铁路信号电源监测系统的探讨与改进（合集5篇）

第一篇：铁路信号电源监测系统的探讨与改进

铁路信号电源监测系统的探讨与改进

（深圳市地铁集团有限公司 运营总部 518000）

摘要：我国铁路的客运承载量很大，尤其是在春运前后。因此铁路必须要减少故障频率，才能保证在运作中保证其班次的稳定可靠。所以作为铁路部件中的一部分，信号电源系统的安全可靠，是信号工作的重点。本文分析铁路信号电源监测系统常见的几种故障，并提出了相应的维修措施，希望能为铁路信号电源监测工作提供参考意见。

关键词：信号电源监测系统；综合监测；信?设备；维修维护

0 引言

随着铁路的迅速发展，必须要有一个作为维护铁路综合平台的信号电源监测系统，其充当了高铁零部件监视器的作用，能够快速反应后作出预警信息，能够保证电源管理、全面监控。24小时不间断的监测，对故障快速反应，并及时向各个监视终端工作人员报告故障信号，并能告知维修人员故障发生位置及解决方式，从而能够全面高效的对设备故障进行抢修，能够为铁路工作者建立一套完整防范体系。

1铁路信号电源监测系统的常见故障分析

铁路信号电源监测系统一般会发生如下几个方面的故障：

1.1铁路联锁设备断电故障

铁路信号电源监测系统中，信号微机联锁设备系统起到十分关键的作用，而UPS则是该套设备中的重中之重，UPS电源监测一般处在电源屏幕的输出端口，其担任着联锁设备上下较为的用电安全和部分网络设施的用电。其中上位机是人机交互的关键设备，其功能是集中管理控制整个联锁设备系统；而下位机是现场设备控制、反馈的核心组件。在以往的设备故障中，UPS的损坏一般都是线路损坏造成的，老鼠咬坏、电线磨损、插头插座接触不良都会导致线路断电，但是这种情况下出现的断电一般不会出现电源监测系统报警，UPS依靠储蓄的电磁来维持联锁系统工作，一个小时待电耗尽了之后，会自动切断电源，如此导致联锁断电，这种情况下的故障带来的负面影响非常大，会直接导致信号设备大面积断电导致瘫痪，联锁数据丢失。而UPS线路检查时间都是固定的，若是在无人监测的情况下，线路断电，带来的损失将无法估量。

1.2铁路信号电源监测系统重复稳压故障

由于铁路设备的供应商来自不同的厂家，其生产出来的产品型号规格各不相同，例如车间的微机联锁。电源屏、UPS等。当这些设备在工作时，由于其运行的电压电流消耗不一致，必须要保证重复稳压。但是UPS设备又必须在一零一火的情况下不稳定供压才能工作，若是智能电源屏在提供两根火线情况下的稳定供压，就会出现UPS报警现象。这种自相矛盾的工作环境，着实是当前必须要解决的问题。

2针对上述问题的改进措施

2.1铁路联锁设备断电解决方案

2.1.1监视UPS电源工作状况

利用相关设备来对UPS电源的工作进行监控并做记录处理，若是其出现故障后突然断电，监视设备会迅速感应到经过量化转化过的反常数据，并一直发出警报，除非待工作人员检修电源恢复正常，警报声才会解除，设备恢复正常工作。

如何利用监控设备来实时监测UPS的线路的两端电压，来保证其正常稳定的工作？相关监测设备通过实时监控接收来自UPS两端的电压值的变化，来反馈目前UPS目前的工作状态。为保证设备的正常工作，从UPS监测到的电压变化直接会引入到监测采集系统，经过衰变电阻接入了互感器，完成信息采集过程。采用WB溪流运用电磁隔离原理制作而成的，精度十分高的电流互感器来进行监测，直流电压0 V-5 V输出，输入阻抗高（40 kΩ），UPS供电电路不受影响。在互感器被隔离之后，采集的信息运用交流信号，经过放大运算――精密整流――运算放大，转成了0 V-5 V的标准直流TTL逻辑电压。该直流电压与UPS输入端电压值是呈线性对应关系的。量化后的标准直流电压，经选通，送到监测采集机CPU板进行A/D转换，将模拟量转换成数字量后送入监测站机处理。UPS在其供给电源（交流220 V）切断后，应给站机（监视器）一个高电平信号（平时是低电平）。站机会给采集机的CPU告警信息（同时将通知在局域网内其他机器），采集机的红灯、喇叭同时报警，从而实现了提示和通知作用。

2.1.2利用电务维修机监视UPS电源工作状况

在一些人流量较少的小型车站可能没有安排监测设备，所以需要选择用电务维修机来对电源工作状况进行监测并实时记录。UPS电源一般会涉及带有串口，利用电务维修机连接UPS电源的计算机通口，在其供给电源（交流220V）切断，开始使用电池电能后，电务维修机收到UPS掉电信号会转发调度监控机和上位机，上位机显示器提示车务运转人员有告警信息，并且上位机在40 min（UPS电池基本耗干）后告警没有解除的话，将数据保存后正常退出，进一步保证了联锁机和上位机的安全正常工作。

2.1.3引出电源监测线

从联锁柜子里面引出电源监控线，在车站电务段值班室需要接入一个UPS电源正常供电指示灯，当出现故障的时候，故障指示灯就会熄灭，令相关值班人员能第一时间反应，迅速处理故障，不让故障影响正常铁路运行。

2.2铁路信号电源监测系统重复稳压故障解决方案

在铁路运行中，若是不对电路进行改造，可以只是使用电源屏不稳定电压或者是单独从室内迁出一条不稳定电压，为UPS供电，如此一条零线一条火线的情况下，取代稳定电压供电后，UPS不再会引起故障报警。另有一种方式就是利用供电电压灵敏度非常高的UPS，则可以调节其灵敏度为低等状态，这样在稳定电压供电的情况下，也不会出现频繁报警了。

3结束语

铁路通信信号在经历着翻天覆地的创新和变革，铁路信号计算机和网络水平的不断提高，信号电源监测系统作为铁路信号的唯一监测平台，将会发生积极的作用。随着用户需求多元化发展，信号电源监测系统的发展前景形式大好。

参考文献：

[1]林瑜筠.铁路信号智能电源屏[M].北京中国铁道出版社，2006.[2]铁路信号电源监测系统安全要求运基信号[2011]377号文件.中铁总公司，2011

[3]李萍.铁路信号电源监测系统[M].中国铁道出版社，2012

第二篇：铁路信号微机监测系统

铁路信号微机监测系统 应用行业：铁路

铁路信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系统把现代最新传感器技术、现场总线、计算机网络通讯、数据库及软件工程等技术融为一体，通过监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态和进行事故分析提供科学依据。同时，系统还具有数据逻辑判断功能，当信号设备工作偏离预定界限或出现异常时，及时进行报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分。

卡斯柯信号有限公司作为主要的设计和研发单位，参加了铁道部组织的两次联合攻关。为了更好的利用资源，降低成本，提高效率，方便与调度监督、计算机联锁、DMIS等系统接口，公司组织大量科研人员、工程人员、市场人员对TJWX-2000型进行了改进优化，增加了多种信号设备信息采集、进路追踪与监测、计轴监测、站间透明、远程诊断、语音报警、路局总服务器、电务管理等功能，研制开发了卡斯柯公司信号微机监测系统（MMS—Maintenance & Monitoring System）。

