第一篇：鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)的探討與改進

鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)的探討與改進

（深圳市地鐵集團有限公司 運營總部 518000）

摘要：我國鐵路的客運承載量很大，尤其是在春運前后。因此鐵路必須要減少故障頻率，才能保證在運作中保證其班次的穩(wěn)定可靠。所以作為鐵路部件中的一部分，信號電源系統(tǒng)的安全可靠，是信號工作的重點。本文分析鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)常見的幾種故障，并提出了相應(yīng)的維修措施，希望能為鐵路信號電源監(jiān)測工作提供參考意見。

關(guān)鍵詞：信號電源監(jiān)測系統(tǒng)；綜合監(jiān)測；信?設(shè)備；維修維護

0 引言

隨著鐵路的迅速發(fā)展，必須要有一個作為維護鐵路綜合平臺的信號電源監(jiān)測系統(tǒng)，其充當了高鐵零部件監(jiān)視器的作用，能夠快速反應(yīng)后作出預(yù)警信息，能夠保證電源管理、全面監(jiān)控。24小時不間斷的監(jiān)測，對故障快速反應(yīng)，并及時向各個監(jiān)視終端工作人員報告故障信號，并能告知維修人員故障發(fā)生位置及解決方式，從而能夠全面高效的對設(shè)備故障進行搶修，能夠為鐵路工作者建立一套完整防范體系。

1鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)的常見故障分析

鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)一般會發(fā)生如下幾個方面的故障：

1.1鐵路聯(lián)鎖設(shè)備斷電故障

鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)中，信號微機聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)起到十分關(guān)鍵的作用，而UPS則是該套設(shè)備中的重中之重，UPS電源監(jiān)測一般處在電源屏幕的輸出端口，其擔任著聯(lián)鎖設(shè)備上下較為的用電安全和部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的用電。其中上位機是人機交互的關(guān)鍵設(shè)備，其功能是集中管理控制整個聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)；而下位機是現(xiàn)場設(shè)備控制、反饋的核心組件。在以往的設(shè)備故障中，UPS的損壞一般都是線路損壞造成的，老鼠咬壞、電線磨損、插頭插座接觸不良都會導(dǎo)致線路斷電，但是這種情況下出現(xiàn)的斷電一般不會出現(xiàn)電源監(jiān)測系統(tǒng)報警，UPS依靠儲蓄的電磁來維持聯(lián)鎖系統(tǒng)工作，一個小時待電耗盡了之后，會自動切斷電源，如此導(dǎo)致聯(lián)鎖斷電，這種情況下的故障帶來的負面影響非常大，會直接導(dǎo)致信號設(shè)備大面積斷電導(dǎo)致癱瘓，聯(lián)鎖數(shù)據(jù)丟失。而UPS線路檢查時間都是固定的，若是在無人監(jiān)測的情況下，線路斷電，帶來的損失將無法估量。

1.2鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)重復(fù)穩(wěn)壓故障

由于鐵路設(shè)備的供應(yīng)商來自不同的廠家，其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品型號規(guī)格各不相同，例如車間的微機聯(lián)鎖。電源屏、UPS等。當這些設(shè)備在工作時，由于其運行的電壓電流消耗不一致，必須要保證重復(fù)穩(wěn)壓。但是UPS設(shè)備又必須在一零一火的情況下不穩(wěn)定供壓才能工作，若是智能電源屏在提供兩根火線情況下的穩(wěn)定供壓，就會出現(xiàn)UPS報警現(xiàn)象。這種自相矛盾的工作環(huán)境，著實是當前必須要解決的問題。

2針對上述問題的改進措施

2.1鐵路聯(lián)鎖設(shè)備斷電解決方案

2.1.1監(jiān)視UPS電源工作狀況

利用相關(guān)設(shè)備來對UPS電源的工作進行監(jiān)控并做記錄處理，若是其出現(xiàn)故障后突然斷電，監(jiān)視設(shè)備會迅速感應(yīng)到經(jīng)過量化轉(zhuǎn)化過的反常數(shù)據(jù)，并一直發(fā)出警報，除非待工作人員檢修電源恢復(fù)正常，警報聲才會解除，設(shè)備恢復(fù)正常工作。

如何利用監(jiān)控設(shè)備來實時監(jiān)測UPS的線路的兩端電壓，來保證其正常穩(wěn)定的工作？相關(guān)監(jiān)測設(shè)備通過實時監(jiān)控接收來自UPS兩端的電壓值的變化，來反饋目前UPS目前的工作狀態(tài)。為保證設(shè)備的正常工作，從UPS監(jiān)測到的電壓變化直接會引入到監(jiān)測采集系統(tǒng)，經(jīng)過衰變電阻接入了互感器，完成信息采集過程。采用WB溪流運用電磁隔離原理制作而成的，精度十分高的電流互感器來進行監(jiān)測，直流電壓0 V-5 V輸出，輸入阻抗高（40 kΩ），UPS供電電路不受影響。在互感器被隔離之后，采集的信息運用交流信號，經(jīng)過放大運算――精密整流――運算放大，轉(zhuǎn)成了0 V-5 V的標準直流TTL邏輯電壓。該直流電壓與UPS輸入端電壓值是呈線性對應(yīng)關(guān)系的。量化后的標準直流電壓，經(jīng)選通，送到監(jiān)測采集機CPU板進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入監(jiān)測站機處理。UPS在其供給電源（交流220 V）切斷后，應(yīng)給站機（監(jiān)視器）一個高電平信號（平時是低電平）。站機會給采集機的CPU告警信息（同時將通知在局域網(wǎng)內(nèi)其他機器），采集機的紅燈、喇叭同時報警，從而實現(xiàn)了提示和通知作用。

2.1.2利用電務(wù)維修機監(jiān)視UPS電源工作狀況

在一些人流量較少的小型車站可能沒有安排監(jiān)測設(shè)備，所以需要選擇用電務(wù)維修機來對電源工作狀況進行監(jiān)測并實時記錄。UPS電源一般會涉及帶有串口，利用電務(wù)維修機連接UPS電源的計算機通口，在其供給電源（交流220V）切斷，開始使用電池電能后，電務(wù)維修機收到UPS掉電信號會轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度監(jiān)控機和上位機，上位機顯示器提示車務(wù)運轉(zhuǎn)人員有告警信息，并且上位機在40 min（UPS電池基本耗干）后告警沒有解除的話，將數(shù)據(jù)保存后正常退出，進一步保證了聯(lián)鎖機和上位機的安全正常工作。

2.1.3引出電源監(jiān)測線

從聯(lián)鎖柜子里面引出電源監(jiān)控線，在車站電務(wù)段值班室需要接入一個UPS電源正常供電指示燈，當出現(xiàn)故障的時候，故障指示燈就會熄滅，令相關(guān)值班人員能第一時間反應(yīng)，迅速處理故障，不讓故障影響正常鐵路運行。

2.2鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)重復(fù)穩(wěn)壓故障解決方案

在鐵路運行中，若是不對電路進行改造，可以只是使用電源屏不穩(wěn)定電壓或者是單獨從室內(nèi)遷出一條不穩(wěn)定電壓，為UPS供電，如此一條零線一條火線的情況下，取代穩(wěn)定電壓供電后，UPS不再會引起故障報警。另有一種方式就是利用供電電壓靈敏度非常高的UPS，則可以調(diào)節(jié)其靈敏度為低等狀態(tài)，這樣在穩(wěn)定電壓供電的情況下，也不會出現(xiàn)頻繁報警了。

3結(jié)束語

鐵路通信信號在經(jīng)歷著翻天覆地的創(chuàng)新和變革，鐵路信號計算機和網(wǎng)絡(luò)水平的不斷提高，信號電源監(jiān)測系統(tǒng)作為鐵路信號的唯一監(jiān)測平臺，將會發(fā)生積極的作用。隨著用戶需求多元化發(fā)展，信號電源監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展前景形式大好。

參考文獻：

[1]林瑜筠.鐵路信號智能電源屏[M].北京中國鐵道出版社，2006.[2]鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)安全要求運基信號[2011]377號文件.中鐵總公司，2011

[3]李萍.鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)[M].中國鐵道出版社，2012

第二篇：鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)

鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng) 應(yīng)用行業(yè)：鐵路

鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)是保證行車安全、加強信號設(shè)備結(jié)合部管理、監(jiān)測鐵路信號設(shè)備運用質(zhì)量的重要行車設(shè)備。信號微機監(jiān)測系統(tǒng)把現(xiàn)代最新傳感器技術(shù)、現(xiàn)場總線、計算機網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫及軟件工程等技術(shù)融為一體，通過監(jiān)測并記錄信號設(shè)備的主要運行狀態(tài)，為電務(wù)部門掌握設(shè)備的當前狀態(tài)和進行事故分析提供科學依據(jù)。同時，系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)邏輯判斷功能，當信號設(shè)備工作偏離預(yù)定界限或出現(xiàn)異常時，及時進行報警，避免因設(shè)備故障或違章操作影響列車的安全、正點運行。信號微機監(jiān)測系統(tǒng)是鐵路裝備現(xiàn)代化的重要組成部分。

卡斯柯信號有限公司作為主要的設(shè)計和研發(fā)單位，參加了鐵道部組織的兩次聯(lián)合攻關(guān)。為了更好的利用資源，降低成本，提高效率，方便與調(diào)度監(jiān)督、計算機聯(lián)鎖、DMIS等系統(tǒng)接口，公司組織大量科研人員、工程人員、市場人員對TJWX-2000型進行了改進優(yōu)化，增加了多種信號設(shè)備信息采集、進路追蹤與監(jiān)測、計軸監(jiān)測、站間透明、遠程診斷、語音報警、路局總服務(wù)器、電務(wù)管理等功能，研制開發(fā)了卡斯柯公司信號微機監(jiān)測系統(tǒng)（MMS—Maintenance & Monitoring System）。

