鐵路信號智能電源屏維護-鐵路信號智能電源屏工作原理

信號電源設備維護

第二章鐵路信號智能電源屏工作原理第一節(jié)系統工作原理第二節(jié)兩路切換原理第三節(jié)穩(wěn)壓原理第四節(jié)監(jiān)測原理第五節(jié)防雷原理

第二節(jié)兩路切換原理一、H型切換原理二、Y型切換原理兩路輸入切換原理根據鐵標要求，兩路交流電切換時間要求保證在150ms以內，目前業(yè)內存在的典型的切換方式常見有“H”型切換和“Y”型切換兩類。

一、“H”型切換原理兩路輸入切換原理

“H”型切換原理如圖：QF2～QF3為斷路器，KM1～KM4為交流接觸器，KM1、KM2和KM3、KM4分別具有電氣和機械互鎖特性，接觸器的切換構成“H”型切換方式。正常供電的情況下，上圖中的KM1和KM3吸合，KM2和KM4斷開，兩路輸入分別給互為主備的一組模塊供電；在第一路輸入不正常時，KM1斷開，KM2吸合，KM3、KM4保持不動作，這樣由第二路輸入給兩個模塊供電；相反的，在第二路輸入不正常時KM3斷開，KM4吸合，KM1、KM2保持不動作，這樣由第一路輸入給兩個模塊供電。兩路輸入切換原理

“H”型切換的特點：1、可以確保輸入切換時主備模塊總有一個模塊輸入不間斷供電。2、兩路互為主備，自動切換3、由于有優(yōu)先級切換，當其中一路輸入電源故障恢復時，會增加一次切換。

二、“Y”型切換原理兩路輸入切換原理“Y”型切換原理

QF1～QF2為斷路器，KM1、KM2為交流接觸器，KM1、KM2具有電氣和機械互鎖特性。正常供電的情況下，KM1吸合，KM2斷開，由第一路輸入給后續(xù)模塊供電。在第一路輸入不正常時，KM1斷開，KM2吸合，由第二路輸入給后續(xù)模塊供電。在KM1、KM2切換的過程中，模塊輸入端由于交流接觸器的切換有短時間的斷電，但因為電源模塊在設計時采用了PFC技術，使得模塊具有短時的記憶存儲功能，保證了模塊的對外輸出不間斷。在切換系統故障時直供開關K1、K2可以實現第一路輸入或第二路輸入直供供電。兩路輸入切換原理“Y”型切換的特點1、系統切換時，模塊輸入瞬間掉電。2、兩路互為主備，自動切換，但切換后需要手動恢復；3、由于屬于無主切換，不會引起反復切換的可能。介紹常見的幾種輸入切換方式上圖工作原理兩路交流輸入電源采用H型供電控制回路，正常情況下，兩路電源同時供電，各承擔50%的負荷，當任何一路電源斷電時，可自動轉為另外一路承擔全部負荷；兩路輸入電源經交流穩(wěn)壓、整流后，以直流總線方式并聯工作，當其中一路電源發(fā)生故障后，可保證直流總線電源的不中斷；當一路電源發(fā)生故障后，另外一路即使A、B相發(fā)生缺相，也可以由C相給直流總線供電，保證直流總線電源的不間斷，容量降為原來的1/3；小節(jié)本節(jié)介紹了智能電源屏的輸入配電的幾種切換方式，并簡要介紹了切換原理；簡介了兩種切換方式的特點在運基信號2005〔458〕號《鐵路信號智能電源屏技術條件》（暫行）規(guī)定新電源屏采用為“Y”型切換方式。信號電源設備維護

第二章鐵路信號智能電源屏工作原理第一節(jié)系統工作原理第二節(jié)兩路切換原理第三節(jié)穩(wěn)壓原理第四節(jié)監(jiān)測原理第五節(jié)防雷原理第三節(jié)穩(wěn)壓原理一、機械調壓型穩(wěn)壓二、鐵磁諧振穩(wěn)壓三、微電子補償式穩(wěn)壓四、開關電源穩(wěn)壓Q:有幾種穩(wěn)壓方式？穩(wěn)壓原理

隨著鐵路建設的迅猛發(fā)展、科技的進步以及鐵路信號先進設備的應用，鐵路信號設備對供電質量的穩(wěn)定、安全、可靠性提出了更高的要求。e.g.TTLTransistor-TransistorLogic晶體管-晶體管邏輯(電路)EMC