卡斯柯微机监测系统网络结构一般分为三层，由车站系统层、电务段系统层（电务段中心服务器、段调度、领工区等终端）和铁路分局/局系统层（总服务器、铁道部、分/路局终端）。这三层通过广域网络数据传输系统连接而成。该网络系统采用基于TCP/IP协议之上的广域网模式。系统结构如图1所示。

1．监测站机系统

卡斯柯公司在铁道部第二次攻关（TJWX-2000型微机监测）的基础上，组织了二次开发，研制出新型的车站微机监测系统。它不仅符合铁道部2000型微机监测技术标准中规定的所有标准和要求，而且还融合了电务管理自动化，现场用户的最新需求、经验和体会，是2000型微机监测站机系统的延伸和扩展。

微机监测站机系统作为车站的集中管理设备，它负责对车站各种信号设备的原始数据进行采集、分类、逻辑处理、数据统计与存储、站场显示与回放。同时又为操作人员提供人机界面。根据对信号设备监测的结果，人机界面实现车站作业状态及设备运用状态的实时监测和各种数据的查询。站机还可以将本站的监测信息传送到服务器，为实现远程监测和管理提供基础。

车站系统采集的信息主要有模拟量（通过CAN采集机）和开关量（通过CAN、TCP/IP或RS422等方式采集）。车站基层网设计充分考虑到系统的灵活性和可扩展性，方便各类数据的采集。监测站机同时预留了多方接口（如调监、DMIS接口、计算机联锁和其他设备等）。

2．电务段监测服务器

微机监测系统以电务段为单位进行组网，每个电务段设监测中心服务器一台，服务器通过路由器和所辖站机之间采用迂回通道串行连接方式构成广域网。从电务段至所辖车站之间通道既适应数字通道，也适应模拟通道。微机监测网络结构简图如图1所示。

在网络规划方面，监测网上的每个计算机（站机、服务器、监测终端）都分配了一个站码、电报码和IP地址，且互不相同。IP地址用于采用TCP/IP协议的广域网互连，站码和电报码则用来唯一标识网上每一台计算机。

电务段服务器作为整个微机监测网络系统的中心和枢纽，它主要负责联络站机和终端机，是网络通信的主体。主要功能有接收站机数据，存储站机数据，发送有关命令对站机进行操作，提供数据给终端机查询，接收终端机的查询命令，传送查询命令给站机，并把站机的查询数据回送给终端机，以及服务器自身的一些操作功能等。

总服务器一般设在分局或路局机房，它以星型方式与各个电务段连接，管理全（分）局内所辖所有的电务段及其车站节点。其功能描述类似电务段服务器，这里不再赘述。

3．各类监测终端

监测终端用于人机操作，管理和查看权限范围内车站的站场及其它数据，并作报表汇总。数据报表和图形可由打印机打印输出。同时，监测终端能显示通讯网络结构拓扑图及通讯状态,进行一定的网络管理。终端软件在监测网的工作站上运行，向用户提供一个方便灵活、直观易用的交互环境。各类终端的接入方法如图所示。

分局/路局级终端（如电务处终端）一般设在电务段以上层次（包括铁道部终端）。该终端直接登录到总服务器上，通过总服务器透明地监测到局所辖内的所有车站，而不必分别登录到各个电务段的服务器上进行监控。其的功能类似于电务段一级的终端，这里不再赘述。

铁路信号微机监测系统

来源：中国铁道论坛

作者：

发表时间:2010-06-07 13:54

铁路信号微机监测系统

铁路信号系统设备是保证行车安全，提高列车运行效率的重要技术设备。但传统信号设备与现代技术设备比较而言并不是完美无缺的，一方面不具备实时自诊断设备电气特性是否合乎标准的能力，另一方面不具备对行车信息的长时间记忆、存储和历史回放的能力。长期以来，信号工作者一直都希望借助计算机技术来弥补传统信号设备的缺陷。

信号系统是采用微型计算机技术产生信号的微机监测系统，采用基于TCP/IP 协议的广域网模式，由车站采集系统、电务段中心服务器管理系统、上层网络终端（包括车间机、电务段监测终端、铁路分局监测终端、铁路局监测终端、铁道部监测终端等）及广域网数据传输系统组成。

车站采集系统是系统的基础，是所有原始信息的源头。所提供有关信号设备的质量信息应该是精确的，告警信息是可靠的，运输状态的记录是完整的。因此站机和采集机的工作应该是高稳定、高可靠的，满足微机监测系统要求的各项技术条件和原则。

车间机用于管理和查看所辖车站的数据。

电务段中心服务器管理系统是微机监测网络系统的中枢部分，是管内各站的微机监测数据和网络通信的管理中心。

铁路分局、铁路局和铁道部作为上层网络终端具有终端机的所有功能。

信号微机监测系统通过广域网数据传输系统把车站系统、电务段系统及上层网络连接起来。

广域网数据传输系统完成IP数据包在各计算机间的传输，它包括：路由器、调制解调器、集线器等。

信号微机监测系统的网络结构是由车站基层网、电务段管理网和远程访问用户网三部分组成的，以多级监测管理层自下而上地逐级汇接而成的层次型计算机广域网络系统。车站基层网由沿线各站主机和车间机（领工区）构成；电务段管理网由一台服务器和若干台终端构成局域网，数据库服务器兼作通信服务器和远程访问服务器，负责监测信息的管理并接收终端用户的访问；远程用户终端可通过拨号网络与电务段服务器或各站工控机连接，索取需要的信息。车间机直接连在基层网中，可以用一台工控机或商用机运行相应软件查询所管辖各站的监测信息。服务器采用IBM或者惠普等，工控采用凌华工控。

信号微机监测系统的网络结构是基于铁路的现状而设计的。在铁路沿线，每个段管辖范围往往延伸上百公里，而邻站之间距离仅10余公里，一条铁路线上通信资源往往很有限，如采用星状拓扑结构，不仅占用很多通信资源，而且需要增加线路中继；如果采用总线结构，虽然占用资源较少，但仍需要增加线路中继。

信号微机监测系统的网络结构是采用串联加环路的方式实现的，即一条线路上的各站仅需要一条通道，该通道站站开口，将沿线各站串联在一起，线路末端站再增加一条通道至电务段，使网络成环。

网络上传输的数据到达某个站后，由该站路由器对数据的传输进行路由选择，确定最佳传输路径并将数据传递给下一站，站站接力，一直到达目的地。

采用先进的现场总线（CAN）技术、传感技术和计算机网络通信技术、数据库及软件工程技术，监测并记录信号设备的主要运行状态，为铁路电务部门掌握设备运用质量和故障分析提供科学依据，是面向用户的开放性和模块化设计的系统。

利用微机高速信息处理能力，进行实时监测、故障诊断、自动分析；利用微机大规模信息存储能力，进行数据处理、记忆存储、回放再现。利用微机联网能力，加强调度指挥、故障处理、集中管理。