卡斯柯微機監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般分為三層，由車站系統(tǒng)層、電務(wù)段系統(tǒng)層（電務(wù)段中心服務(wù)器、段調(diào)度、領(lǐng)工區(qū)等終端）和鐵路分局/局系統(tǒng)層（總服務(wù)器、鐵道部、分/路局終端）。這三層通過廣域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接而成。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用基于TCP/IP協(xié)議之上的廣域網(wǎng)模式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．監(jiān)測站機系統(tǒng)

卡斯柯公司在鐵道部第二次攻關(guān)（TJWX-2000型微機監(jiān)測）的基礎(chǔ)上，組織了二次開發(fā)，研制出新型的車站微機監(jiān)測系統(tǒng)。它不僅符合鐵道部2000型微機監(jiān)測技術(shù)標準中規(guī)定的所有標準和要求，而且還融合了電務(wù)管理自動化，現(xiàn)場用戶的最新需求、經(jīng)驗和體會，是2000型微機監(jiān)測站機系統(tǒng)的延伸和擴展。

微機監(jiān)測站機系統(tǒng)作為車站的集中管理設(shè)備，它負責對車站各種信號設(shè)備的原始數(shù)據(jù)進行采集、分類、邏輯處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與存儲、站場顯示與回放。同時又為操作人員提供人機界面。根據(jù)對信號設(shè)備監(jiān)測的結(jié)果，人機界面實現(xiàn)車站作業(yè)狀態(tài)及設(shè)備運用狀態(tài)的實時監(jiān)測和各種數(shù)據(jù)的查詢。站機還可以將本站的監(jiān)測信息傳送到服務(wù)器，為實現(xiàn)遠程監(jiān)測和管理提供基礎(chǔ)。

車站系統(tǒng)采集的信息主要有模擬量（通過CAN采集機）和開關(guān)量（通過CAN、TCP/IP或RS422等方式采集）。車站基層網(wǎng)設(shè)計充分考慮到系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，方便各類數(shù)據(jù)的采集。監(jiān)測站機同時預(yù)留了多方接口（如調(diào)監(jiān)、DMIS接口、計算機聯(lián)鎖和其他設(shè)備等）。

2．電務(wù)段監(jiān)測服務(wù)器

微機監(jiān)測系統(tǒng)以電務(wù)段為單位進行組網(wǎng)，每個電務(wù)段設(shè)監(jiān)測中心服務(wù)器一臺，服務(wù)器通過路由器和所轄站機之間采用迂回通道串行連接方式構(gòu)成廣域網(wǎng)。從電務(wù)段至所轄車站之間通道既適應(yīng)數(shù)字通道，也適應(yīng)模擬通道。微機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面，監(jiān)測網(wǎng)上的每個計算機（站機、服務(wù)器、監(jiān)測終端）都分配了一個站碼、電報碼和IP地址，且互不相同。IP地址用于采用TCP/IP協(xié)議的廣域網(wǎng)互連，站碼和電報碼則用來唯一標識網(wǎng)上每一臺計算機。

電務(wù)段服務(wù)器作為整個微機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中心和樞紐，它主要負責聯(lián)絡(luò)站機和終端機，是網(wǎng)絡(luò)通信的主體。主要功能有接收站機數(shù)據(jù)，存儲站機數(shù)據(jù)，發(fā)送有關(guān)命令對站機進行操作，提供數(shù)據(jù)給終端機查詢，接收終端機的查詢命令，傳送查詢命令給站機，并把站機的查詢數(shù)據(jù)回送給終端機，以及服務(wù)器自身的一些操作功能等。

總服務(wù)器一般設(shè)在分局或路局機房，它以星型方式與各個電務(wù)段連接，管理全（分）局內(nèi)所轄所有的電務(wù)段及其車站節(jié)點。其功能描述類似電務(wù)段服務(wù)器，這里不再贅述。

3．各類監(jiān)測終端

監(jiān)測終端用于人機操作，管理和查看權(quán)限范圍內(nèi)車站的站場及其它數(shù)據(jù)，并作報表匯總。數(shù)據(jù)報表和圖形可由打印機打印輸出。同時，監(jiān)測終端能顯示通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖及通訊狀態(tài),進行一定的網(wǎng)絡(luò)管理。終端軟件在監(jiān)測網(wǎng)的工作站上運行，向用戶提供一個方便靈活、直觀易用的交互環(huán)境。各類終端的接入方法如圖所示。

分局/路局級終端（如電務(wù)處終端）一般設(shè)在電務(wù)段以上層次（包括鐵道部終端）。該終端直接登錄到總服務(wù)器上，通過總服務(wù)器透明地監(jiān)測到局所轄內(nèi)的所有車站，而不必分別登錄到各個電務(wù)段的服務(wù)器上進行監(jiān)控。其的功能類似于電務(wù)段一級的終端，這里不再贅述。

鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)

來源：中國鐵道論壇

作者：

發(fā)表時間:2010-06-07 13:54

鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)

鐵路信號系統(tǒng)設(shè)備是保證行車安全，提高列車運行效率的重要技術(shù)設(shè)備。但傳統(tǒng)信號設(shè)備與現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備比較而言并不是完美無缺的，一方面不具備實時自診斷設(shè)備電氣特性是否合乎標準的能力，另一方面不具備對行車信息的長時間記憶、存儲和歷史回放的能力。長期以來，信號工作者一直都希望借助計算機技術(shù)來彌補傳統(tǒng)信號設(shè)備的缺陷。

信號系統(tǒng)是采用微型計算機技術(shù)產(chǎn)生信號的微機監(jiān)測系統(tǒng)，采用基于TCP/IP 協(xié)議的廣域網(wǎng)模式，由車站采集系統(tǒng)、電務(wù)段中心服務(wù)器管理系統(tǒng)、上層網(wǎng)絡(luò)終端（包括車間機、電務(wù)段監(jiān)測終端、鐵路分局監(jiān)測終端、鐵路局監(jiān)測終端、鐵道部監(jiān)測終端等）及廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組成。

車站采集系統(tǒng)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是所有原始信息的源頭。所提供有關(guān)信號設(shè)備的質(zhì)量信息應(yīng)該是精確的，告警信息是可靠的，運輸狀態(tài)的記錄是完整的。因此站機和采集機的工作應(yīng)該是高穩(wěn)定、高可靠的，滿足微機監(jiān)測系統(tǒng)要求的各項技術(shù)條件和原則。

車間機用于管理和查看所轄車站的數(shù)據(jù)。

電務(wù)段中心服務(wù)器管理系統(tǒng)是微機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中樞部分，是管內(nèi)各站的微機監(jiān)測數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信的管理中心。

鐵路分局、鐵路局和鐵道部作為上層網(wǎng)絡(luò)終端具有終端機的所有功能。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)通過廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)把車站系統(tǒng)、電務(wù)段系統(tǒng)及上層網(wǎng)絡(luò)連接起來。

廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)完成IP數(shù)據(jù)包在各計算機間的傳輸，它包括：路由器、調(diào)制解調(diào)器、集線器等。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由車站基層網(wǎng)、電務(wù)段管理網(wǎng)和遠程訪問用戶網(wǎng)三部分組成的，以多級監(jiān)測管理層自下而上地逐級匯接而成的層次型計算機廣域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。車站基層網(wǎng)由沿線各站主機和車間機（領(lǐng)工區(qū)）構(gòu)成；電務(wù)段管理網(wǎng)由一臺服務(wù)器和若干臺終端構(gòu)成局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兼作通信服務(wù)器和遠程訪問服務(wù)器，負責監(jiān)測信息的管理并接收終端用戶的訪問；遠程用戶終端可通過撥號網(wǎng)絡(luò)與電務(wù)段服務(wù)器或各站工控機連接，索取需要的信息。車間機直接連在基層網(wǎng)中，可以用一臺工控機或商用機運行相應(yīng)軟件查詢所管轄各站的監(jiān)測信息。服務(wù)器采用IBM或者惠普等，工控采用凌華工控。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于鐵路的現(xiàn)狀而設(shè)計的。在鐵路沿線，每個段管轄范圍往往延伸上百公里，而鄰站之間距離僅10余公里，一條鐵路線上通信資源往往很有限，如采用星狀拓撲結(jié)構(gòu)，不僅占用很多通信資源，而且需要增加線路中繼；如果采用總線結(jié)構(gòu)，雖然占用資源較少，但仍需要增加線路中繼。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是采用串聯(lián)加環(huán)路的方式實現(xiàn)的，即一條線路上的各站僅需要一條通道，該通道站站開口，將沿線各站串聯(lián)在一起，線路末端站再增加一條通道至電務(wù)段，使網(wǎng)絡(luò)成環(huán)。

網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)到達某個站后，由該站路由器對數(shù)據(jù)的傳輸進行路由選擇，確定最佳傳輸路徑并將數(shù)據(jù)傳遞給下一站，站站接力，一直到達目的地。

采用先進的現(xiàn)場總線（CAN）技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫及軟件工程技術(shù)，監(jiān)測并記錄信號設(shè)備的主要運行狀態(tài)，為鐵路電務(wù)部門掌握設(shè)備運用質(zhì)量和故障分析提供科學依據(jù)，是面向用戶的開放性和模塊化設(shè)計的系統(tǒng)。

