，其內置的智能化功能使得整個系統(tǒng)的故障監(jiān)控實現(xiàn)了信息化和自動化處理功能。目前，比較廣泛采用的型號為CUC-09HM。該監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測整流模塊及電池組等的輸入輸出情況、電池放電、溫度、浮充電壓、溫度補償，并基于監(jiān)測結果進行告警和顯示。

4.3.1溫度異常告警故障處理蓄電池對溫度有較為嚴格的要求。如果溫度過高則會產生爆炸風險，需要對電池或工作環(huán)境的溫度進行監(jiān)測。過溫告警是通過監(jiān)測蓄電池本身溫度或工作環(huán)境的溫度比對監(jiān)控單元設定的預警值，監(jiān)控單元會自動進行告警，以提醒工作人員采取必要的措施進行處理。當蓄電池或工作環(huán)境溫度逐漸下降到正常狀態(tài)后，告警會自動停止。

4.3.2蓄電池溫度過高故障處理對于蓄電池非正常的溫度過高問題，需檢查監(jiān)控單元告警設置是否正確，之后再檢查充電電流。如果充電電流過大，可以將均充調整為浮充方式，否則需要更換蓄電池。

5直流遠供電源系統(tǒng)在鐵路區(qū)間通信設備上的運用

5.1區(qū)間用電終端設備存在的情況：

目前，在鐵路通信系統(tǒng)中，區(qū)間用電終端設備存在以下幾個情況[3]：（1）為了盡可能地保證區(qū)間通信設備的供電穩(wěn)定性，通常需要考慮設置電纜物理徑路的冗余；（2）設備故障存在連帶性，區(qū)間某點電纜短路、開路或者終端設備故障或者電源輸出端故障，通常會導致后續(xù)線路終端設備供電故障；（3）車間在維修天窗點安排人員多次排除故障進行搶修；（4）區(qū)間存在電化干擾，影響設備使用壽命。以上現(xiàn)狀無論是在建設階段還是在維修階段，都會產生很大的工、料成本，且效率低。

5.2直流遠供電源系統(tǒng)主要解決的問題

直流遠供電源系統(tǒng)主要解決的問題：（1）只需單物理徑路，減少建設投資成本；（2）提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證線路、設備故障等情況發(fā)生時，不會導致后續(xù)線路系統(tǒng)設備故障；（3）實現(xiàn)故障隔離及定位，提高系統(tǒng)維修效率；（4）降低區(qū)間電化干擾，延長設備使用壽命。

5.3直流遠供電源系統(tǒng)組網圖

供電系統(tǒng)由局端設備、遠端設備、供電電纜、監(jiān)控設備等組成，如圖1所示。該系統(tǒng)由區(qū)間兩端的局端設備分別接取220V或380V交流電，升壓為400～800V直流電，雙方向向區(qū)間并網供電，實現(xiàn)用2芯電纜完成一級負荷供電。區(qū)間用電點的遠端設備將直流線路上的高壓直流電源逆變?yōu)橛秒娫O備所需的電源類型，為弱電設備供電。遠端設備具有自動配網功能，實現(xiàn)故障隔離，在供電線路開路、短路時能保證用電設備不停電。

5.4直流遠供電源系統(tǒng)帶來的便利

本系統(tǒng)自設架空平臺，具有性能管理、配置管理和故障管理，能識別系統(tǒng)設備、電纜等故障性質，實現(xiàn)故障定位，將信息實時上傳，告警。具體地，（1）日常巡測不需去現(xiàn)場，遠程監(jiān)控即可解決；（2）故障隔離不需要應急處理；（3）故障定位，快速排查故障，降低故障延時；（4）死機遠程重啟，無需去現(xiàn)場重啟；（5）自動重合閘功能，免去現(xiàn)場合閘；（6）無需更換蓄電池。

6結論

綜上所述，鐵路通信網中，通信電源的工作穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)的工作是最直接的關鍵影響因素，也是實際運行中檢修和維護重點關注的內容。目前，鐵路通信電源的供電體系和功能實現(xiàn)已經與過去的電源保障有了巨大變化，實際的檢修標準和要求也有了較大調整，為此需要相關檢修人員不斷優(yōu)化檢修方式和方法，使用各種新的檢測方法和維修手段，快速恢復正常運營狀態(tài)。這是最直接的檢修要求，也是未來最大化滿足列車運行的根本需要。

參考文獻：

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[2]張曉軍.注重通信電源運行管理保證通信質量和安全[J].中國科技博覽，2009，（2）：183.

[3]崔志東，趙艷.高頻開關通信電源系統(tǒng)的組成及維護與故障處理[J].通信電源技術，2008，25（5）：61-64.

作者：練國元 單位：中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司廣州分公司