信号微机监测系统具有自诊断功能。能在信号设备运行的全部时间内监测运行状态和质量特性，全天候实时或定时对主体设备进行参数测试、存储、打印、查询、再现；能监测信号设备主要电气性能，当电气性能偏离预定界限时及时报警；能发现信号故障和故障预兆，为防止事故、实现信号设备预防维修提供可靠信息。进行实时监测、数据处理、故障诊断，从而大幅度提高了信号系统的安全性。

信号微机监测系统具有自记忆功能。记忆、存储信号设备的运行过程，并通过逻辑智能判断，有利于捕捉瞬间故障和间歇故障，克服“疑难杂症”，提高信号系统的可靠性；通过历史回放，为进行事故分析提供重要的手段和依据。

信号微机监测系统设备具有网络诊断管理和维护功能，可以实现电务段、分局、路局和铁道部的全路联网。加强生产指挥，便于指导维修，实现科学管理。

随着铁路网络规模的不断扩大，随着信息因特网技术的迅速发展，信号微机监测系统作为管理维修的主要设备，将向智能化、网络化方向不断完善和发展，并将同调度监督系统和运输信息管理系统汇接整合，更好地为铁路运输服务。

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编辑：李春娟

第三篇：山西电网通信电源蓄电池在线监测系统

山西电网

通信电源蓄电池在线监测系统

技 术 方 案

杭州高特电子设备有限公司

2011年11月

目录 项目背景...................................................................................................................................1 1.1 1.2 2 系统建设意义...............................................................................................................1 系统建设目标...............................................................................................................2

总体方案...................................................................................................................................3 2.1 2.2 系统网络结构...............................................................................................................3 系统功能结构...............................................................................................................3 系统组成...................................................................................................................................5 3.1 3.2 3.3 系统主机.......................................................................................................................5 蓄电池监护模块...........................................................................................................5 恒流放电模块...............................................................................................................5 系统功能...................................................................................................................................6 4.1 4.2 功能特点.......................................................................................................................6 系统功能描述...............................................................................................................7 系统技术特点.........................................................................................................................10 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 整体功能.....................................................................................................................10 全面的蓄电池维护.....................................................................................................10 灵活性与可扩展性.....................................................................................................11 可靠性与安全性.........................................................................................................11 系统经济效益.............................................................................................................11 系统管理分析软件.................................................................................................................11 1 项目背景

山西省全省通信电源系统现有1000多个站点，已能够满足贵局的日常运作、生产，但是由于没有完善的监控管理系统，使得变电站变得分散，难以管理。在变电站中，蓄电池作为备用电源在系统中起着极其重要的作用，面对随时会因交流市电或其他事故状态，蓄电池是负荷的唯一能源供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其它重大运行事故。所以建立统一的、实时的智能变电站蓄电池在线监测管理系统组网是保证系统运行安全的首选。

目前各个行业广泛使用到的阀控式铅酸蓄电池（VRLA）俗称“免维护”蓄电池，它的应用大大减少了开口式铅酸蓄电池繁琐复杂的维护工作，然而，其“免维护”的优点，正是运行管理的缺点和难点。除了正常的使用寿命周期外，由于电池本身的质量如材料、结构、工艺的缺陷及使用不当等问题导致一些蓄电池早期失效的现象时有发生。所谓“免维护”仅仅指无需加水、加酸、换液等维护，而日常维护仍是必不可少的，开口式铅酸蓄电池运行检测维护方法已不再适用于阀控式铅酸蓄电池，这就对蓄电池测试设备提出了新的要求。因此在提高蓄电池性能、减少维护工作量的同时，如何快捷有效地检测出早期失效电池、预测蓄电池性能变化趋势已成为蓄电池运行管理的重中之重，这对无人值守变电站、通信机房中尤为重要。

1.1 系统建设意义

 为蓄电池组现场维护方法提供了最为全面、综合的解决方案，为贵公司后续开展蓄电池组监测维护标准的建立提供了参考依据。 通过智能变电站蓄电池在线监测管理系统的实施，为巡检人员提供了一个能够随时随地获取蓄电池组的运行状态的强大工具，以往只能通过看、听、摸或通过万用表逐个测量电压的手段来对蓄电池状况进行感观判断，现在则可以随时查阅电池的电压、电流、均差（电池离散度）、温度等，必要时还可以通过动态放电测试蓄电池组的内阻数据，有效了解蓄电池运行状况。 安装在现场的恒流负载模块（220KV以上变电站）可直接进行远程核对性容量测试，省略了以往核容试验时烦琐的接线工作（约1～2个工时），不仅降低了工作人员的劳动强度，同时大大的提高了工作效率和工作安全性。 把连续的、相互关联的各种蓄电池信息（浮充电压、核对性放电测试数据、充电曲线等），通过概率统计学、模糊数学和人工神经网络等数学方法，形成了完整的、综合的电池失效数学分析模型，提前预知电池性能和失效状态。 通过内部均衡回路，对失效电池进行定期活化，调整整组电池一致性，增加电池使用寿命。

随着系统的长期运用可逐渐将平时工作中蓄电池定期检修转变为状态检修、主动检修，降低检修风险和检修成本，为提高蓄电池的日常维护做好准备。1.2 系统建设目标

（1）实现各蓄电池组的智能网络化集中监控与管理：

 蓄电池维护与管理的智能化、信息化、网络化；  为蓄电池的维护工作带来良好的管理监测手段；  实现了省局、市局相关部门对蓄电池运行状况的及时掌握，便于采取维护措施；

 采用先进的检测技术，采集精度高；同时，实现蓄电池测试过程中的自动化，节约人力物力；

 建立良好蓄电池的运行维护机制，同时对蓄电池的性能健康状态进行及时诊断，以发现蓄电池劣化、失效的趋势。

（2）蓄电池失效判断数学模型的建立

 蓄电池失效判断数学模型将给蓄电池维护带来新的高效的维护手段，大大节约维护时间；

 维护人员能预知蓄电池性能的变化趋势，提前作出维护处理，从而能够避免重大事故的发生，为电力系统的安全运行提供有效的管理手段。

（3）建立多元化的蓄电池维护方案

 为蓄电池维护人员带来丰富的维护手段，从不同角度判断蓄电池的性能；  为提前判断蓄电池终止寿命和蓄电池的更换提供科学依据。2 总体方案

2.1 系统网络结构

图 系统网络连接拓扑图

2.2 系统功能结构

本次通信电源智能蓄电池组监测系统主要分为变电站现场监测层，传输网络层，市局应用平台，省局应用平台，通过四个层面上的功能开发和集成，完成对用户通信电源蓄电池监控以及实现山西省省局对各市局数据的实时查询分析的实际需求。

 现场监测层：

主要实现蓄电池组在线监测设备数据的采集，整理，分析，各类在线监测系统采用总线式的分层分布式结构，这种结构有良好的抗干扰性、可扩展性和整体性能。在线监测设备主要实现被监测设备信息参数的采集、信号调理、模数转换和数据的预处理功能。

 传输网络层：

传统变电站设备信息数据采集，大都采用独立数据网络通信通道，或现场采用RTU方式，设备数据先由现场RTU进行数据解释，然后再由RTU整合其他设备信息后利用同一网络通道实现数据远程传输，最后由计算机软件提取各类设备信息，进行独立的数据发布。

