鐵路通信電源是鐵路通信設備正常運行的“心臟”。它是構(gòu)成各種通信手段必不可少的組成部分，對確保通信質(zhì)量具有重要的影響，因為通信設備發(fā)生故障是局部的，而通信電源的故障，影響面會更大。鐵路通信系統(tǒng)的故障，不僅影響公務聯(lián)絡，更嚴重的是會影響列車運行，造成國民經(jīng)濟的重大損失。因此鐵路通信電源歷來受到有關部門的重視，鐵道部先后制定了有關通信電源的技術要求和相關設計規(guī)范，并加強了技術管理；系統(tǒng)和設備隨著技術的進步不斷完善和提高，現(xiàn)將鐵路通信電源系統(tǒng)及特點介紹如下。
鐵路通信電源是獨立的供電系統(tǒng)，由外供交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)構(gòu)成。其外供交流電源由兩部分組成：其一是從鐵路地區(qū)變、配電所、鐵路專用專盤專線電源、電力貫通線電源、自動閉塞電力線電源及地方電源接引的外供交流電源：其二是指自備發(fā)電電源。v 在鐵路沿線，每隔一般為40～60km設置的10KV配電所，用于為自動閉塞電力線路和電力貫通線供電。 在鐵路干線、運輸較繁忙的支線均建有電力貫通線路；在自動閉塞區(qū)段除建有電力貫通線外，還建有自動閉塞電力線路。自動閉塞電力線路是為鐵路自動閉塞信號設備供電的專用電源，鐵路中間站的通信設備也由此供電。
電力貫通線路為沿線各車站與行車有關的小容量負荷的主供電源，是自動閉塞線路供電的備用電源。 鐵路通信網(wǎng)分樞紐及以上通信設備均被列為一級負荷；分樞紐以下電源室和中間站通信機械室為二級負荷。
一級負荷的供電標準是：從兩個不同的變電所各引一路或從不同的母線段引出兩路供電。因此分樞紐及以上通信設備是由兩路可靠交流電源供電的；分樞紐以下由一路可靠交流電源供電，當其附近有第二路交流電源時，采用兩路交流電源供電。
鐵路通信自備發(fā)電電源一般采用油機發(fā)電機組，對滿足日照要求或風速要求的地區(qū)，采用太陽能或風力發(fā)電電源作為備用電源也是一種可行的方案，但其一次性投資較高。
自備交流發(fā)電機組，隨著技術的進步，目前均采用具有自動投入，自動撤出，自動補給性能的設備，此外還必須具有標準化接口和通信協(xié)議，以完成其遙信、遙測和遙控功能，達到少人維護、無人值守的目的。
自備發(fā)電機組的設置是保證對通信設備不間斷供電的唯一可靠措施，尤其是對災害造成的故障，其中斷時間很難確定。所以鐵路通信站均要求配置自備發(fā)電機組；中間站通信機械室每2～4個站配置1臺機動式發(fā)電機組，故障時，由通信工區(qū)攜帶至故障地點使用，以確保供電的可靠性，同時可減少蓄電池組的備用時間，從而降低蓄電池的容量。
自備交流發(fā)電機組的容量，按滿足通信設備用交流功率、直流電源的浮充功率、蓄電池組的充電功率、通信站主機房內(nèi)應提供保證照明的功率、保證空調(diào)的功率及其他必須保證的用電功率。
保證照明一般接實際情況計算、無資料時，除主機房的照明予以保證外，其余房屋的照明功率可按其30％～50％估算。
電源系統(tǒng)的可靠性是由交流供電系統(tǒng)，直流供電系統(tǒng)的可靠性共同組成，研究資料表明，交流供電系統(tǒng)的可靠性占系統(tǒng)總可靠性指標的65％，因此，提高交流供電可靠性最為重要。
鐵路通信電源的直流供電系統(tǒng)由整流設備、直流配電設備及蓄電池組組成。其供電方式采用直流集中供電連續(xù)浮充制，將整流設備與蓄電池組不分晝夜地并聯(lián)浮充供給通信設備直流電源，同時供給蓄電池組自放電的補充充電電流。采用這種供電制度、蓄電池組效率高，壽命長，可靠性強，是首選的供電方式。鐵路直流供電基礎電壓定為－48V。其他種類電壓：如－12V，－6V，－24V等或交流220V，當其負荷量較小時，可通過變換器或逆變器獲得，特大通信樞紐（一般可按交換系統(tǒng)容量大于5萬門）采用分散供電方式，具有減小電源線壓降，減少故障影響面等優(yōu)點，隨著鐵路通信網(wǎng)走向市場、大容量的通信樞紐會有所增加，分散供電方式會得到更多的采用。