ElectroMagneticCompatibility,電磁兼容性目前鐵路電網供電質量不高，電源屏作為為設備供電的設備，要求能起到穩(wěn)壓的作用，以滿足信號設備的發(fā)展要求；穩(wěn)壓原理信號電源屏目前從技術上來分來已經發(fā)展到第三代產品：

第一代產品：

信號電源屏最早在我國鐵路上出現是在上世紀60年代。傳統的第一代電源屏一般都采用工頻變壓器加相控整流器來完成電氣隔離和電壓變換任務。特點：1、系統大而笨重，效率和功率因數很低。2、簡單實用，能夠滿足當時的設備供電要求；3、技術指標低

IN220VACIN220VACOUT220VACOUT24VDC供電原理第二代產品：

自上世紀80年代開始，一些先進的鐵路信號設備開始陸續(xù)投入使用，第二代信號電源屏開始采用自動補償穩(wěn)壓器（機械調壓型穩(wěn)壓、感應調壓器式穩(wěn)壓器）、鐵磁諧振穩(wěn)壓（磁飽和穩(wěn)壓器、恒壓變壓器、參數穩(wěn)壓器）來滿足信號設備的要求；特點：1、穩(wěn)壓精度較高2、響應速度較慢

穩(wěn)壓原理第三代產品：

自上世紀90年代末，鐵路開始大量使用國際上先進的信號設備產品，第三代電源屏鐵路信號智能電源屏開始采用高頻逆變開關電源模塊、微電子補償式（無觸點自動補償穩(wěn)壓器）為信號設備提供供電電源；鐵路信號智能電源屏，是具有實時監(jiān)測、報警、記錄和故障定位功能的供電設備。為鐵路、城市軌道交通系統的信號設備提供穩(wěn)定可靠的交、直流電源。穩(wěn)壓原理輸入電源通過切換后，將作為模塊的輸入電源，通過模塊凈化后，直接給負載供電。模塊配電難點在于模塊間的切換。鐵標要求主備模塊切換時間不大于150ms模塊輸出配電有直接供電、直流均流輸出和交流熱備輸出等類型。智能電源模塊一般都具有穩(wěn)壓功能。根據原理的不同，穩(wěn)壓方式主要有如下四種方式：自動補償穩(wěn)壓器（機械調壓型穩(wěn)壓、感應調壓器式穩(wěn)壓器）、鐵磁諧振穩(wěn)壓（磁飽和穩(wěn)壓器、恒壓變壓器、參數穩(wěn)壓器）、微電子補償式（無觸點自動補償穩(wěn)壓器）穩(wěn)壓及開關電源穩(wěn)壓（PFC）。穩(wěn)壓原理一、機械調壓型穩(wěn)壓機械調壓型穩(wěn)壓、感應調壓器穩(wěn)壓、自動補償穩(wěn)壓器機械調壓型穩(wěn)壓方式在我國鐵路信號市場占據了較長時間，其穩(wěn)壓方案主要是以伺服電機帶動炭刷在自耦變壓器的繞組滑動面上移動，以改變Vo對Vi的比值，以實現輸出電壓的調整和穩(wěn)定。它的優(yōu)點是結構簡單，造價低，輸出波形與輸入波形一致。缺點是碳刷移動接點易產生電火花，造成電刷損壞以致燒毀而失效；電壓調整速度慢，故障率高。此方案已逐步淡出市場。改進方法：