而在本系统中采用的控制主机自带通讯协议，可以直接进行数据的传输，控制主机将在线自动监测到的单体电池电压，电池组端电压，充放电电流，温度等各项参数，实时显示数据并存贮，同时将电池信息通过以太网传输实时上传数据到远程监控计算机，通过配套的管理分析软件对数据进行分析，并进行WEB发布。

 市局应用平台：

市局应用平台包括【数据采集分析平台】和【数据发布应用平台】。

服务器数据采集分析平台通过配套数据采集软件通过以太网发送通讯命令，服务器采集平台接收和处理回送的设备运行状态信息数据，进行数据规约解释、分析，并将处理后的设备信息数据送入实时数据库。

数据发布应用平台对存入数据库的各类设备数据提供详细的分类处理、WEB查询、监测管理等功能，实现分析数据的处理、显示和WEB发布，等待信息处理单元查询，或供其它系统调用，并提供故障报警和友好的人机交互管理界面。工程维护人员和专业技术人员通过客户端IE浏览器即可查看各直流电源系统各设备的实时运行状态和历史运行数据，实现对设备状态的网络化远程监测管理。

 省局应用平台：

省局应用平台可通过WEB访问的形式对各市局的数据进行查询和分析。3 系统组成

3.1 系统主机

构架：数据处理器 + 下行串口通道 + 大屏幕LCD全中文显示器 + 上行串口通道。下行串口通道通过RS485向下访问各蓄电池监测模块，进行数据（电压、电流、内阻）采集，同时对模块进行管理。数据处理器对数据进行解压、存储管理、数值计算、性能分析及报警处理，处理后的数据一部分送往LCD显示屏进行显示，另一部分由上行串口通道发送至协议处理器进行处理。

图： 监控主机

3.2 蓄电池监护模块

采集模块组：由蓄电池组监护模块组成，紧凑合理，各模块前后采用隔离技术绝缘性能好，可靠性、安全性高。每一个模块可对27节电池进行电压采集，可连接一路电流传感器和一路温度传感器，电压采集模块之间及与监控主机之间采用RS485连接。

3.3 恒流放电模块

本次通信电源220KV以上的变电站需实现远程放电功能，故配备恒流放电模块，以0.1C10放电电流核对性放电，测试电池容量。采用强制风冷的方式，无明火，安全可靠，出现单体电池电压低于设定值，放电时间、容量到达设定值，交流失电等情况之一，设备自动停止放电。系统功能

4.1 功能特点

本系统集电池测量、电子、计算机控制等多项技术的综合成果。具有如下特点：（1）系统组成：监控主机、蓄电池组监护模块、放电模块、服务器。

（2）在线自动监测单体电池的内阻、电压，蓄电池组组端电压、充放电电流和温度，数据采集快速准确，可记录蓄电池充放电过程每一瞬间的变化，保证对蓄电池性能的准确判别。

（3）远程核对性放电，测量蓄电池组容量，放电过程各项参数、曲线全程显示。（4）采用“四线制”内阻测试法，准确可靠。

（5）可在线实现对单体电池电压均衡调节功能，对单体电池进行充放电活化维护，延长蓄电池的使用寿命。

（6）放电保护：出现单体电池电压低于设定值，放电时间、容量到达设定值，交流失电等情况之一，设备自动停止放电。

（7）多种故障报警功能：内阻超限、电压超限、温度超限、电压均差值超限等，报警阀值自由设定。

（8）自动存储报警信息及单体电池内阻、电压、充放电电流、温度、核对性放电数据等。（9）系统具有自检功能，当系统出现故障时，除给出故障信号报警提示外，不影响直流系统的正常运行，保证系统的可靠性。

（10）支持多种程序升级方式：远程升级、现场USB升级等。

（11）模块化构架，组合模式灵活，可满足对任意数量蓄电池监控的要求。

（12）设备安装、调试、维护简便，各蓄电池组监护模块前后采用隔离技术，安全性、可靠性程度高。

（13）具有多种通讯方式：LAN、RS232、RS485等，以适合不同系统的通讯要求。（14）配备完善的计算机管理分析监控软件，具有强大的数据处理功能，采用先进的蓄电池专家诊断数学模型，对蓄电池的多项测量结果进行综合计算分析，准确判别蓄电池性能。

（15）实时数据查询功能、历史数据查询功能、报警数据查询功能、运行参数设置功能。（16）用户可自由设定月报、季报、年报时间间隔。输出报表格式包括：数据表格方式（分类显示电压、内阻）、曲线方式、柱状图方式等。

4.2 系统功能描述

1)在线监测功能

系统通过现场设备实现对单体电池电压、内阻、核对性容量测试值、电池组组端电压、充、放电电流、环境温度等各项数据的采集。现场或后台同时显示、超标报警、存贮及后台通讯。实现在线自动监测每节电池电压，电池组端电压、充放电电流、环境温度等各项参数,实时存储数据。2)蓄电池内阻在线测试

独有的四线制方式在线测试电池内阻，保证了测量精度，减少了人工测试的误差。

四线制方式：即对同一节蓄电池，采用电压采样线（2根）与放电线（2根）分开的方式，从而避免了放电过程中因电流较大产生的线压降影响到内阻测试的精度。测试过程在线、自动进行，无需脱离系统，测试周期自由可设。

由于在VRLA蓄电池组监护模块电路中采用了软硬件的滤波措施，可有效的滤除充电机纹波对内阻测试的影响，保证了蓄电池在线内阻测试的准确性、一致性和重复性。3)蓄电池在线均衡维护功能

均衡技术采用间歇式优先充电的双闭环控制模型，内部采用固态开关而非触点继电器，无拉弧、无明火、寿命长。每个模块分散并联安装在每节蓄电池上，实现长期在线动态均衡，利用开关电源技术，以能量转移方式将高电压电池的电量转移到低电压电池，电量转移是双向并行进行，即任何一节高电压电池的电量，都可以同时并行转移到任何一节低电压电池，从而达到电池电压均衡。原理如下图：

电压均衡维护的原理

4)蓄电池组容量测试功能

系统通过现场配置的专用放电模块，采用行业标准DL/T 724－2000，对蓄电池进行0.1C10核对性放电，测试电池组的实际容量。同时该模块可实现对电池电压动态放电测量每节电池负载能力，瞬间判断电池特性。5)蓄电池失效判断数学模型判断电池性能变化趋势

大量的电池运行数据统计表明，电池电压的变化与电池性能变化有相关性。

经验告诉我们，随着电池使用时间的增加，电池性能不断劣化，电池容量不断下降，而此时电池电压的离散性也会变得愈来愈大。这是不容置疑的，也是有理论依据的。找出其中规律，并以一种可用的数学模型表达，即可成为可用的电池测试分析手段。

基于以上经验，我们对大量的电池组运行数据进行了长时间的跟踪分析，证明了这一规律的存在，并在此基础上我们建立了分析的数学模型。

电池失效数学模型的判定依据有以下几点：

1)伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的电池电压离散度将逐步变大； 2)伴随着电池性能的劣化，该电池相对于整组电池的电池电压离散度将逐步变大； 3)伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的内阻值将逐步变大；