采用高頻開關技術的整流設備，具有體積小，重量輕，模塊化結(jié)構(gòu)，擴容方便，并且效率高、功率因數(shù)高，允許輸入交流電壓變動幅度大，穩(wěn)壓精度高、噪聲低等優(yōu)點，已經(jīng)取代相控電源，在鐵路通信電源系統(tǒng)業(yè)已得到廣泛的應用。
閥控式密封蓄電池具有體積小，比能量大，污染少，使用維護簡便，可臥置疊放，可與通信設備同置一室，節(jié)省工程投資等優(yōu)點，已被定為應用于通信電源系統(tǒng)的首選電池。其中貧液式電池因其內(nèi)阻小，產(chǎn)品一致性和均一性好，更具有優(yōu)越性。
對蓄電池組采用低壓恒壓充電方式在國際、國內(nèi)已得到普遍應用，其優(yōu)點是可以延長蓄電池的使用壽命，提高供電質(zhì)量，簡化直流供電線路。鐵道部業(yè)已推行低壓恒壓浮充制供電方式，其原理與維護基本上同“連續(xù)浮充制”。不同之處在于浮充電壓從原來的（2.18±0.02）V，提高到2.3V，外供交流電源停電后，由蓄電池放電；交流恢復供電后，仍以每塊蓄電池端電壓2.3V進行“在線式”浮充，即帶負荷充電。其優(yōu)點是在保證蓄電池不虧電的情況下延長其使用壽命，并具有簡化操作、便于維護、提高供電質(zhì)量等優(yōu)點。
近來，新型高能閥控蓄電池（又稱鉛布電池）引起業(yè)內(nèi)的關注。它是在原閥控電池的基礎上發(fā)展起來的一種改進型電池，其工作原理與閥控電池相同，其關鍵技術在于采用新的電池材料，先進的電池結(jié)構(gòu)和新的生產(chǎn)工藝，主要包括以下幾方面：
1采用特殊工藝制造的同軸復合鉛絲紡織的絲網(wǎng)為板柵，取代了傳統(tǒng)電池中重力澆鑄金屬板柵；
2在同一塊絲網(wǎng)上分別涂上正極鉛膏和負極鉛膏，中間以未涂膏的絲網(wǎng)連接，構(gòu)成雙極性極板；
3雙極性極板交錯疊放，根據(jù)不同的電壓與容量要求，組成不同的極群，省去單體電池之間的連接件；
4極群用鼠籠壓緊，形成緊裝配；
5極板水平放置；
6在涂板的鉛膏中加入適量氧化劑和其他添加劑；
7取消傳統(tǒng)電池生產(chǎn)過程中的固化和干燥工序；
8電池采用內(nèi)化成，取消傳統(tǒng)電池生產(chǎn)過程的化成工序；
采用以上新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝后，新型高能閥控電池具有以下優(yōu)越性能：
1放電功率大、充電更迅速。
由于結(jié)構(gòu)的改變，采用多股縱向平行鉛絲連接，電流分布均勻，降低了電池內(nèi)阻，使充電更迅速；一般閥控電池100％深放電后，需30小時左右才能再充足，而鉛布電池需4小時左右。
2循環(huán)壽命長
由于鉛布電池的板柵是由同軸鉛絲編織而成，同軸鉛絲的內(nèi)芯是多股玻璃纖維，因此其強度大，而不需在鑄造板柵的鉛中加入其他金屬，從而防止了由于其他金屬加入而造成的板柵腐蝕。鉛布電池采用高純度電解鉛，大大提高了電池的壽命。
3重量輕
因玻璃纖維作內(nèi)芯的同軸鉛絲所編織的鉛布與傳統(tǒng)的板柵相比，其材料鉛的用量減少67％以上，與結(jié)構(gòu)上其他改進綜合考慮，其重量減輕了25～50％，能量重量比提高了50％。
4性能更可靠、更均衡由于取消了固化、干燥和化成等工序，簡化了生產(chǎn)工藝，更便于自動化裝配，使得產(chǎn)品性能更易均衡和可靠。