1、將滑動摩擦改為滾動摩擦；

2、增加滑動接觸點的接觸面3、無觸點化三相調壓器原理圖

單相調壓器原理圖二、鐵磁諧振穩(wěn)壓磁飽和穩(wěn)壓器、參數式穩(wěn)壓器、恒壓穩(wěn)壓器等都采取鐵磁諧振式進行穩(wěn)壓，它是利用電磁原理進行穩(wěn)壓的一種方式。即由非線性電感與電容組成串連或并聯電路，通過改變外加電壓使得電路達到諧振，一旦電路諧振后，線圈的鐵芯就處于深度飽和狀態(tài)，對外電壓的變化十分“遲鈍”，可利用這種特性進行穩(wěn)壓。這種諧振稱為鐵磁諧振。1．穩(wěn)定電壓范圍寬—即使電網電壓變化達±30%時，恒壓器的輸出電壓變化不大于±2~3%；能適應供電條件極差的地區(qū)使用，保證設備的安全運行；２．輸出的短路保護—在輸出端出現超載或短路時，輸出端電壓會自動急劇下降，當輸出短路時,輸出電壓會降至近似"0"，當短路消除，電壓又會自動恢復正常，能起到保護設備的作用，免除因線路或設備短路時造成的嚴重損壞；３．抗干擾能力強—有超強的抗電網尖峰、浪涌的能力，甚至于一般的邊緣雷擊都能承受。尖峰、浪涌和經輸電線傳入的雷電干擾約幾千伏，恒壓器有能力將其濾去，不讓干擾的高電壓傳至輸出端，從而保護設備免遭損壞；4、噪音大、損耗大、溫升高、諧振電容需要頻繁更換等鐵磁諧振穩(wěn)壓－特點鐵磁諧振穩(wěn)壓VlVcVoVi三、微電子補償式穩(wěn)壓穩(wěn)壓原理是在相線中串入升降壓變壓器，由智能單元在模塊輸出端采樣輸出電壓，判斷輸出電壓是否超出設定電壓范圍。如果輸出電壓低于設定電壓，將適當的變壓器同相開關打開。這樣就可以在變壓器的次級得到適當的與輸入電源同相位的電壓疊加于相電壓上，從而提升輸出電壓；如果輸出電壓高于設定電壓，將適當的變壓器反向開關打開，這樣就可以在變壓器的次級得到適當的與輸入電源相位相反的電壓疊加于相電壓上，從而降低輸出電壓。其中要求每個變壓器均可以正向或反向接入或斷開變壓器的輸入。它的優(yōu)點是成本低、可靠性高、單機容量大、效率高，缺點是響應慢、不能連續(xù)穩(wěn)壓、自身帶來電源擾動。微電子補償式穩(wěn)壓的特點微電子補償式穩(wěn)壓微電子補償式穩(wěn)壓U0＝Ui＋U感應UiUo微電子補償式穩(wěn)壓Uo＝Ui＋U11＋U22＋U33四、開關電源穩(wěn)壓高頻開關電源穩(wěn)壓采用整流技術、逆變技術、PFC（功率因數校正）、PWM（脈寬調制）變換技術、電子鎖相技術、DSP等技術使電源完成交流-直流-交流的變換過程。由于其有交流-直流的變換過程，所以其輸出電源不受輸入電網的波動、突變等的影響，輸出穩(wěn)定可靠，成為信號智能電源屏的主流穩(wěn)壓方式。此方案是目前智能電源屏穩(wěn)壓的主流方案。Q：PFC、PWM的含義是什么？

采用PFC技術，功率因數大于0.99

具有短路回縮特性，可以長時間短路采用低差自主均流技術，均流性能好自然冷卻，長壽命無塵設計內置監(jiān)控板，工作狀態(tài)實時監(jiān)測

EMC技術+-~交流輸入PFC主電路*DC/DC主電路高頻整流全橋整流EMI濾波輸出濾波PFC控制PWM控制PFC驅動PWM驅動均流控制檢測放大過壓、過流保護模塊監(jiān)控RS485直流輸出監(jiān)控模塊開關電源穩(wěn)壓原理圖+-~交流輸入PFC主電路*DC/AC主電路全橋整流EMI濾波PFC控制PWM控制PFC驅動PWM驅動過壓、過流保護模塊監(jiān)控RS485監(jiān)控模塊輸出濾波交流輸出檢測放大

采用PFC技術，功率因數大于0.99

具有短路回縮特性，可以長時間短路交流模塊主備工作，切換間斷時間小于150ms

自然冷卻，長壽命無塵設計內置監(jiān)控板，工作狀態(tài)實時監(jiān)測

EMC技術開關電源穩(wěn)壓原理圖關鍵技術－－有源功率因數校正電路PFC污染電網的諧波的產生與危害電力變壓器10kV開關電源（無功率因數校正）其他用電設備電力變壓器損耗增加交流電質量很差影響用電設備的正常運行tU開關電源穩(wěn)壓關鍵技術－－有源功率因數校正電路PFCPFC電路原理開關電源穩(wěn)壓原理圖關鍵技術－－有源功率因數校正電路PFC電流尖峰產生的原因能量的傳遞過程只發(fā)生在交流電壓波形的峰值點附近交流電流波形含有高次諧波開關電源穩(wěn)壓關鍵技術－－有源功率因數校正電路PFCPFC電路是個典型的升壓變換器U=LdI/dTU:電感電壓Di:電感電流的增量dT:電感電流的增量所對應的時間開關電源穩(wěn)壓

開關電源就是采用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開關元件的占空比來調整輸出電壓。開關電源穩(wěn)壓關鍵技術－－開關電源穩(wěn)壓原理介紹

若用T表示開關的脈沖周期，Ton表示導通時間，占空比D=Ton/T,n表示高頻變壓器的變比，在脈沖周期一定的前提下，功率變換器的輸出電壓Vo和輸入電壓Vi關系如下公式：