4)伴随着电池性能的劣化，该电池的充放电曲线电压之差相对于电池组其它电池的值将逐步变大。

显然，面对不断采集到的大量电池电压数据，要快速分析这些数据，理出有用的信息是非常复杂的，并非可以通过简单的函数关系计算所能得到。

在电池失效分析数学模型中，我们采用了模糊数学和人工神经网络的诊断原理，以一种非线性处理方式，以某种拓扑结构对各种数据进行关联，并得出判断结论。其最大特点就是它的自适应功能，网络权值可以通过学习算法不断地调整，从而不断提高判断的精度。一般通过3-6个月的数据积累，模型即可给出分析结果，随着时间增加和测试结果的反馈，模型将不断学习改进，分析精度也会得到提高。

在本系统软件中，集成了电池失效分析数学模型，因而为电池的失效预测和电池容量估算提供了有效手段。较之现在单一的测试电导或测试电压，而相互数据没有关联，模型提供的分析更完善，更有效，更准确。

6)完善的软件功能

现场设备将电池信息（数据）通过以太网传输方式，实时上送数据到远程监控计算机，实时监控蓄电池组的运行状态及任意时刻电池的各项参数、曲线；通过配套的管理分析软件和蓄电池失效判断数学模型对数据进行分析、处理，判断电池现有性能以及性能的变化趋势；丰富的报表服务功能，可生成Excel和Word等文档格式的报表；友好的人机交互管理界面，运行维护人员通过IE浏览器即可察看各变电站蓄电池组的实时运行信息及历史运行数据，实现对现场直流系统蓄电池组的远程在线监测管理。7)多种故障报警功能

电压超限、温度超限、电压均差值超限等，报警阀值自由设定；系统支持声光报警，故障报警可采用短信息提示提示用户等功能。8)远程核对性放电功能（选配）

通过远程核对性放电系统，减少现场接线工作，节省人力物力，大大提高作业安全。放电模块可配合远程动态放电控制器使用，在现场无人但需要远程控制放电时，后台发送放电命令给放电模块，放电模块输出电压启动远程动态放电控制器（目的在于断开控制母线HM+到蓄电池组正极的流向，但是蓄电池组正极到控制母线HM+的流向仍然接通）然后放电模块才开始启动远程放电。如果放电过程中发生控制母线失电，电池会迅速通过远程动态放电控制器给负荷供电，保证系统安全。

远程核对性放电接线示意图： 系统技术特点

5.1 整体功能

系统实现对各变电站直流系统设备信息的采集，分析，并通过统一发布平台进行发布。

 在局域网内实现对蓄电池组数据（组端电压、各单体电压、组电流、温度、核对性放电容量数据、内阻测试等）的采集；  在线自动定期测试蓄电池内阻，可设测试周期；

 蓄电池性能分析专家诊断模型具有自主知识产权并获得专利证书，通过模型诊断分析，输出各电池的容量、寿命预估，准确判断电池性能，并给出各电池的维护建议；

 数据发布基于IE浏览器，采用B/S构架，支持多用户同时访问；  数据采集基于SQL SRVER数据库，采用C/S构架。

5.2 全面的蓄电池维护

 实时以表格、曲线、柱状图等形式显示电池电压、电流、温度、容量，平均电压、内阻等；

 实现蓄电池组就地核对性容量测试功能；

 实现根据平时蓄电池组浮充电压、内阻、电池均差、及离散性参数建立电池组性能评判的智能分析模型，并实时分析各单体电池的性能状况； 5.3 灵活性与可扩展性

产品设计模块化，使整个系统连接非常方便，且可灵活调整、扩展，可监管不同种厂家的蓄电池。既减少了安装调试的工作量，又大大提高了系统的安全性和可靠性。

系统组合模式非常灵活，可以实现大数量电池的数据监测（如，二组240节电池组），同时由于各模块已实现同步采集，实现了电池电压采集的高速和同步。

5.4 可靠性与安全性

硬件系统平台具有可行的高可靠性方案；

具有系统冗余再备份方案；

应用软件具有高可靠性方案；

系统具有完整的数据、主机、网络、应用、管理的安全设计方案；

自动停止放电保护：当单节电池电压低于设定值、到达设定的放电时间或容量、交流失电等，设备自动停止放电；

多种故障报警功能：电压超限、温度超限、电压均差值超限等，报警值自由设定。

5.5 系统经济效益

本系统可以根据用户要求，增加采集模块和放电模块，即使增加电池数量和电池容量，而增加的费用也只是少量模块的费用，从而有效的降低了系统的投入成本，且易于系统升级改进。系统管理分析软件

通过智能蓄电池组在线管理系统对电池组的各项参数进行采集，采用以太网传输手段，将数据实时上送，集中存储到远端数据接收服务器中，通过应用程序进行数据分析统计、故障报警，并提供友好的人机交互管理界面，运行维护人员通过IE浏览器即可察看各变电站蓄电池组的实时运行信息及历史运行数据，实现对现场直流系统蓄电池组的远程在线监测管理。后台管理界面举例：（1）系统登陆：

（2）现场蓄电池状态信息界面：

蓄电池状态信息界面

（3）蓄电池运行监测界面：

蓄电池运行监测界面

上图为蓄电池组实时运行状态的曲线和报表图，可以通过右边下拉菜单分别选择蓄电池组浮充电、核对性放电、内阻测试界面的信息，也可以通过左边的的选择项，分别选择电流、温度、容量、组端电压、平均电压、单体电池电压、均差电压的实时/历史曲线和柱状图，并在对应的界面打印数据表格或导出到Excel文档，便于用户分类管理和保存。

蓄电池运行监测数据表格（4）蓄电池充放电记录

蓄电池放电记录曲线

蓄电池放电记录表格（5）蓄电池内阻分析

蓄电池内阻查询可查询内阻报表和内阻的柱状图，如下图：

蓄电池内阻测试结果查询界面

（6）蓄电池性能分析

性能分析主要显示蓄电池失效判断数学模型中的分析结果，默认显示所有电池性能棒图，可通过单选按钮显示最近一次动态放电内阻榜图，如下图：

蓄电池性能分析图

蓄电池内阻分析图

点击上图中的任一节电池棒图可链接到该节电池的历次动态放电内阻图和最近一次核对性放电电压曲线图和预估容量值。界面如下图所示：

蓄电池内阻分析与核对性放电曲线比较图（7）远程内阻测试控制

该动能主要用于用户手动启用远程控制内阻测试，如下图：

远程内阻测试控制界面

（8）历史报警记录查询

蓄电池历史告警记录（9）相关报表输出举例

变电站蓄电池运行月报

根据DL/T 724-2000要求，每月对蓄电池组可自动生成运行月报，为电池维护提供依据。核对性放电后，可通过如下界面查询放电曲线，并可生成WORD格式的放电报表，如下图所示：