此外，還具有安全性更高，維護量更小等優(yōu)點。目前，國內(nèi)已有武漢銀泰科技股份有限公司的產(chǎn)品問世，并用于電信行業(yè)。
近幾年隨著光纜數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字分插設備在鐵路中間站的應用，對通信電源提出了新的要求。鐵路中間站數(shù)量多，大都分散在偏僻地區(qū)，其交流電壓波動范圍大，供電質(zhì)量較差，地點交流220V波動范圍竟達±30％，停電頻繁，維修技術力量薄弱。為滿足鐵路通信的要求，必須對其進行改造。
首先是交流供電采用自動閉塞電源為主用，電力貫通線為備用的方式，改善其交流供電可靠性，并提高了交流供電質(zhì)量。繼而研制鐵路中間站電源柜，為通信設備供電。
鐵路中間站通信電源柜由交流配電單元，直流配電單元，高頻開關整流模塊及閥控式鉛酸蓄電池組組成。整流模塊的容量一般為5A、10A、16A，采用一主一備，或2主1備負荷均擔方式運行。蓄電池組一般為100AH。上述設備集成于一機柜中，以直流－48V對中間站通信設備供電。
考慮到兩次交流停電間隔時間的不可預見性，交流停電后要求有人值守，工區(qū)維修人員在8小時內(nèi)攜帶機動式發(fā)電機組到現(xiàn)場維護。蓄電池組的低電壓予告警值可根據(jù)維修人員到達時間的長短來設置，并能自動發(fā)出可見可聞告警信號。
幾年來的實踐證明，這種鐵路中間站電源柜滿足了中間站通信設備的需要，已有路內(nèi)、路外廠家的定型產(chǎn)品，經(jīng)過入網(wǎng)檢測投入使用。
綜上所述，近十年來，用高頻開關電源取代相控電源，用閥控式密封鉛酸蓄電池組代替防酸式蓄電池，用計算機集中監(jiān)控代替人工控制，是目前通信電源的發(fā)展潮流，鐵路通信電源系統(tǒng)從體制、規(guī)范、維護，產(chǎn)品標準等方面不斷納入新技術、新產(chǎn)品，為鐵路通信奠定了基礎。隨著鐵路通信管理體制的改革，鐵通網(wǎng)絡將成為面向路內(nèi)、路外經(jīng)營服務的通信網(wǎng)，將對通信電源提出更高的要求，以滿足鐵路通信走向市場的需要。
鐵路通信電源是獨立的供電系統(tǒng)，由外供交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)構(gòu)成。其外供交流電源由兩部分組成：其一是從鐵路地區(qū)變、配電所、鐵路專用專盤專線電源、電力貫通線電源、自動閉塞電力線電源及地方電源接引的外供交流電源：其二是指自備發(fā)電電源。v 在鐵路沿線，每隔一般為40～60km設置的10KV配電所，用于為自動閉塞電力線路和電力貫通線供電。 在鐵路干線、運輸較繁忙的支線均建有電力貫通線路；在自動閉塞區(qū)段除建有電力貫通線外，還建有自動閉塞電力線路。自動閉塞電力線路是為鐵路自動閉塞信號設備供電的專用電源，鐵路中間站的通信設備也由此供電。
電力貫通線路為沿線各車站與行車有關的小容量負荷的主供電源，是自動閉塞線路供電的備用電源。 鐵路通信網(wǎng)分樞紐及以上通信設備均被列為一級負荷；分樞紐以下電源室和中間站通信機械室為二級負荷。
一級負荷的供電標準是：從兩個不同的變電所各引一路或從不同的母線段引出兩路供電。因此分樞紐及以上通信設備是由兩路可靠交流電源供電的；分樞紐以下由一路可靠交流電源供電，當其附近有第二路交流電源時，采用兩路交流電源供電。
鐵路通信自備發(fā)電電源一般采用油機發(fā)電機組，對滿足日照要求或風速要求的地區(qū)，采用太陽能或風力發(fā)電電源作為備用電源也是一種可行的方案，但其一次性投資較高。
自備交流發(fā)電機組，隨著技術的進步，目前均采用具有自動投入，自動撤出，自動補給性能的設備，此外還必須具有標準化接口和通信協(xié)議，以完成其遙信、遙測和遙控功能，達到少人維護、無人值守的目的。