Vo=Vi×D×n

開關電源的輸入或者輸出電壓發(fā)生變化時，如電網電壓升高或負載變化使輸出電壓升高或者降低時，只要適當控制占空比D，就可以使輸出電壓保持不變。上圖的控制電路就是實現這個功能的，脈寬調制器是核心，它可產生頻率固定而脈沖寬度可調的驅動信號，控制開關管的通斷狀態(tài)，從而來調節(jié)輸出電壓的高低，達到穩(wěn)壓的目的。鋸齒波發(fā)生器提供恒定的時鐘頻率信號，利用誤差放大器和PWM比較器形成閉環(huán)調壓系統。開關電源穩(wěn)壓原理圖電源模塊組成介紹—以某模塊為例模塊組成模塊電路板模塊機箱模塊散熱器主板控制板PFC板濾波板通訊CPU板模塊組成結構圖電源模塊組成介紹模塊散熱片模塊空機箱電源模塊組成介紹模塊CPU通訊板模塊控制板PFC板模塊主板濾波板模塊空機箱電源模塊組成介紹模塊主板模塊主板主要功能：1、輸入電源的全橋整流（AC/DC)2、直流逆變（DC/AC）3、輸出濾波電源模塊組成介紹模塊控制板模塊控制板主要功能：檢測模塊主板的電壓、電流及外部同步時鐘信號，迅速作出判斷，對模塊主板進行電壓調整，保證模塊的輸出電源模塊組成介紹模塊PFC主板模塊PFC主要功能：PFC（PowerFactorCorrection）板的主要功能是功率因數校正電源模塊組成介紹模塊濾波主要功能：濾除模塊輸入電源的高次諧波模塊濾波板電源模塊組成介紹模塊CPU板模塊CPU通訊板主要功能：1、模塊電壓、電流及告警信息的采集2、與監(jiān)控單元的通訊25Hz模塊抗擾說明系統對機車牽引電流的抗干擾說明：提供軌道電源與局部電源的電源模塊其輸出頻率與相位是由模塊內部保證的，由晶體振蕩器分頻保證頻率，由軟件實現相位超前90度，其電路拓撲形式決定其穩(wěn)定性僅受到模塊內部輔助電源電壓的影響，而輔助電源是由開關電源實現，不受牽引電流影響。開關電源模塊輸入特性技術指標序號項目指標鐵標1輸入電壓－20％～＋15％－20％～＋20％－30％～＋30％－20％～＋15％2輸入交流頻率50±5Hz50±1Hz3功率因數≥0.99≥0.954序號項目指標鐵標1額定電壓220VDC1％2額定電流16A1.1Ie3開機輸出電壓上升時間3～8秒4紋波系數≤0.1%5穩(wěn)壓精度≤±0.5%6均流系數某開關電源模塊輸出特性技術指標電源模塊介紹—常見模塊直流24V模塊交流380V模塊直流模塊直流24V模塊交流220V模塊直流220V模塊開關電源穩(wěn)壓特點模塊特點（1）全電子化設備體積小、重量輕、無噪聲。效率高、空載電流小、備用模塊耗電小。系統輸入電源切換時，輸出不間斷。輸出電源精度高，模塊動態(tài)相應快。超寬的工作電壓范圍電源屏系統可以工作在220V±25％的電壓范圍內，模塊工作在220V±30％的電壓范圍內，遠遠大于鐵標的規(guī)定電壓范圍－20％到＋15％之間。實際電源屏的過欠壓點可以根據用戶的需要進行設置。模塊特點（2）過欠壓保護系統內部監(jiān)控模塊可以設置輸入電源過欠壓告警點，當輸入電壓超過設置點時，系統會給出聲光報警，此時系統仍然正常工作，如果電壓進一步升高或降低達到過欠壓點時，系統會自動將該路電源切掉，轉接到另一路電源工作。當該路電源電壓恢復正常后，系統不能自動切換回來。其中過壓點為峰值檢測、欠壓點為有效值檢測，同時在過欠壓點均設置有回差以確保在該點附近系統工作的穩(wěn)定性。

模塊特點（3）缺相保護系統內部有電壓檢測電路，當輸入電源缺相時，能自動報警并切換到另一路。也可以自動恢復。相序 沒有相序要求，相序可以隨意互換。接地要求零線、保護地線、防雷地線分開，接地電阻值小于10歐姆，模塊特點（4）電磁兼容A）靜電機柜外殼通過噴塑絕緣，且內部電路與外殼的開孔留有足夠的空間，模塊機箱接地良好，整個機柜電器連接屏蔽，可以有效阻止靜電放電的發(fā)生；B）EMC、EMI