利用微機高速信息處理能力，進行實時監(jiān)測、故障診斷、自動分析；利用微機大規(guī)模信息存儲能力，進行數(shù)據(jù)處理、記憶存儲、回放再現(xiàn)。利用微機聯(lián)網(wǎng)能力，加強調(diào)度指揮、故障處理、集中管理。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)具有自診斷功能。能在信號設(shè)備運行的全部時間內(nèi)監(jiān)測運行狀態(tài)和質(zhì)量特性，全天候?qū)崟r或定時對主體設(shè)備進行參數(shù)測試、存儲、打印、查詢、再現(xiàn)；能監(jiān)測信號設(shè)備主要電氣性能，當電氣性能偏離預(yù)定界限時及時報警；能發(fā)現(xiàn)信號故障和故障預(yù)兆，為防止事故、實現(xiàn)信號設(shè)備預(yù)防維修提供可靠信息。進行實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、故障診斷，從而大幅度提高了信號系統(tǒng)的安全性。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)具有自記憶功能。記憶、存儲信號設(shè)備的運行過程，并通過邏輯智能判斷，有利于捕捉瞬間故障和間歇故障，克服“疑難雜癥”，提高信號系統(tǒng)的可靠性；通過歷史回放，為進行事故分析提供重要的手段和依據(jù)。

信號微機監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)診斷管理和維護功能，可以實現(xiàn)電務(wù)段、分局、路局和鐵道部的全路聯(lián)網(wǎng)。加強生產(chǎn)指揮，便于指導(dǎo)維修，實現(xiàn)科學管理。

隨著鐵路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，隨著信息因特網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，信號微機監(jiān)測系統(tǒng)作為管理維修的主要設(shè)備，將向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向不斷完善和發(fā)展，并將同調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)和運輸信息管理系統(tǒng)匯接整合，更好地為鐵路運輸服務(wù)。

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微機監(jiān)測系統(tǒng)

編輯：李春娟

第三篇：山西電網(wǎng)通信電源蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)

山西電網(wǎng)

通信電源蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)

技 術(shù) 方 案

杭州高特電子設(shè)備有限公司

2011年11月

目錄 項目背景...................................................................................................................................1 1.1 1.2 2 系統(tǒng)建設(shè)意義...............................................................................................................1 系統(tǒng)建設(shè)目標...............................................................................................................2

總體方案...................................................................................................................................3 2.1 2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)...............................................................................................................3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)...............................................................................................................3 系統(tǒng)組成...................................................................................................................................5 3.1 3.2 3.3 系統(tǒng)主機.......................................................................................................................5 蓄電池監(jiān)護模塊...........................................................................................................5 恒流放電模塊...............................................................................................................5 系統(tǒng)功能...................................................................................................................................6 4.1 4.2 功能特點.......................................................................................................................6 系統(tǒng)功能描述...............................................................................................................7 系統(tǒng)技術(shù)特點.........................................................................................................................10 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 整體功能.....................................................................................................................10 全面的蓄電池維護.....................................................................................................10 靈活性與可擴展性.....................................................................................................11 可靠性與安全性.........................................................................................................11 系統(tǒng)經(jīng)濟效益.............................................................................................................11 系統(tǒng)管理分析軟件.................................................................................................................11 1 項目背景

山西省全省通信電源系統(tǒng)現(xiàn)有1000多個站點，已能夠滿足貴局的日常運作、生產(chǎn)，但是由于沒有完善的監(jiān)控管理系統(tǒng)，使得變電站變得分散，難以管理。在變電站中，蓄電池作為備用電源在系統(tǒng)中起著極其重要的作用，面對隨時會因交流市電或其他事故狀態(tài)，蓄電池是負荷的唯一能源供給者，一旦出現(xiàn)問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設(shè)備停運及其它重大運行事故。所以建立統(tǒng)一的、實時的智能變電站蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)組網(wǎng)是保證系統(tǒng)運行安全的首選。

目前各個行業(yè)廣泛使用到的閥控式鉛酸蓄電池（VRLA）俗稱“免維護”蓄電池，它的應(yīng)用大大減少了開口式鉛酸蓄電池繁瑣復(fù)雜的維護工作，然而，其“免維護”的優(yōu)點，正是運行管理的缺點和難點。除了正常的使用壽命周期外，由于電池本身的質(zhì)量如材料、結(jié)構(gòu)、工藝的缺陷及使用不當?shù)葐栴}導(dǎo)致一些蓄電池早期失效的現(xiàn)象時有發(fā)生。所謂“免維護”僅僅指無需加水、加酸、換液等維護，而日常維護仍是必不可少的，開口式鉛酸蓄電池運行檢測維護方法已不再適用于閥控式鉛酸蓄電池，這就對蓄電池測試設(shè)備提出了新的要求。因此在提高蓄電池性能、減少維護工作量的同時，如何快捷有效地檢測出早期失效電池、預(yù)測蓄電池性能變化趨勢已成為蓄電池運行管理的重中之重，這對無人值守變電站、通信機房中尤為重要。

1.1 系統(tǒng)建設(shè)意義

? 為蓄電池組現(xiàn)場維護方法提供了最為全面、綜合的解決方案，為貴公司后續(xù)開展蓄電池組監(jiān)測維護標準的建立提供了參考依據(jù)。? 通過智能變電站蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)的實施，為巡檢人員提供了一個能夠隨時隨地獲取蓄電池組的運行狀態(tài)的強大工具，以往只能通過看、聽、摸或通過萬用表逐個測量電壓的手段來對蓄電池狀況進行感觀判斷，現(xiàn)在則可以隨時查閱電池的電壓、電流、均差（電池離散度）、溫度等，必要時還可以通過動態(tài)放電測試蓄電池組的內(nèi)阻數(shù)據(jù)，有效了解蓄電池運行狀況。? 安裝在現(xiàn)場的恒流負載模塊（220KV以上變電站）可直接進行遠程核對性容量測試，省略了以往核容試驗時煩瑣的接線工作（約1～2個工時），不僅降低了工作人員的勞動強度，同時大大的提高了工作效率和工作安全性。? 把連續(xù)的、相互關(guān)聯(lián)的各種蓄電池信息（浮充電壓、核對性放電測試數(shù)據(jù)、充電曲線等），通過概率統(tǒng)計學、模糊數(shù)學和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學方法，形成了完整的、綜合的電池失效數(shù)學分析模型，提前預(yù)知電池性能和失效狀態(tài)。? 通過內(nèi)部均衡回路，對失效電池進行定期活化，調(diào)整整組電池一致性，增加電池使用壽命。

隨著系統(tǒng)的長期運用可逐漸將平時工作中蓄電池定期檢修轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢修、主動檢修，降低檢修風險和檢修成本，為提高蓄電池的日常維護做好準備。1.2 系統(tǒng)建設(shè)目標

（1）實現(xiàn)各蓄電池組的智能網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控與管理：

? 蓄電池維護與管理的智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化； ? 為蓄電池的維護工作帶來良好的管理監(jiān)測手段； ? 實現(xiàn)了省局、市局相關(guān)部門對蓄電池運行狀況的及時掌握，便于采取維護措施；

? 采用先進的檢測技術(shù)，采集精度高；同時，實現(xiàn)蓄電池測試過程中的自動化，節(jié)約人力物力；

? 建立良好蓄電池的運行維護機制，同時對蓄電池的性能健康狀態(tài)進行及時診斷，以發(fā)現(xiàn)蓄電池劣化、失效的趨勢。

（2）蓄電池失效判斷數(shù)學模型的建立

? 蓄電池失效判斷數(shù)學模型將給蓄電池維護帶來新的高效的維護手段，大大節(jié)約維護時間；

? 維護人員能預(yù)知蓄電池性能的變化趨勢，提前作出維護處理，從而能夠避免重大事故的發(fā)生，為電力系統(tǒng)的安全運行提供有效的管理手段。

（3）建立多元化的蓄電池維護方案

? 為蓄電池維護人員帶來豐富的維護手段，從不同角度判斷蓄電池的性能； ? 為提前判斷蓄電池終止壽命和蓄電池的更換提供科學依據(jù)。2 總體方案

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接拓撲圖

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

本次通信電源智能蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)主要分為變電站現(xiàn)場監(jiān)測層，傳輸網(wǎng)絡(luò)層，市局應(yīng)用平臺，省局應(yīng)用平臺，通過四個層面上的功能開發(fā)和集成，完成對用戶通信電源蓄電池監(jiān)控以及實現(xiàn)山西省省局對各市局數(shù)據(jù)的實時查詢分析的實際需求。

? 現(xiàn)場監(jiān)測層：

主要實現(xiàn)蓄電池組在線監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，整理，分析，各類在線監(jiān)測系統(tǒng)采用總線式的分層分布式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有良好的抗干擾性、可擴展性和整體性能。在線監(jiān)測設(shè)備主要實現(xiàn)被監(jiān)測設(shè)備信息參數(shù)的采集、信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的預(yù)處理功能。

? 傳輸網(wǎng)絡(luò)層：

傳統(tǒng)變電站設(shè)備信息數(shù)據(jù)采集，大都采用獨立數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信通道，或現(xiàn)場采用RTU方式，設(shè)備數(shù)據(jù)先由現(xiàn)場RTU進行數(shù)據(jù)解釋，然后再由RTU整合其他設(shè)備信息后利用同一網(wǎng)絡(luò)通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸，最后由計算機軟件提取各類設(shè)備信息，進行獨立的數(shù)據(jù)發(fā)布。