自備發(fā)電機組的設置是保證對通信設備不間斷供電的唯一可靠措施，尤其是對災害造成的故障，其中斷時間很難確定。所以鐵路通信站均要求配置自備發(fā)電機組；中間站通信機械室每2～4個站配置1臺機動式發(fā)電機組，故障時，由通信工區(qū)攜帶至故障地點使用，以確保供電的可靠性，同時可減少蓄電池組的備用時間，從而降低蓄電池的容量。
自備交流發(fā)電機組的容量，按滿足通信設備用交流功率、直流電源的浮充功率、蓄電池組的充電功率、通信站主機房內(nèi)應提供保證照明的功率、保證空調(diào)的功率及其他必須保證的用電功率。
保證照明一般接實際情況計算、無資料時，除主機房的照明予以保證外，其余房屋的照明功率可按其30％～50％估算。
電源系統(tǒng)的可靠性是由交流供電系統(tǒng)，直流供電系統(tǒng)的可靠性共同組成，研究資料表明，交流供電系統(tǒng)的可靠性占系統(tǒng)總可靠性指標的65％，因此，提高交流供電可靠性最為重要。
鐵路通信電源的直流供電系統(tǒng)由整流設備、直流配電設備及蓄電池組組成。其供電方式采用直流集中供電連續(xù)浮充制，將整流設備與蓄電池組不分晝夜地并聯(lián)浮充供給通信設備直流電源，同時供給蓄電池組自放電的補充充電電流。采用這種供電制度、蓄電池組效率高，壽命長，可靠性強，是首選的供電方式。鐵路直流供電基礎電壓定為－48V。其他種類電壓：如－12V，－6V，－24V等或交流220V，當其負荷量較小時，可通過變換器或逆變器獲得，特大通信樞紐（一般可按交換系統(tǒng)容量大于5萬門）采用分散供電方式，具有減小電源線壓降，減少故障影響面等優(yōu)點，隨著鐵路通信網(wǎng)走向市場、大容量的通信樞紐會有所增加，分散供電方式會得到更多的采用。
采用高頻開關技術的整流設備，具有體積小，重量輕，模塊化結(jié)構(gòu)，擴容方便，并且效率高、功率因數(shù)高，允許輸入交流電壓變動幅度大，穩(wěn)壓精度高、噪聲低等優(yōu)點，已經(jīng)取代相控電源，在鐵路通信電源系統(tǒng)業(yè)已得到廣泛的應用。
閥控式密封蓄電池具有體積小，比能量大，污染少，使用維護簡便，可臥置疊放，可與通信設備同置一室，節(jié)省工程投資等優(yōu)點，已被定為應用于通信電源系統(tǒng)的首選電池。其中貧液式電池因其內(nèi)阻小，產(chǎn)品一致性和均一性好，更具有優(yōu)越性。
對蓄電池組采用低壓恒壓充電方式在國際、國內(nèi)已得到普遍應用，其優(yōu)點是可以延長蓄電池的使用壽命，提高供電質(zhì)量，簡化直流供電線路。鐵道部業(yè)已推行低壓恒壓浮充制供電方式，其原理與維護基本上同“連續(xù)浮充制”。不同之處在于浮充電壓從原來的（2.18±0.02）V，提高到2.3V，外供交流電源停電后，由蓄電池放電；交流恢復供電后，仍以每塊蓄電池端電壓2.3V進行“在線式”浮充，即帶負荷充電。其優(yōu)點是在保證蓄電池不虧電的情況下延長其使用壽命，并具有簡化操作、便于維護、提高供電質(zhì)量等優(yōu)點。
近來，新型高能閥控蓄電池（又稱鉛布電池）引起業(yè)內(nèi)的關注。它是在原閥控電池的基礎上發(fā)展起來的一種改進型電池，其工作原理與閥控電池相同，其關鍵技術在于采用新的電池材料，先進的電池結(jié)構(gòu)和新的生產(chǎn)工藝，主要包括以下幾方面：
1采用特殊工藝制造的同軸復合鉛絲紡織的絲網(wǎng)為板柵，取代了傳統(tǒng)電池中重力澆鑄金屬板柵；
2在同一塊絲網(wǎng)上分別涂上正極鉛膏和負極鉛膏，中間以未涂膏的絲網(wǎng)連接，構(gòu)成雙極性極板；
3雙極性極板交錯疊放，根據(jù)不同的電壓與容量要求，組成不同的極群，省去單體電池之間的連接件；
4極群用鼠籠壓緊，形成緊裝配；
5極板水平放置；
6在涂板的鉛膏中加入適量氧化劑和其他添加劑；