蓄电池放电测试报告 点击下图中的“生成报表”按钮，即可生成WORD格式的放电实验报告。

蓄电池放电测试报表

7.技术服务范围和程度 7.1技术服务

（1）服务响应时间

服务时间主要是针对设备或系统运行过程中发生故障时的响应时间。售后服务电话响应：每周七天，每天24小时；

问题解答响应：电话由专人负责接听，对产品运行咨询和故障问题应立即给出分析和解答，并给出解决方案，对确有困难的，必须在1小时内给予明确的分析判断及解决方案的答复；

派员处理响应：对确认需要派员服务的，白天在8小时内做出响应，晚上接到电话在12小时内做出响应，并给出明确的执行计划；

故障处理时间：上门响应时间为24小时以内，48小时修复。（2）长期技术支持 本公司将长期为业主提供免费的、详细的技术支持，以确保用户及时获得所需的增值服务。技术支持有以下几种形式：

1）首先拔打本公司的售后服务热线：（0571）88864414。然后提供以下信息：用户单位名称、联系电话、E-mail地址、需要的支持的项目和内容。2）如果本公司的工程师能够在第一时间内找到解决的方法，会立刻给用户以详细的回答。针对客户在系统运行中出现的故障，工程师认为通过电话热线无法解决问题，就会根据客户的要求提供现场技术支持服务。现场技术支持包括故障诊断、提交解决方案、系统参数恢复、重装系统等服务。

3）用户可以通过E-mail给本公司的工程师提出技术的要求。本公司的技术支持的电子信箱是：support@china-gold.com，请在E-mail的主题一栏中注明“技术支持”。

4）如果厂家有新的产品或技术资料，本公司会通过最快的途径送达用户。5）本公司将定期为用户举办产品使用专题技术培训及其他技术交流会议。7.2培训服务承诺

本公司提供对业主维修、操作等有关人员的培训。通过培训使受训的业主技术人员能够对蓄电池在线监测装置及蓄电池放电装置有效地进行操作和维护。

因本公司原因导致培训不能按期完成，或原有的设计需要改变，业主有权要求重新进行培训，所有费用由本公司承担。

1、操作培训

对用户的操作技术人员进行培训，通过培训，使受培训人员了解系统运行构成及功能，掌握蓄电池在线监测装置及蓄电池放电装置的各操作界面，能在日常和紧急情况下有效地操作和使用设备，保证设备所有的测试功能在运行过程中一直处于良好状态。因此，学员应要求是未来的设备操作人员。

2、维护培训

对用户的设备维护技术人员进行培训，通过培训，使受培训人员能够熟悉设备的构成和技术特点，掌握设备各类状态参数，掌握系统的特点、维护重点、技术难点、维修方法，了解设备的安装、调试和其中问题的处理，直接了解工程实施过程中的实际情况等。

3、现场培训

本公司为业主的维护、操作等有关人员安排1次集中的现场培训。该培训内容主要包括正常操作程序、一般故障修复和紧急情况下的处理方法。

现场培训由本公司人员负责。如授课时需用到常用教学设施，本公司将至少提前15天通知业主准备，而任何特殊的工具和测试设备由本公司准备。地点施工现场，培训人员由业主根据需要确定。

另外，在设备测试、调试过程中，本公司技术人员将随时对业主技术人员进行技术指导，解决技术疑问，并共享设备测试与维护经验。

通过多年的努力，本公司在变电站设备状态监测和蓄电池监测技术领域已取得领先地位，为用户提供了完备可靠的维护方案，产品已在全国范围内得到了广泛的应用，其优良的性能和完善的服务体系一直为众多用户所认同。我们相信，我们的技术、产品和服务将使用户满意和受益。

杭州高特电子设备有限公司 电话：0571-88883356，*** 邮箱：gold@china-gold.com 网址：www.xiexiebang.com 地址：杭州市西湖区益乐路223号银江科技产业园B座5～6楼 邮编：310012

第四篇：电源系统中防雷原理与保护措施

电源系统中防雷原理与保护措施

雷电由高能的低频成份与极具渗透性的高频成份组成。其主要通过两种形式，一种是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备。绝大部分雷损由这种感应而引起。对于电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的巨大耦合能量。

雷电防护基本原理

雷电及其它强干扰对通信系统的致损及由此引起的后果是严重的，雷电防护将成为必需。雷电由高能的低频成份与极具渗透性的高频成份组成。其主要通过两种形式，一种是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备。绝大部分雷损由这种感应而引起。对于电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过以下三个通道所产生的瞬态浪涌。金属管线通道，如自来水管、电源线、天馈线、信号线、航空障碍灯引线等产生的浪涌；地线通道，地电们反击；空间通道，电磁小组的辐射能量。

其中金属管线通道的浪涌和地线通道的地电位反击是电子信息系统致损的主要原因，它的最见的致损形式是在电力线上引起的雷损，所以需作为防扩的重点。由于雷电无孔不入地侵袭电子信息系统，雷电防护将是个系统工程。雷电防护的中心内容是泄放和均衡。

泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，并且应符合层次性原则，即尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地；层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。防雷保护区又称电磁兼容分区，是按人、物和信息系统对雷电及雷电电磁脉冲的感受强度不同把环境分成几个区域：

LPZOA区，本区内的各物体都可能遭到直接雷击，因此各特体都可能导走全部雷电流，本区内电磁场没有衰减。LPZOB区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区电磁场没有衰减。LPZ1区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流往各导体的电流比LPZOB区进一步减少，电磁场衰减和效果取决于整体的屏蔽措施。

后续的防雷区（LPZ2区等）如果需要进一步减小所导引的电流和电磁场，就应引入后续防雷区，应按照需要保护的系统所要求的环境区选择且续防雷区的要求条件。保护区序号越高，预期的干扰能量和干扰电压越低。在现代雷电防护技术中，防雷区的设置具有重要意义，它可以指导我们进行屏蔽、接地、等电们连接等技术措施的实施。

均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器（防雷器）组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位，这些导电部件也包括有源导线。通过这个完备的电位补偿系统，可以在极短时间内形成一个等电位区域，这个区域相对于远处可能存在数十千伏的电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不存在显著的电位差

雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。

防雷器的作用及技术参数

防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，雷电防护尤其在防雷整改中，基于防雷器防护方案是最简单、经济的雷电防护解决方案。防雷器的主要作用是瞬态现象时将其两端的电位保持一致或限制在一个范围内，转移有源导体上多余能量。

进入地下泄放，是实现均压等电位连接的重要组成部分。防雷器的一些主要技术参数：额定工作电压、额定工作电流，特批串并式电源防雷器的载流量。通流能力，防雷器转移雷电流的能力，以千安为单位，与波开开式有关。防雷器在功能上可分为可防直击雷的防雷器和防感应雷的防雷器。可防直击雷的防雷器通常用于可能被直击雷击中的线路保护，如LPZOA区与LPZ1区交界处的保护。用10/35μs电流波形测试与表示其通流能力。防感应雷的防雷器通常用于不可能被直击雷击中的线路保护，如LPZOB区与LPX1区、LPZ1区交界处的保护。用8/20μs电流波形测试与表示其通流能力响应时间，防雷器对瞬态现象起控制作用所需的时间，与波形性质有关。残压，防雷器对瞬态现象的电压限制能力，与雷电流幅值及波形性质有关。