而在本系統(tǒng)中采用的控制主機自帶通訊協(xié)議，可以直接進行數(shù)據(jù)的傳輸，控制主機將在線自動監(jiān)測到的單體電池電壓，電池組端電壓，充放電電流，溫度等各項參數(shù)，實時顯示數(shù)據(jù)并存貯，同時將電池信息通過以太網(wǎng)傳輸實時上傳數(shù)據(jù)到遠程監(jiān)控計算機，通過配套的管理分析軟件對數(shù)據(jù)進行分析，并進行WEB發(fā)布。

? 市局應(yīng)用平臺：

市局應(yīng)用平臺包括【數(shù)據(jù)采集分析平臺】和【數(shù)據(jù)發(fā)布應(yīng)用平臺】。

服務(wù)器數(shù)據(jù)采集分析平臺通過配套數(shù)據(jù)采集軟件通過以太網(wǎng)發(fā)送通訊命令，服務(wù)器采集平臺接收和處理回送的設(shè)備運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)規(guī)約解釋、分析，并將處理后的設(shè)備信息數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)發(fā)布應(yīng)用平臺對存入數(shù)據(jù)庫的各類設(shè)備數(shù)據(jù)提供詳細的分類處理、WEB查詢、監(jiān)測管理等功能，實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的處理、顯示和WEB發(fā)布，等待信息處理單元查詢，或供其它系統(tǒng)調(diào)用，并提供故障報警和友好的人機交互管理界面。工程維護人員和專業(yè)技術(shù)人員通過客戶端IE瀏覽器即可查看各直流電源系統(tǒng)各設(shè)備的實時運行狀態(tài)和歷史運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)化遠程監(jiān)測管理。

? 省局應(yīng)用平臺：

省局應(yīng)用平臺可通過WEB訪問的形式對各市局的數(shù)據(jù)進行查詢和分析。3 系統(tǒng)組成

3.1 系統(tǒng)主機

構(gòu)架：數(shù)據(jù)處理器 + 下行串口通道 + 大屏幕LCD全中文顯示器 + 上行串口通道。下行串口通道通過RS485向下訪問各蓄電池監(jiān)測模塊，進行數(shù)據(jù)（電壓、電流、內(nèi)阻）采集，同時對模塊進行管理。數(shù)據(jù)處理器對數(shù)據(jù)進行解壓、存儲管理、數(shù)值計算、性能分析及報警處理，處理后的數(shù)據(jù)一部分送往LCD顯示屏進行顯示，另一部分由上行串口通道發(fā)送至協(xié)議處理器進行處理。

圖： 監(jiān)控主機

3.2 蓄電池監(jiān)護模塊

采集模塊組：由蓄電池組監(jiān)護模塊組成，緊湊合理，各模塊前后采用隔離技術(shù)絕緣性能好，可靠性、安全性高。每一個模塊可對27節(jié)電池進行電壓采集，可連接一路電流傳感器和一路溫度傳感器，電壓采集模塊之間及與監(jiān)控主機之間采用RS485連接。

3.3 恒流放電模塊

本次通信電源220KV以上的變電站需實現(xiàn)遠程放電功能，故配備恒流放電模塊，以0.1C10放電電流核對性放電，測試電池容量。采用強制風冷的方式，無明火，安全可靠，出現(xiàn)單體電池電壓低于設(shè)定值，放電時間、容量到達設(shè)定值，交流失電等情況之一，設(shè)備自動停止放電。系統(tǒng)功能

4.1 功能特點

本系統(tǒng)集電池測量、電子、計算機控制等多項技術(shù)的綜合成果。具有如下特點：（1）系統(tǒng)組成：監(jiān)控主機、蓄電池組監(jiān)護模塊、放電模塊、服務(wù)器。

（2）在線自動監(jiān)測單體電池的內(nèi)阻、電壓，蓄電池組組端電壓、充放電電流和溫度，數(shù)據(jù)采集快速準確，可記錄蓄電池充放電過程每一瞬間的變化，保證對蓄電池性能的準確判別。

（3）遠程核對性放電，測量蓄電池組容量，放電過程各項參數(shù)、曲線全程顯示。（4）采用“四線制”內(nèi)阻測試法，準確可靠。

（5）可在線實現(xiàn)對單體電池電壓均衡調(diào)節(jié)功能，對單體電池進行充放電活化維護，延長蓄電池的使用壽命。

（6）放電保護：出現(xiàn)單體電池電壓低于設(shè)定值，放電時間、容量到達設(shè)定值，交流失電等情況之一，設(shè)備自動停止放電。

（7）多種故障報警功能：內(nèi)阻超限、電壓超限、溫度超限、電壓均差值超限等，報警閥值自由設(shè)定。

（8）自動存儲報警信息及單體電池內(nèi)阻、電壓、充放電電流、溫度、核對性放電數(shù)據(jù)等。（9）系統(tǒng)具有自檢功能，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，除給出故障信號報警提示外，不影響直流系統(tǒng)的正常運行，保證系統(tǒng)的可靠性。

（10）支持多種程序升級方式：遠程升級、現(xiàn)場USB升級等。

（11）模塊化構(gòu)架，組合模式靈活，可滿足對任意數(shù)量蓄電池監(jiān)控的要求。

（12）設(shè)備安裝、調(diào)試、維護簡便，各蓄電池組監(jiān)護模塊前后采用隔離技術(shù)，安全性、可靠性程度高。

（13）具有多種通訊方式：LAN、RS232、RS485等，以適合不同系統(tǒng)的通訊要求。（14）配備完善的計算機管理分析監(jiān)控軟件，具有強大的數(shù)據(jù)處理功能，采用先進的蓄電池專家診斷數(shù)學模型，對蓄電池的多項測量結(jié)果進行綜合計算分析，準確判別蓄電池性能。

（15）實時數(shù)據(jù)查詢功能、歷史數(shù)據(jù)查詢功能、報警數(shù)據(jù)查詢功能、運行參數(shù)設(shè)置功能。（16）用戶可自由設(shè)定月報、季報、年報時間間隔。輸出報表格式包括：數(shù)據(jù)表格方式（分類顯示電壓、內(nèi)阻）、曲線方式、柱狀圖方式等。

4.2 系統(tǒng)功能描述

1)在線監(jiān)測功能

系統(tǒng)通過現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)對單體電池電壓、內(nèi)阻、核對性容量測試值、電池組組端電壓、充、放電電流、環(huán)境溫度等各項數(shù)據(jù)的采集。現(xiàn)場或后臺同時顯示、超標報警、存貯及后臺通訊。實現(xiàn)在線自動監(jiān)測每節(jié)電池電壓，電池組端電壓、充放電電流、環(huán)境溫度等各項參數(shù),實時存儲數(shù)據(jù)。2)蓄電池內(nèi)阻在線測試

獨有的四線制方式在線測試電池內(nèi)阻，保證了測量精度，減少了人工測試的誤差。

四線制方式：即對同一節(jié)蓄電池，采用電壓采樣線（2根）與放電線（2根）分開的方式，從而避免了放電過程中因電流較大產(chǎn)生的線壓降影響到內(nèi)阻測試的精度。測試過程在線、自動進行，無需脫離系統(tǒng)，測試周期自由可設(shè)。

由于在VRLA蓄電池組監(jiān)護模塊電路中采用了軟硬件的濾波措施，可有效的濾除充電機紋波對內(nèi)阻測試的影響，保證了蓄電池在線內(nèi)阻測試的準確性、一致性和重復(fù)性。3)蓄電池在線均衡維護功能

均衡技術(shù)采用間歇式優(yōu)先充電的雙閉環(huán)控制模型，內(nèi)部采用固態(tài)開關(guān)而非觸點繼電器，無拉弧、無明火、壽命長。每個模塊分散并聯(lián)安裝在每節(jié)蓄電池上，實現(xiàn)長期在線動態(tài)均衡，利用開關(guān)電源技術(shù)，以能量轉(zhuǎn)移方式將高電壓電池的電量轉(zhuǎn)移到低電壓電池，電量轉(zhuǎn)移是雙向并行進行，即任何一節(jié)高電壓電池的電量，都可以同時并行轉(zhuǎn)移到任何一節(jié)低電壓電池，從而達到電池電壓均衡。原理如下圖：

電壓均衡維護的原理

4)蓄電池組容量測試功能

系統(tǒng)通過現(xiàn)場配置的專用放電模塊，采用行業(yè)標準DL/T 724－2000，對蓄電池進行0.1C10核對性放電，測試電池組的實際容量。同時該模塊可實現(xiàn)對電池電壓動態(tài)放電測量每節(jié)電池負載能力，瞬間判斷電池特性。5)蓄電池失效判斷數(shù)學模型判斷電池性能變化趨勢

大量的電池運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，電池電壓的變化與電池性能變化有相關(guān)性。

經(jīng)驗告訴我們，隨著電池使用時間的增加，電池性能不斷劣化，電池容量不斷下降，而此時電池電壓的離散性也會變得愈來愈大。這是不容置疑的，也是有理論依據(jù)的。找出其中規(guī)律，并以一種可用的數(shù)學模型表達，即可成為可用的電池測試分析手段。

基于以上經(jīng)驗，我們對大量的電池組運行數(shù)據(jù)進行了長時間的跟蹤分析，證明了這一規(guī)律的存在，并在此基礎(chǔ)上我們建立了分析的數(shù)學模型。