7取消傳統(tǒng)電池生產(chǎn)過程中的固化和干燥工序；
8電池采用內(nèi)化成，取消傳統(tǒng)電池生產(chǎn)過程的化成工序；
采用以上新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝后，新型高能閥控電池具有以下優(yōu)越性能：
1放電功率大、充電更迅速。
由于結(jié)構(gòu)的改變，采用多股縱向平行鉛絲連接，電流分布均勻，降低了電池內(nèi)阻，使充電更迅速；一般閥控電池100％深放電后，需30小時左右才能再充足，而鉛布電池需4小時左右。
2循環(huán)壽命長
由于鉛布電池的板柵是由同軸鉛絲編織而成，同軸鉛絲的內(nèi)芯是多股玻璃纖維，因此其強度大，而不需在鑄造板柵的鉛中加入其他金屬，從而防止了由于其他金屬加入而造成的板柵腐蝕。鉛布電池采用高純度電解鉛，大大提高了電池的壽命。
3重量輕
因玻璃纖維作內(nèi)芯的同軸鉛絲所編織的鉛布與傳統(tǒng)的板柵相比，其材料鉛的用量減少67％以上，與結(jié)構(gòu)上其他改進綜合考慮，其重量減輕了25～50％，能量重量比提高了50％。
4性能更可靠、更均衡由于取消了固化、干燥和化成等工序，簡化了生產(chǎn)工藝，更便于自動化裝配，使得產(chǎn)品性能更易均衡和可靠。
此外，還具有安全性更高，維護量更小等優(yōu)點。目前，國內(nèi)已有武漢銀泰科技股份有限公司的產(chǎn)品問世，并用于電信行業(yè)。
近幾年隨著光纜數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字分插設備在鐵路中間站的應用，對通信電源提出了新的要求。鐵路中間站數(shù)量多，大都分散在偏僻地區(qū)，其交流電壓波動范圍大，供電質(zhì)量較差，地點交流220V波動范圍竟達±30％，停電頻繁，維修技術力量薄弱。為滿足鐵路通信的要求，必須對其進行改造。
首先是交流供電采用自動閉塞電源為主用，電力貫通線為備用的方式，改善其交流供電可靠性，并提高了交流供電質(zhì)量。繼而研制鐵路中間站電源柜，為通信設備供電。
鐵路中間站通信電源柜由交流配電單元，直流配電單元，高頻開關整流模塊及閥控式鉛酸蓄電池組組成。整流模塊的容量一般為5A、10A、16A，采用一主一備，或2主1備負荷均擔方式運行。蓄電池組一般為100AH。上述設備集成于一機柜中，以直流－48V對中間站通信設備供電。
考慮到兩次交流停電間隔時間的不可預見性，交流停電后要求有人值守，工區(qū)維修人員在8小時內(nèi)攜帶機動式發(fā)電機組到現(xiàn)場維護。蓄電池組的低電壓予告警值可根據(jù)維修人員到達時間的長短來設置，并能自動發(fā)出可見可聞告警信號。
幾年來的實踐證明，這種鐵路中間站電源柜滿足了中間站通信設備的需要，已有路內(nèi)、路外廠家的定型產(chǎn)品，經(jīng)過入網(wǎng)檢測投入使用。
綜上所述，近十年來，用高頻開關電源取代相控電源，用閥控式密封鉛酸蓄電池組代替防酸式蓄電池，用計算機集中監(jiān)控代替人工控制，是目前通信電源的發(fā)展潮流，鐵路通信電源系統(tǒng)從體制、規(guī)范、維護，產(chǎn)品標準等方面不斷納入新技術、新產(chǎn)品，為鐵路通信奠定了基礎。隨著鐵路通信管理體制的改革，鐵通網(wǎng)絡將成為面向路內(nèi)、路外經(jīng)營服務的通信網(wǎng)，將對通信電源提出更高的要求，以滿足鐵路通信走向市場的需要。
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編輯：news
來源：西部數(shù)碼
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