防雷器的选用

基于防雷器的防护想要取得理想的效果，应注重“在合适的地方合理地装设合适的防雷器”。

进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配情况如下：约有50%的雷电流经外部防雷装置泄放入地，另有50%的雷电流将在整个系统的金属物质内进行分配。这个*估模式用于估算在LPAOA区、LPZOB区和LPZ1区交界处作等电位连接的防雷器的通流能力和金属导线的规格。该处的雷电流为10/35μs电流波形。在各金属物质中雷电流的分配情况下：各部分雷电流幅值取决于各分配通道有的阻抗与感抗，分配通道是指可能被分配到雷电流的金属物质，如电力线、信号线、自来水管、金属构架等金属管级及其它接地，一般仅以各自的接地电阻值就可以大致估算。在不能确定的情况下，可以认为接是电阻相等，即各金属管线平均分配电流。

在电力线架空引入，并且电力线可能被直击雷击中时，进入建筑物内保护区的雷电流取决于外引线路、防雷器放电支路和用户侧线路的阻抗和感抗。如内外两端阻抗一致，则电力线被分配到一半的直击雷电流。在这种情况下必须采用具有防直击雷功能的防雷器。

后续的*估模式用于*估LPZ1区以后防护区交界处的雷电流分配情况。由于用户侧绝缘阻抗远远大于防雷器放电支路与外引线路的阻抗，进入后续防雷区的雷电流将减少，在数值上不需特别估算。一般要求用于后续防雷区的电源防雷器的通流能力在20kA（8/20μs）以下，不需采用大通流能力的防雷器。

后续防雷区防雷器的选择应考虑各级之间的能量分配和电压配合，在许多因素难以确定时，采用串并式电源防雷器是个好的选择。串并式是根据现代雷电防护中许多应用场合、保护范围层次区分等特点提出的概念（相对于传统的并式防雷器而言）。其实质是经能量配合和电压分配的多级放电器与滤波器技术的有效结合。串并式防雷有如下特点：应用广泛。不但可以按常规进行应用，也适合保护区难以区别的场所。感生退耦器件在瞬态过电压下的分压、延迟作用，以帮助实现能量配合。减缓瞬态干扰的上升速率，以实现低残压与长寿命以及极快的响应时间。

防雷器的其它参数选择取决于各个被保护物所在防雷区的级别，其工作电压以安装在引电路中所有部件的额定电压为准。串并式防雷器还需注意其额定电流。

影响电子线雷电流分配的其它因素：变压器端接地电阻降低将使电子线中分配电流增大。供电线缆的长度的增加将使电力线中分配电流减少，并使几要导线中有平衡的电流分配。过短的电缆长度和过低的中性线阻抗将使电流不平衡，从而引起差模干扰。供电线缆并接多用户将降低有效阻抗，导致分配电流增大，在连成网状的供电状态下，雷临时性流主要流入电力线，这是多数雷损发生在电力线处的原因。

防雷器的安装

电源线应实现多级防护，多级防护是以各防雷区为层次，对雷电能量的逐级减弱（能量分配），使各级限制电压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内（电压配合）。在下列情况下，多级防护成为必须：某一级防雷器失效或防雷器某一路失效。防雷器的残压不配合设备绝缘强度，线缆在建筑物内长度较长时。

几乎所有情况下的线缆防护，至少应分成两级以上，同一级防雷器还可能包含多级保护（如串并式防雷器）。为了达到有效的保护，可在各防雷区界面处设置相应的防雷器，防雷器可针对单个电子设备，或一个装有多个电子设备的空间，所有穿过通常具有空间屏蔽的防雷区的导线，在穿过防雷区界面同时接有防雷器。另外，防雷器的保护范围是有限的，一般防雷器与设备线路距离超过10m以后将使防护效果劣化，这是因为防雷器和需要保护的设备之间的电缆上有反射造成的振荡电压，其幅值与线路长度、负载阻抗成正比。

在使用电源防雷器的多级防护中，如果不注意能量分配，则可能引入更多的雷电能量进入保护区域。这要求防雷器应根据前述*估模式选择。一般防雷器都有通过雷电流越大，残压越高的特点，通过能量分配后未级防雷器流过的雷电流极小，有利于电压限制。注意，不考虑电压配合而仅仅选择低响应电压的防雷器作末级保护是危险的。

实现能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。线缆本身的感抗有一定的阻碍埋电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。一般要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，适??缆之内的情况。线缆上分支线路的长度对线缆要求长度有影响，当保护地线与被保护线缆有一定距离（>1m），这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦的地方，可利用专门的退耦器件，这时无距离要求。

退耦器件是实现能量分配与电压配合的重要措施，以下几种材料可作为退耦器件：线缆、电感和电阻。

串并式电源防雷器为退耦器件的防雷器组合形式，适合于各种场合的应用。

在某些极端情况下，装上防雷器反而会增加设备损坏的可能，必须杜绝；这类情况发生。防雷器保护几条线，其中一条线上的防雷器失效或响应速度过慢。这可能使共模干扰转化为差模干扰而损坏设备。这要求必须实施多级防护及注意防雷器的维护。不考虑防雷保护区、能量配合及电压分配而随便安装防雷器，比如仅仅在设备前端装设一只防雷器，由于没有前级保护，强大的雷电流将被吸引到设备前端，致使防雷器残压超过设备绝缘强度。这要求防雷器必须按层次性原则安装。

在另外的一些情况下，错误的安装将使设备得不到有效保护。过长的防雷器连接线、防雷器工作时，连接线上由感抗引起的电压将极高，加在设备上的仍会危险电压，这个问题在末级防雷器的应用中更加明显。解决这个问题的方法是采用短的连接线，也要以采用两要以上分开的连接线以分担磁场强度，减少压降，单线加粗连接线是没有什么效果的。必要时可通过改变被保护线的布线，使其靠近等电位连接排（接地点）以减少连接线长度。

防雷器输出线和输入线、接地线靠近、并排敷设。这种情况对串并式防雷器的影响比较严重。当串并式电源防雷器的输出线（已保护的线）和输入线（未保护线）、地线靠近敷设，会使输出线内感应出瞬态浪涌，虽然其强度较原来小，但仍可能是危险的。解决这个问题的方法是将输入线、地线与输出线分开敷设或垂直敷设，尽量减少并行敷设的长度，拉开敷设的距离。

防雷器接地线没有与被保护设备的保护地相连，即采取单独的防雷接地。这将使被保护线与设备保护地之间在瞬态时存在危险电压，解决这个问题的方法是防雷器的接地应与设备保护地相连。

本文转自1.80英雄合击：http://www.xiexiebang.com

第五篇：高速铁路与铁路信号(四)

高速铁路与铁路信号

（四）【字号：大 中 小】

时间：2012-1-20来源： 中国通号网作者：傅世善阅读次数：1768

信息传输系统的选择车地信息传输系统的方式

列控系统有两大基本要素：列车运行控制方式与车-地信息传输方式。列控系统往往以两者之一来命名，例如，“基于准移动闭塞的列控系统”或“基于无线通信的列控系统”。

车-地信息传输方式是列控系统最基本的技术特征之一，车-地信息传输方式往往决定了列控系统的设备构成、功能和技术水平。

在高速前期研究时，分析了各国高速铁路列控系统采用的信息传输系统，车地间传输媒介主要包括以下几种方式，有的列控系统仅用一种传输媒介，有的列控系统以一种为主，辅以其他方式。