電池失效數(shù)學模型的判定依據(jù)有以下幾點：

1)伴隨著電池性能的劣化，該電池相對于自身的電池電壓離散度將逐步變大； 2)伴隨著電池性能的劣化，該電池相對于整組電池的電池電壓離散度將逐步變大； 3)伴隨著電池性能的劣化，該電池相對于自身的內(nèi)阻值將逐步變大；

4)伴隨著電池性能的劣化，該電池的充放電曲線電壓之差相對于電池組其它電池的值將逐步變大。

顯然，面對不斷采集到的大量電池電壓數(shù)據(jù)，要快速分析這些數(shù)據(jù)，理出有用的信息是非常復(fù)雜的，并非可以通過簡單的函數(shù)關(guān)系計算所能得到。

在電池失效分析數(shù)學模型中，我們采用了模糊數(shù)學和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷原理，以一種非線性處理方式，以某種拓撲結(jié)構(gòu)對各種數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，并得出判斷結(jié)論。其最大特點就是它的自適應(yīng)功能，網(wǎng)絡(luò)權(quán)值可以通過學習算法不斷地調(diào)整，從而不斷提高判斷的精度。一般通過3-6個月的數(shù)據(jù)積累，模型即可給出分析結(jié)果，隨著時間增加和測試結(jié)果的反饋，模型將不斷學習改進，分析精度也會得到提高。

在本系統(tǒng)軟件中，集成了電池失效分析數(shù)學模型，因而為電池的失效預(yù)測和電池容量估算提供了有效手段。較之現(xiàn)在單一的測試電導(dǎo)或測試電壓，而相互數(shù)據(jù)沒有關(guān)聯(lián)，模型提供的分析更完善，更有效，更準確。

6)完善的軟件功能

現(xiàn)場設(shè)備將電池信息（數(shù)據(jù)）通過以太網(wǎng)傳輸方式，實時上送數(shù)據(jù)到遠程監(jiān)控計算機，實時監(jiān)控蓄電池組的運行狀態(tài)及任意時刻電池的各項參數(shù)、曲線；通過配套的管理分析軟件和蓄電池失效判斷數(shù)學模型對數(shù)據(jù)進行分析、處理，判斷電池現(xiàn)有性能以及性能的變化趨勢；豐富的報表服務(wù)功能，可生成Excel和Word等文檔格式的報表；友好的人機交互管理界面，運行維護人員通過IE瀏覽器即可察看各變電站蓄電池組的實時運行信息及歷史運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場直流系統(tǒng)蓄電池組的遠程在線監(jiān)測管理。7)多種故障報警功能

電壓超限、溫度超限、電壓均差值超限等，報警閥值自由設(shè)定；系統(tǒng)支持聲光報警，故障報警可采用短信息提示提示用戶等功能。8)遠程核對性放電功能（選配）

通過遠程核對性放電系統(tǒng)，減少現(xiàn)場接線工作，節(jié)省人力物力，大大提高作業(yè)安全。放電模塊可配合遠程動態(tài)放電控制器使用，在現(xiàn)場無人但需要遠程控制放電時，后臺發(fā)送放電命令給放電模塊，放電模塊輸出電壓啟動遠程動態(tài)放電控制器（目的在于斷開控制母線HM+到蓄電池組正極的流向，但是蓄電池組正極到控制母線HM+的流向仍然接通）然后放電模塊才開始啟動遠程放電。如果放電過程中發(fā)生控制母線失電，電池會迅速通過遠程動態(tài)放電控制器給負荷供電，保證系統(tǒng)安全。

遠程核對性放電接線示意圖： 系統(tǒng)技術(shù)特點

5.1 整體功能

系統(tǒng)實現(xiàn)對各變電站直流系統(tǒng)設(shè)備信息的采集，分析，并通過統(tǒng)一發(fā)布平臺進行發(fā)布。

? 在局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)對蓄電池組數(shù)據(jù)（組端電壓、各單體電壓、組電流、溫度、核對性放電容量數(shù)據(jù)、內(nèi)阻測試等）的采集； ? 在線自動定期測試蓄電池內(nèi)阻，可設(shè)測試周期；

? 蓄電池性能分析專家診斷模型具有自主知識產(chǎn)權(quán)并獲得專利證書，通過模型診斷分析，輸出各電池的容量、壽命預(yù)估，準確判斷電池性能，并給出各電池的維護建議；

? 數(shù)據(jù)發(fā)布基于IE瀏覽器，采用B/S構(gòu)架，支持多用戶同時訪問； ? 數(shù)據(jù)采集基于SQL SRVER數(shù)據(jù)庫，采用C/S構(gòu)架。

5.2 全面的蓄電池維護

? 實時以表格、曲線、柱狀圖等形式顯示電池電壓、電流、溫度、容量，平均電壓、內(nèi)阻等；

? 實現(xiàn)蓄電池組就地核對性容量測試功能；

? 實現(xiàn)根據(jù)平時蓄電池組浮充電壓、內(nèi)阻、電池均差、及離散性參數(shù)建立電池組性能評判的智能分析模型，并實時分析各單體電池的性能狀況； 5.3 靈活性與可擴展性

產(chǎn)品設(shè)計模塊化，使整個系統(tǒng)連接非常方便，且可靈活調(diào)整、擴展，可監(jiān)管不同種廠家的蓄電池。既減少了安裝調(diào)試的工作量，又大大提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

系統(tǒng)組合模式非常靈活，可以實現(xiàn)大數(shù)量電池的數(shù)據(jù)監(jiān)測（如，二組240節(jié)電池組），同時由于各模塊已實現(xiàn)同步采集，實現(xiàn)了電池電壓采集的高速和同步。

5.4 可靠性與安全性

硬件系統(tǒng)平臺具有可行的高可靠性方案；

具有系統(tǒng)冗余再備份方案；

應(yīng)用軟件具有高可靠性方案；

系統(tǒng)具有完整的數(shù)據(jù)、主機、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、管理的安全設(shè)計方案；

自動停止放電保護：當單節(jié)電池電壓低于設(shè)定值、到達設(shè)定的放電時間或容量、交流失電等，設(shè)備自動停止放電；

多種故障報警功能：電壓超限、溫度超限、電壓均差值超限等，報警值自由設(shè)定。

5.5 系統(tǒng)經(jīng)濟效益

本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶要求，增加采集模塊和放電模塊，即使增加電池數(shù)量和電池容量，而增加的費用也只是少量模塊的費用，從而有效的降低了系統(tǒng)的投入成本，且易于系統(tǒng)升級改進。系統(tǒng)管理分析軟件

通過智能蓄電池組在線管理系統(tǒng)對電池組的各項參數(shù)進行采集，采用以太網(wǎng)傳輸手段，將數(shù)據(jù)實時上送，集中存儲到遠端數(shù)據(jù)接收服務(wù)器中，通過應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計、故障報警，并提供友好的人機交互管理界面，運行維護人員通過IE瀏覽器即可察看各變電站蓄電池組的實時運行信息及歷史運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場直流系統(tǒng)蓄電池組的遠程在線監(jiān)測管理。后臺管理界面舉例：（1）系統(tǒng)登陸：

（2）現(xiàn)場蓄電池狀態(tài)信息界面：

蓄電池狀態(tài)信息界面

（3）蓄電池運行監(jiān)測界面：

蓄電池運行監(jiān)測界面

上圖為蓄電池組實時運行狀態(tài)的曲線和報表圖，可以通過右邊下拉菜單分別選擇蓄電池組浮充電、核對性放電、內(nèi)阻測試界面的信息，也可以通過左邊的的選擇項，分別選擇電流、溫度、容量、組端電壓、平均電壓、單體電池電壓、均差電壓的實時/歷史曲線和柱狀圖，并在對應(yīng)的界面打印數(shù)據(jù)表格或?qū)С龅紼xcel文檔，便于用戶分類管理和保存。

蓄電池運行監(jiān)測數(shù)據(jù)表格（4）蓄電池充放電記錄

蓄電池放電記錄曲線

蓄電池放電記錄表格（5）蓄電池內(nèi)阻分析

蓄電池內(nèi)阻查詢可查詢內(nèi)阻報表和內(nèi)阻的柱狀圖，如下圖：

蓄電池內(nèi)阻測試結(jié)果查詢界面

（6）蓄電池性能分析

性能分析主要顯示蓄電池失效判斷數(shù)學模型中的分析結(jié)果，默認顯示所有電池性能棒圖，可通過單選按鈕顯示最近一次動態(tài)放電內(nèi)阻榜圖，如下圖：

蓄電池性能分析圖

蓄電池內(nèi)阻分析圖

點擊上圖中的任一節(jié)電池棒圖可鏈接到該節(jié)電池的歷次動態(tài)放電內(nèi)阻圖和最近一次核對性放電電壓曲線圖和預(yù)估容量值。界面如下圖所示：

蓄電池內(nèi)阻分析與核對性放電曲線比較圖（7）遠程內(nèi)阻測試控制

該動能主要用于用戶手動啟用遠程控制內(nèi)阻測試，如下圖：

遠程內(nèi)阻測試控制界面

（8）歷史報警記錄查詢

蓄電池歷史告警記錄（9）相關(guān)報表輸出舉例

變電站蓄電池運行月報

根據(jù)DL/T 724-2000要求，每月對蓄電池組可自動生成運行月報，為電池維護提供依據(jù)。核對性放電后，可通過如下界面查詢放電曲線，并可生成WORD格式的放電報表，如下圖所示：

蓄電池放電測試報告 點擊下圖中的“生成報表”按鈕，即可生成WORD格式的放電實驗報告。

蓄電池放電測試報表

7.技術(shù)服務(wù)范圍和程度 7.1技術(shù)服務(wù)

（1）服務(wù)響應(yīng)時間

服務(wù)時間主要是針對設(shè)備或系統(tǒng)運行過程中發(fā)生故障時的響應(yīng)時間。售后服務(wù)電話響應(yīng)：每周七天，每天24小時；

問題解答響應(yīng)：電話由專人負責接聽，對產(chǎn)品運行咨詢和故障問題應(yīng)立即給出分析和解答，并給出解決方案，對確有困難的，必須在1小時內(nèi)給予明確的分析判斷及解決方案的答復(fù)；

派員處理響應(yīng)：對確認需要派員服務(wù)的，白天在8小時內(nèi)做出響應(yīng)，晚上接到電話在12小時內(nèi)做出響應(yīng)，并給出明確的執(zhí)行計劃；

故障處理時間：上門響應(yīng)時間為24小時以內(nèi)，48小時修復(fù)。（2）長期技術(shù)支持 本公司將長期為業(yè)主提供免費的、詳細的技術(shù)支持，以確保用戶及時獲得所需的增值服務(wù)。技術(shù)支持有以下幾種形式：

1）首先拔打本公司的售后服務(wù)熱線：（0571）88864414。然后提供以下信息：用戶單位名稱、聯(lián)系電話、E-mail地址、需要的支持的項目和內(nèi)容。2）如果本公司的工程師能夠在第一時間內(nèi)找到解決的方法，會立刻給用戶以詳細的回答。針對客戶在系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的故障，工程師認為通過電話熱線無法解決問題，就會根據(jù)客戶的要求提供現(xiàn)場技術(shù)支持服務(wù)?，F(xiàn)場技術(shù)支持包括故障診斷、提交解決方案、系統(tǒng)參數(shù)恢復(fù)、重裝系統(tǒng)等服務(wù)。

3）用戶可以通過E-mail給本公司的工程師提出技術(shù)的要求。本公司的技術(shù)支持的電子信箱是：support@china-gold.com，請在E-mail的主題一欄中注明“技術(shù)支持”。

4）如果廠家有新的產(chǎn)品或技術(shù)資料，本公司會通過最快的途徑送達用戶。5）本公司將定期為用戶舉辦產(chǎn)品使用專題技術(shù)培訓及其他技術(shù)交流會議。7.2培訓服務(wù)承諾

本公司提供對業(yè)主維修、操作等有關(guān)人員的培訓。通過培訓使受訓的業(yè)主技術(shù)人員能夠?qū)π铍姵卦诰€監(jiān)測裝置及蓄電池放電裝置有效地進行操作和維護。

因本公司原因?qū)е屡嘤柌荒馨雌谕瓿?，或原有的設(shè)計需要改變，業(yè)主有權(quán)要求重新進行培訓，所有費用由本公司承擔。

1、操作培訓

對用戶的操作技術(shù)人員進行培訓，通過培訓，使受培訓人員了解系統(tǒng)運行構(gòu)成及功能，掌握蓄電池在線監(jiān)測裝置及蓄電池放電裝置的各操作界面，能在日常和緊急情況下有效地操作和使用設(shè)備，保證設(shè)備所有的測試功能在運行過程中一直處于良好狀態(tài)。因此，學員應(yīng)要求是未來的設(shè)備操作人員。

2、維護培訓

對用戶的設(shè)備維護技術(shù)人員進行培訓，通過培訓，使受培訓人員能夠熟悉設(shè)備的構(gòu)成和技術(shù)特點，掌握設(shè)備各類狀態(tài)參數(shù)，掌握系統(tǒng)的特點、維護重點、技術(shù)難點、維修方法，了解設(shè)備的安裝、調(diào)試和其中問題的處理，直接了解工程實施過程中的實際情況等。

3、現(xiàn)場培訓

本公司為業(yè)主的維護、操作等有關(guān)人員安排1次集中的現(xiàn)場培訓。該培訓內(nèi)容主要包括正常操作程序、一般故障修復(fù)和緊急情況下的處理方法。

現(xiàn)場培訓由本公司人員負責。如授課時需用到常用教學設(shè)施，本公司將至少提前15天通知業(yè)主準備，而任何特殊的工具和測試設(shè)備由本公司準備。地點施工現(xiàn)場，培訓人員由業(yè)主根據(jù)需要確定。

另外，在設(shè)備測試、調(diào)試過程中，本公司技術(shù)人員將隨時對業(yè)主技術(shù)人員進行技術(shù)指導(dǎo)，解決技術(shù)疑問，并共享設(shè)備測試與維護經(jīng)驗。

通過多年的努力，本公司在變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和蓄電池監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域已取得領(lǐng)先地位，為用戶提供了完備可靠的維護方案，產(chǎn)品已在全國范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)良的性能和完善的服務(wù)體系一直為眾多用戶所認同。我們相信，我們的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)將使用戶滿意和受益。

杭州高特電子設(shè)備有限公司 電話：0571-88883356，*** 郵箱：gold@china-gold.com 網(wǎng)址：www.tmdps.cn 地址：杭州市西湖區(qū)益樂路223號銀江科技產(chǎn)業(yè)園B座5～6樓 郵編：310012

第四篇：電源系統(tǒng)中防雷原理與保護措施

電源系統(tǒng)中防雷原理與保護措施

雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的巨大耦合能量。

雷電防護基本原理

雷電及其它強干擾對通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后果是嚴重的，雷電防護將成為必需。雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備。絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、信號線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的浪涌；地線通道，地電們反擊；空間通道，電磁小組的輻射能量。

其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)致?lián)p的主要原因，它的最見的致?lián)p形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴的重點。由于雷電無孔不入地侵襲電子信息系統(tǒng)，雷電防護將是個系統(tǒng)工程。雷電防護的中心內(nèi)容是泄放和均衡。

泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護區(qū)分層次對雷電能量進行削弱。防雷保護區(qū)又稱電磁兼容分區(qū)，是按人、物和信息系統(tǒng)對雷電及雷電電磁脈沖的感受強度不同把環(huán)境分成幾個區(qū)域：

LPZOA區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各特體都可能導(dǎo)走全部雷電流，本區(qū)內(nèi)電磁場沒有衰減。LPZOB區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區(qū)電磁場沒有衰減。LPZ1區(qū)，本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導(dǎo)體的電流比LPZOB區(qū)進一步減少，電磁場衰減和效果取決于整體的屏蔽措施。

后續(xù)的防雷區(qū)（LPZ2區(qū)等）如果需要進一步減小所導(dǎo)引的電流和電磁場，就應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū)，應(yīng)按照需要保護的系統(tǒng)所要求的環(huán)境區(qū)選擇且續(xù)防雷區(qū)的要求條件。保護區(qū)序號越高，預(yù)期的干擾能量和干擾電壓越低。在現(xiàn)代雷電防護技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，它可以指導(dǎo)我們進行屏蔽、接地、等電們連接等技術(shù)措施的實施。

均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時保持基本相等，這實質(zhì)是基于均壓等電位連接的。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器（防雷器）組成一個電位補償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時間里，這個電位補償系統(tǒng)可以迅速地在被保護系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導(dǎo)電部件之間建立起一個等電位，這些導(dǎo)電部件也包括有源導(dǎo)線。通過這個完備的電位補償系統(tǒng)，可以在極短時間內(nèi)形成一個等電位區(qū)域，這個區(qū)域相對于遠處可能存在數(shù)十千伏的電位差。重要的是在需要保護的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不存在顯著的電位差

雷電防護系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過渡防護，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應(yīng)。內(nèi)部防護，由均壓等電位連接、過電壓保護組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。

防雷器的作用及技術(shù)參數(shù)

防雷器又稱等電位連接器、過電壓保護器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于電源線防護的防雷器稱為電源防雷器。鑒于目前的雷電致?lián)p特點，雷電防護尤其在防雷整改中，基于防雷器防護方案是最簡單、經(jīng)濟的雷電防護解決方案。防雷器的主要作用是瞬態(tài)現(xiàn)象時將其兩端的電位保持一致或限制在一個范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)移有源導(dǎo)體上多余能量。

進入地下泄放，是實現(xiàn)均壓等電位連接的重要組成部分。防雷器的一些主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓、額定工作電流，特批串并式電源防雷器的載流量。通流能力，防雷器轉(zhuǎn)移雷電流的能力，以千安為單位，與波開開式有關(guān)。防雷器在功能上可分為可防直擊雷的防雷器和防感應(yīng)雷的防雷器?？煞乐睋衾椎姆览灼魍ǔＳ糜诳赡鼙恢睋衾讚糁械木€路保護，如LPZOA區(qū)與LPZ1區(qū)交界處的保護。用10/35μs電流波形測試與表示其通流能力。防感應(yīng)雷的防雷器通常用于不可能被直擊雷擊中的線路保護，如LPZOB區(qū)與LPX1區(qū)、LPZ1區(qū)交界處的保護。用8/20μs電流波形測試與表示其通流能力響應(yīng)時間，防雷器對瞬態(tài)現(xiàn)象起控制作用所需的時間，與波形性質(zhì)有關(guān)。殘壓，防雷器對瞬態(tài)現(xiàn)象的電壓限制能力，與雷電流幅值及波形性質(zhì)有關(guān)。