1.1 轨道电路

列控系统信息基于轨道电路传输是传统方式，有多信息与数字化轨道电路两类。

TVM300系统在1981年投入使用，采用无绝缘轨道电路UM71，地对车的信息传输容量仅有18个，速度监控是滞后阶梯式的。

TVM430 系统在1993 年投入使用。当时列车速度已达320km/h，采用数字化的无绝缘轨道电路U M2000，车地间的信息传输数字编码化，速度监控方式改为分级速度曲线控制模式。、日本于1964 年开通了世界上第一条高速铁路，采用基于有绝缘轨道电路的列控系统ATC，速度监控方式为超前阶梯式，制动方式是设备优先的模式。从1991 年日本开始试验和运用基于数字式轨道电路的数字列控系统I-ATC。

1.2 轨道电缆

德国鉴于国情采用钢枕，不用轨道电路，以计轴设备实现列车位置检查，德国列控系统LZB采用轨道电缆实现了列控系统的双向信息传输。

1.3 点式设备

利用点式设备提供列控系统信息传输通道的方式已经广泛采用。点式设备主要包括点式应答器和点式环线两种。

在欧洲ETCS2 级标准中主要提供列控系统的辅助信息，如里程标、线路数据、切换点等；在欧洲ETCS1级标准中利用点式设备提供全部控车信息。

1.4 无线传输

欧洲列控系统ETCS2及ETCS3 级技术标准明确利用GSM-R无线系统进行列控信息车地双向传输。无线传输具有信息量大、双向传输、通用及兼容性强等特点。CTCS对信息传输系统的选择

CTCS规范中各应用等级均采取目标距离式，各应用等级是根据设备配置来划分的，其主要差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源。

CTCS-0级的控制模式是目标距离式，它在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。CTCS-1级的控制模式为目标距离式，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。在车站附近增加点式信息设备，传输定位信息，以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

CTCS-1级与CTCS-0级的差别在于全面提高了系统的安全性，是对CTCS-0级的全面加强，可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。

CTCS规范中对CTCS-2级的总体描述为：“CTCS-2级，是基于轨道传输信息的列车运行控制系统，„„” 应用等级CTCS-2级标准的规定是比较宽的，基于轨道传输信息的列车运行控制系统可以是多样的，例如，基于数字轨道电路的列控系统。但当时国内研究的数字轨道电路尚不成熟，又不愿受制于国外公司，于是铁道部组织研究了一种基本符合CTCS-2级标准的列控系统：基于ZPW-2000A型轨道电路和应答器进行车地

间信息传输的列控系统，以后该列控系统就直接称为CTCS-2级列控系统，第6 次铁路大提速中装备了CTCS-2级列控系统。

CTCS-2级列控系统是结合国情构思的，它的构成是当时历史背景下最佳和最实际的选择：当时ZPW-2000A型无绝缘轨道电路具有自主知识产权，已经作为统一的轨道电路制式推广使用，用其构成CTCS-2 级列控系统更有把握，更便于与既有信号系统兼容。充分发挥ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路18个信息的作用，目标距离（移动授权凭证）由轨道电路进行连续信息传输，线路数据由应答器提供，构成了点连式的列控系统。系统具有自主知识产权：采用了具有自主知识产权的ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路；采用通用设备的欧标应答器；列控中心由中国自主研发，符合欧洲标准；车载信号设备也符合欧洲标准，通过引进设备实现技术引进，最终实现国产化。

CTCS-3级是基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统，它可以叠加在既有干线信号系统上。轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输，行车许可由无线闭塞中心产生，通过无线通信系统传送到车上。CTCS-3级选择基于无线通信是符合国际化技术发展趋势的明智之举。

CTCS-4级是完全基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统。由地面无线闭塞中心（RBC）和车载设备完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。车地信息传输系统的影响

车-地信息传输方式是列控系统最基本的技术特征之一，车-地信息传输方式往往决定了列控系统的设备构成、功能和技术水平。

车-地信息传输方式是多样的，信息量有大小，对列控系统的构成影响很大。

3.1 信息量的大小决定列车运行控制模式

采用阶梯式速度控制模式时，只要求地对车传输运行前方制动距离范围内闭塞分区空闲个数就行，所以多信息机车信号就可满足。

采用分级速度控制模式时，还需要地对车传输就近一个闭塞分区的距离和线路参数。列控系统TVM430，地面采用UM2000数字化轨道电路，信息量达228 位。

一次连续速度控制模式时，车载列控设备需要一个全制动距离内所有的线路参数，信息量相当大，可以通过无线通信、数字轨道电路、轨道电缆、应答器等地对车信息传输系统传输，据测算信息量应当在250位以上。

实现移动闭塞还需要前行列车的运行信息。

3.2 点式、连续式信息传输的影响

车-地间传输媒介中，应答器和点式环线是点式的，无线通信、轨道电路、轨道电缆等是连续式的。利用点式设备提供列控系统信息传输通道的方式也有广泛采用。

在欧洲ETCS1级标准中，利用点式设备提供全部控车信息。

由于信息的不连续，系统功能的完整性、安全性和运营效率等远远不如ETCS2级。

CTCS-1级采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。在车站附近增加点式信息设备，传输定位信息，以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

日本的数字列控系统I-ATC就是采取车载信号设备贮存电子地图，通过每一轨道区段的地址编码来调取所需的线路数据，这种方式可以使地-车信息传输的需求量减少。

采取大贮存的方式，一旦线路数据有变化，需及时更换车上数据库，日本国家小，铁路夜里不行车，动车组统一更换车上数据库是可行的。中国铁路动车组统一更换车上数据库是不可行的。

3.3 信息量的大小决定系统功能的完整性同样采取一次连续速度控制模式的列控系统也因信息量的大小而功能不同。

CTCS-2级采用了ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路，仅有18个 信息，还要兼顾既有信号系统的使用，相对而言，信息量少了一些，因而会产生系统的局限性：传输目标距离的信息量偏紧；轨道电路不能给出目标速度信息；道岔 的限速采取变通方式解决；临时限速是由设在进站口的有源应答器来预告；防灾系统报警没有专门的信息；轨道电路没有编号（编号可以有效防止同频干扰）。

例如，目标距离的长度至少要满足全制动距离加上确认信号的长度，CTCS-2级的轨道电路只能给出7个闭塞分区的预告，显然不够充裕。目标距离能预告快一点，让司机早一点知道目标距离，心中更有数，对安全更有利。

3.4 车地信息传输双向优于单向

CTCS-2级采用轨道电路和应答器只能实现地对车单向信息传输，C TCS-3级采用无线通信GSM-R能实现地-车间连续、双向的大信息量传输。车对地的信息传输可以将列车的制动状况、司机驾驶状况、设备故障和列车速度等重要信息传给控制中心，使系统更趋安全和功能更趋完善。实现移动闭塞还需要车-车间信息传输