防雷器的選用

基于防雷器的防護想要取得理想的效果，應(yīng)注重“在合適的地方合理地裝設(shè)合適的防雷器”。

進入建筑物的各種設(shè)施之間的雷電流分配情況如下：約有50%的雷電流經(jīng)外部防雷裝置泄放入地，另有50%的雷電流將在整個系統(tǒng)的金屬物質(zhì)內(nèi)進行分配。這個*估模式用于估算在LPAOA區(qū)、LPZOB區(qū)和LPZ1區(qū)交界處作等電位連接的防雷器的通流能力和金屬導(dǎo)線的規(guī)格。該處的雷電流為10/35μs電流波形。在各金屬物質(zhì)中雷電流的分配情況下：各部分雷電流幅值取決于各分配通道有的阻抗與感抗，分配通道是指可能被分配到雷電流的金屬物質(zhì)，如電力線、信號線、自來水管、金屬構(gòu)架等金屬管級及其它接地，一般僅以各自的接地電阻值就可以大致估算。在不能確定的情況下，可以認為接是電阻相等，即各金屬管線平均分配電流。

在電力線架空引入，并且電力線可能被直擊雷擊中時，進入建筑物內(nèi)保護區(qū)的雷電流取決于外引線路、防雷器放電支路和用戶側(cè)線路的阻抗和感抗。如內(nèi)外兩端阻抗一致，則電力線被分配到一半的直擊雷電流。在這種情況下必須采用具有防直擊雷功能的防雷器。

后續(xù)的*估模式用于*估LPZ1區(qū)以后防護區(qū)交界處的雷電流分配情況。由于用戶側(cè)絕緣阻抗遠遠大于防雷器放電支路與外引線路的阻抗，進入后續(xù)防雷區(qū)的雷電流將減少，在數(shù)值上不需特別估算。一般要求用于后續(xù)防雷區(qū)的電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。

后續(xù)防雷區(qū)防雷器的選擇應(yīng)考慮各級之間的能量分配和電壓配合，在許多因素難以確定時，采用串并式電源防雷器是個好的選擇。串并式是根據(jù)現(xiàn)代雷電防護中許多應(yīng)用場合、保護范圍層次區(qū)分等特點提出的概念（相對于傳統(tǒng)的并式防雷器而言）。其實質(zhì)是經(jīng)能量配合和電壓分配的多級放電器與濾波器技術(shù)的有效結(jié)合。串并式防雷有如下特點：應(yīng)用廣泛。不但可以按常規(guī)進行應(yīng)用，也適合保護區(qū)難以區(qū)別的場所。感生退耦器件在瞬態(tài)過電壓下的分壓、延遲作用，以幫助實現(xiàn)能量配合。減緩瞬態(tài)干擾的上升速率，以實現(xiàn)低殘壓與長壽命以及極快的響應(yīng)時間。

防雷器的其它參數(shù)選擇取決于各個被保護物所在防雷區(qū)的級別，其工作電壓以安裝在引電路中所有部件的額定電壓為準。串并式防雷器還需注意其額定電流。

影響電子線雷電流分配的其它因素：變壓器端接地電阻降低將使電子線中分配電流增大。供電線纜的長度的增加將使電力線中分配電流減少，并使幾要導(dǎo)線中有平衡的電流分配。過短的電纜長度和過低的中性線阻抗將使電流不平衡，從而引起差模干擾。供電線纜并接多用戶將降低有效阻抗，導(dǎo)致分配電流增大，在連成網(wǎng)狀的供電狀態(tài)下，雷臨時性流主要流入電力線，這是多數(shù)雷損發(fā)生在電力線處的原因。

防雷器的安裝

電源線應(yīng)實現(xiàn)多級防護，多級防護是以各防雷區(qū)為層次，對雷電能量的逐級減弱（能量分配），使各級限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設(shè)備絕緣強度之內(nèi)（電壓配合）。在下列情況下，多級防護成為必須：某一級防雷器失效或防雷器某一路失效。防雷器的殘壓不配合設(shè)備絕緣強度，線纜在建筑物內(nèi)長度較長時。

幾乎所有情況下的線纜防護，至少應(yīng)分成兩級以上，同一級防雷器還可能包含多級保護（如串并式防雷器）。為了達到有效的保護，可在各防雷區(qū)界面處設(shè)置相應(yīng)的防雷器，防雷器可針對單個電子設(shè)備，或一個裝有多個電子設(shè)備的空間，所有穿過通常具有空間屏蔽的防雷區(qū)的導(dǎo)線，在穿過防雷區(qū)界面同時接有防雷器。另外，防雷器的保護范圍是有限的，一般防雷器與設(shè)備線路距離超過10m以后將使防護效果劣化，這是因為防雷器和需要保護的設(shè)備之間的電纜上有反射造成的振蕩電壓，其幅值與線路長度、負載阻抗成正比。

在使用電源防雷器的多級防護中，如果不注意能量分配，則可能引入更多的雷電能量進入保護區(qū)域。這要求防雷器應(yīng)根據(jù)前述*估模式選擇。一般防雷器都有通過雷電流越大，殘壓越高的特點，通過能量分配后未級防雷器流過的雷電流極小，有利于電壓限制。注意，不考慮電壓配合而僅僅選擇低響應(yīng)電壓的防雷器作末級保護是危險的。

實現(xiàn)能量分配與電壓配合的要點在于利用兩級防雷器之間線纜本身的感抗。線纜本身的感抗有一定的阻礙埋電流及分壓作用，使雷電流更多地被分配到前級泄放。一般要求兩級防雷器之間線纜長度在15m左右，適??纜之內(nèi)的情況。線纜上分支線路的長度對線纜要求長度有影響，當保護地線與被保護線纜有一定距離（>1m），這時要求線纜長度大于5m即可。在一些不適合采用線纜本身作退耦的地方，可利用專門的退耦器件，這時無距離要求。

退耦器件是實現(xiàn)能量分配與電壓配合的重要措施，以下幾種材料可作為退耦器件：線纜、電感和電阻。

串并式電源防雷器為退耦器件的防雷器組合形式，適合于各種場合的應(yīng)用。

在某些極端情況下，裝上防雷器反而會增加設(shè)備損壞的可能，必須杜絕；這類情況發(fā)生。防雷器保護幾條線，其中一條線上的防雷器失效或響應(yīng)速度過慢。這可能使共模干擾轉(zhuǎn)化為差模干擾而損壞設(shè)備。這要求必須實施多級防護及注意防雷器的維護。不考慮防雷保護區(qū)、能量配合及電壓分配而隨便安裝防雷器，比如僅僅在設(shè)備前端裝設(shè)一只防雷器，由于沒有前級保護，強大的雷電流將被吸引到設(shè)備前端，致使防雷器殘壓超過設(shè)備絕緣強度。這要求防雷器必須按層次性原則安裝。

在另外的一些情況下，錯誤的安裝將使設(shè)備得不到有效保護。過長的防雷器連接線、防雷器工作時，連接線上由感抗引起的電壓將極高，加在設(shè)備上的仍會危險電壓，這個問題在末級防雷器的應(yīng)用中更加明顯。解決這個問題的方法是采用短的連接線，也要以采用兩要以上分開的連接線以分擔磁場強度，減少壓降，單線加粗連接線是沒有什么效果的。必要時可通過改變被保護線的布線，使其靠近等電位連接排（接地點）以減少連接線長度。

防雷器輸出線和輸入線、接地線靠近、并排敷設(shè)。這種情況對串并式防雷器的影響比較嚴重。當串并式電源防雷器的輸出線（已保護的線）和輸入線（未保護線）、地線靠近敷設(shè)，會使輸出線內(nèi)感應(yīng)出瞬態(tài)浪涌，雖然其強度較原來小，但仍可能是危險的。解決這個問題的方法是將輸入線、地線與輸出線分開敷設(shè)或垂直敷設(shè)，盡量減少并行敷設(shè)的長度，拉開敷設(shè)的距離。

防雷器接地線沒有與被保護設(shè)備的保護地相連，即采取單獨的防雷接地。這將使被保護線與設(shè)備保護地之間在瞬態(tài)時存在危險電壓，解決這個問題的方法是防雷器的接地應(yīng)與設(shè)備保護地相連。

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第五篇：高速鐵路與鐵路信號(四)

高速鐵路與鐵路信號

（四）【字號：大 中 小】

時間：2012-1-20來源： 中國通號網(wǎng)作者：傅世善閱讀次數(shù)：1768

信息傳輸系統(tǒng)的選擇車地信息傳輸系統(tǒng)的方式

列控系統(tǒng)有兩大基本要素：列車運行控制方式與車-地信息傳輸方式。列控系統(tǒng)往往以兩者之一來命名，例如，“基于準移動閉塞的列控系統(tǒng)”或“基于無線通信的列控系統(tǒng)”。

車-地信息傳輸方式是列控系統(tǒng)最基本的技術(shù)特征之一，車-地信息傳輸方式往往決定了列控系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成、功能和技術(shù)水平。

在高速前期研究時，分析了各國高速鐵路列控系統(tǒng)采用的信息傳輸系統(tǒng)，車地間傳輸媒介主要包括以下幾種方式，有的列控系統(tǒng)僅用一種傳輸媒介，有的列控系統(tǒng)以一種為主，輔以其他方式。

1.1 軌道電路

列控系統(tǒng)信息基于軌道電路傳輸是傳統(tǒng)方式，有多信息與數(shù)字化軌道電路兩類。

TVM300系統(tǒng)在1981年投入使用，采用無絕緣軌道電路UM71，地對車的信息傳輸容量僅有18個，速度監(jiān)控是滯后階梯式的。

TVM430 系統(tǒng)在1993 年投入使用。當時列車速度已達320km/h，采用數(shù)字化的無絕緣軌道電路U M2000，車地間的信息傳輸數(shù)字編碼化，速度監(jiān)控方式改為分級速度曲線控制模式。、日本于1964 年開通了世界上第一條高速鐵路，采用基于有絕緣軌道電路的列控系統(tǒng)ATC，速度監(jiān)控方式為超前階梯式，制動方式是設(shè)備優(yōu)先的模式。從1991 年日本開始試驗和運用基于數(shù)字式軌道電路的數(shù)字列控系統(tǒng)I-ATC。

1.2 軌道電纜

德國鑒于國情采用鋼枕，不用軌道電路，以計軸設(shè)備實現(xiàn)列車位置檢查，德國列控系統(tǒng)LZB采用軌道電纜實現(xiàn)了列控系統(tǒng)的雙向信息傳輸。

1.3 點式設(shè)備

利用點式設(shè)備提供列控系統(tǒng)信息傳輸通道的方式已經(jīng)廣泛采用。點式設(shè)備主要包括點式應(yīng)答器和點式環(huán)線兩種。

在歐洲ETCS2 級標準中主要提供列控系統(tǒng)的輔助信息，如里程標、線路數(shù)據(jù)、切換點等；在歐洲ETCS1級標準中利用點式設(shè)備提供全部控車信息。

1.4 無線傳輸

歐洲列控系統(tǒng)ETCS2及ETCS3 級技術(shù)標準明確利用GSM-R無線系統(tǒng)進行列控信息車地雙向傳輸。無線傳輸具有信息量大、雙向傳輸、通用及兼容性強等特點。CTCS對信息傳輸系統(tǒng)的選擇

CTCS規(guī)范中各應(yīng)用等級均采取目標距離式，各應(yīng)用等級是根據(jù)設(shè)備配置來劃分的，其主要差別在于地對車信息傳輸?shù)姆绞胶途€路數(shù)據(jù)的來源。

CTCS-0級的控制模式是目標距離式，它在既有地面信號設(shè)備的基礎(chǔ)上，采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備中，靠邏輯推斷地址調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)，結(jié)合列車性能計算給出目標距離式制動曲線。CTCS-1級的控制模式為目標距離式，采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備中，靠邏輯推斷地址調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)，結(jié)合列車性能計算給出目標距離式制動曲線。在車站附近增加點式信息設(shè)備，傳輸定位信息，以減少邏輯推斷地址產(chǎn)生錯誤的可能性。

CTCS-1級與CTCS-0級的差別在于全面提高了系統(tǒng)的安全性，是對CTCS-0級的全面加強，可稱為線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備上的列車運行控制系統(tǒng)。

CTCS規(guī)范中對CTCS-2級的總體描述為：“CTCS-2級，是基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)，??” 應(yīng)用等級CTCS-2級標準的規(guī)定是比較寬的，基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)可以是多樣的，例如，基于數(shù)字軌道電路的列控系統(tǒng)。但當時國內(nèi)研究的數(shù)字軌道電路尚不成熟，又不愿受制于國外公司，于是鐵道部組織研究了一種基本符合CTCS-2級標準的列控系統(tǒng)：基于ZPW-2000A型軌道電路和應(yīng)答器進行車地

間信息傳輸?shù)牧锌叵到y(tǒng)，以后該列控系統(tǒng)就直接稱為CTCS-2級列控系統(tǒng)，第6 次鐵路大提速中裝備了CTCS-2級列控系統(tǒng)。

CTCS-2級列控系統(tǒng)是結(jié)合國情構(gòu)思的，它的構(gòu)成是當時歷史背景下最佳和最實際的選擇：當時ZPW-2000A型無絕緣軌道電路具有自主知識產(chǎn)權(quán)，已經(jīng)作為統(tǒng)一的軌道電路制式推廣使用，用其構(gòu)成CTCS-2 級列控系統(tǒng)更有把握，更便于與既有信號系統(tǒng)兼容。充分發(fā)揮ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路18個信息的作用，目標距離（移動授權(quán)憑證）由軌道電路進行連續(xù)信息傳輸，線路數(shù)據(jù)由應(yīng)答器提供，構(gòu)成了點連式的列控系統(tǒng)。系統(tǒng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)：采用了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路；采用通用設(shè)備的歐標應(yīng)答器；列控中心由中國自主研發(fā)，符合歐洲標準；車載信號設(shè)備也符合歐洲標準，通過引進設(shè)備實現(xiàn)技術(shù)引進，最終實現(xiàn)國產(chǎn)化。

CTCS-3級是基于無線通信（如GSM-R）的列車運行控制系統(tǒng)，它可以疊加在既有干線信號系統(tǒng)上。軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設(shè)備提供列車用于測距修正的定位基準信息。無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向的信息傳輸，行車許可由無線閉塞中心產(chǎn)生，通過無線通信系統(tǒng)傳送到車上。CTCS-3級選擇基于無線通信是符合國際化技術(shù)發(fā)展趨勢的明智之舉。

CTCS-4級是完全基于無線通信（如GSM-R）的列車運行控制系統(tǒng)。由地面無線閉塞中心（RBC）和車載設(shè)備完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設(shè)備提供列車用于測距修正的定位基準信息。車地信息傳輸系統(tǒng)的影響

車-地信息傳輸方式是列控系統(tǒng)最基本的技術(shù)特征之一，車-地信息傳輸方式往往決定了列控系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成、功能和技術(shù)水平。

車-地信息傳輸方式是多樣的，信息量有大小，對列控系統(tǒng)的構(gòu)成影響很大。

3.1 信息量的大小決定列車運行控制模式

采用階梯式速度控制模式時，只要求地對車傳輸運行前方制動距離范圍內(nèi)閉塞分區(qū)空閑個數(shù)就行，所以多信息機車信號就可滿足。

采用分級速度控制模式時，還需要地對車傳輸就近一個閉塞分區(qū)的距離和線路參數(shù)。列控系統(tǒng)TVM430，地面采用UM2000數(shù)字化軌道電路，信息量達228 位。

一次連續(xù)速度控制模式時，車載列控設(shè)備需要一個全制動距離內(nèi)所有的線路參數(shù)，信息量相當大，可以通過無線通信、數(shù)字軌道電路、軌道電纜、應(yīng)答器等地對車信息傳輸系統(tǒng)傳輸，據(jù)測算信息量應(yīng)當在250位以上。

實現(xiàn)移動閉塞還需要前行列車的運行信息。

3.2 點式、連續(xù)式信息傳輸?shù)挠绊?/p>

車-地間傳輸媒介中，應(yīng)答器和點式環(huán)線是點式的，無線通信、軌道電路、軌道電纜等是連續(xù)式的。利用點式設(shè)備提供列控系統(tǒng)信息傳輸通道的方式也有廣泛采用。

在歐洲ETCS1級標準中，利用點式設(shè)備提供全部控車信息。

由于信息的不連續(xù)，系統(tǒng)功能的完整性、安全性和運營效率等遠遠不如ETCS2級。

CTCS-1級采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備中，靠邏輯推斷地址調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)，結(jié)合列車性能計算給出目標距離式制動曲線。在車站附近增加點式信息設(shè)備，傳輸定位信息，以減少邏輯推斷地址產(chǎn)生錯誤的可能性。

日本的數(shù)字列控系統(tǒng)I-ATC就是采取車載信號設(shè)備貯存電子地圖，通過每一軌道區(qū)段的地址編碼來調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)，這種方式可以使地-車信息傳輸?shù)男枨罅繙p少。

采取大貯存的方式，一旦線路數(shù)據(jù)有變化，需及時更換車上數(shù)據(jù)庫，日本國家小，鐵路夜里不行車，動車組統(tǒng)一更換車上數(shù)據(jù)庫是可行的。中國鐵路動車組統(tǒng)一更換車上數(shù)據(jù)庫是不可行的。

3.3 信息量的大小決定系統(tǒng)功能的完整性同樣采取一次連續(xù)速度控制模式的列控系統(tǒng)也因信息量的大小而功能不同。

CTCS-2級采用了ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路，僅有18個 信息，還要兼顧既有信號系統(tǒng)的使用，相對而言，信息量少了一些，因而會產(chǎn)生系統(tǒng)的局限性：傳輸目標距離的信息量偏緊；軌道電路不能給出目標速度信息；道岔 的限速采取變通方式解決；臨時限速是由設(shè)在進站口的有源應(yīng)答器來預(yù)告；防災(zāi)系統(tǒng)報警沒有專門的信息；軌道電路沒有編號（編號可以有效防止同頻干擾）。

例如，目標距離的長度至少要滿足全制動距離加上確認信號的長度，CTCS-2級的軌道電路只能給出7個閉塞分區(qū)的預(yù)告，顯然不夠充裕。目標距離能預(yù)告快一點，讓司機早一點知道目標距離，心中更有數(shù)，對安全更有利。

3.4 車地信息傳輸雙向優(yōu)于單向

CTCS-2級采用軌道電路和應(yīng)答器只能實現(xiàn)地對車單向信息傳輸，C TCS-3級采用無線通信GSM-R能實現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向的大信息量傳輸。車對地的信息傳輸可以將列車的制動狀況、司機駕駛狀況、設(shè)備故障和列車速度等重要信息傳給控制中心，使系統(tǒng)更趨安全和功能更趨完善。實現(xiàn)移動閉塞還需要車-車間信息傳輸