電源屏系統通過檢驗中心EMC、EMI檢測，模塊內部PFC電路的設計可有效提供功率因數的同時避免了供電與設備之間的相互干擾。模塊特點（5）上電沖擊模塊的上電沖擊主要由幾方面形成1）、離散電容2）、整流性負載3）、線纜接觸不良4）、浪涌電壓電流5）、抗干擾電路設計6）、輸入級變壓器模塊特點（6）由于上電沖擊是所有系統中都存在的固有屬性，因此在設計中可以通過改變上述參數來減少沖擊。采取的方法有：a）、增加軟啟動功能b）、改變變壓器繞制工藝c）、接地電容參數的合理選擇d）、適當增加輸入電感通過這些方法，可以有效減少沖擊。模塊特點（7）模塊化技術：市電直接可以輸入電源模塊，電源模塊單獨對市電進行處理，避免了集中穩(wěn)壓帶來的故障瓶頸問題。模塊采用“1+1”熱備份，可靠性高。智能電源模塊：作為信號智能電源來講，最主要的是電源模塊自身的智能化，電源模塊可以自身監(jiān)控模塊內部整流、濾波、PFC、逆變等各個環(huán)節(jié)，同時將監(jiān)控內容以可視的方式在模塊本身指示出來。便于用戶維護。模塊特點（8）模塊輸入端保護設計A）、端口壓降模塊內部設計有輸入端口放電電阻，確保端口安全B）、尖峰、浪涌模塊輸入端設計有吸收電容和壓敏電阻，可有效的去除浪涌電壓的影響。C）、共模差模典型的雙重抗共模、差模電路，去除環(huán)境干擾、噪聲干擾及傳導干擾。同時可以避免電網和模塊之間的相互干擾。模塊特點（9）短路回縮：高可靠快速保護以及專門設計的短路回縮特性，確保模塊長期短路發(fā)生時，回路電流控制在某一固定指標之下，確保在短路時不會產生災害事故發(fā)生。完善的保護功能保證了系統與模塊安全可靠運行，熱插拔技術：采用無損傷熱插拔技術，帶電插拔模塊不會引起系統輸出電壓的擾動，系統正常工作。模塊特點（10）PFC和軟開關技術：電源模塊的功率電路分為有源PFC校正和全橋DC/DC變換兩部分：PFC和軟開關技術保證了模塊的高效率，減小了無功功率的損耗，效率比不采用此技術的電源模塊提高10％，效率大于90%，同時模塊的輸入電壓范圍得到較大提高。小節(jié)本小節(jié)介紹了4種模塊的穩(wěn)壓方式，分別分析了其特點，著重介紹了開關電源的工作原理及特性；介紹了某種電源模塊的結構、組成及單元功能；通過了解模塊的特點，了解模塊使用環(huán)境與條件，選擇適合當地條件的電源模塊，達到使用電源屏的最佳效果；信號電源設備維護

第二章鐵路信號智能電源屏工作原理第一節(jié)系統工作原理第二節(jié)兩路切換原理第三節(jié)穩(wěn)壓原理第四節(jié)監(jiān)測原理第五節(jié)防雷原理第四節(jié)監(jiān)控原理監(jiān)控系統的體系結構監(jiān)控單元功能介紹監(jiān)控單元結構樹監(jiān)控單元對外接口能夠實時監(jiān)控電源系統的運行數據。實時監(jiān)控電源系統的告警，并且做出反映。通過聲光告警對系統故障做出提示。對告警數據進行記錄，為故障的排除提供依據?？梢酝ㄟ^數據交換實現遠程監(jiān)控。其他延伸功能。電源監(jiān)控的核心—監(jiān)控單元監(jiān)控系統主要功能監(jiān)控單元的位置監(jiān)控單元配電監(jiān)控板的位置配電監(jiān)控板配電監(jiān)控板的接口J0J1J21J224Vdc輸入FROM配電監(jiān)控轉接板PJ1蜂鳴器和故障指示燈信號TO配電監(jiān)控轉接板CJ3交流輸入1,2路監(jiān)測信號TO配電監(jiān)控轉接板CJ1開關量檢測輸入FROM配電監(jiān)控轉接板JP1模擬量檢測輸入FROM配電監(jiān)控轉接板JP2監(jiān)控單元PSM-C串口4工作狀態(tài)指示燈：正常時常亮通信收指示燈：正常通信時閃爍通信發(fā)指示燈：正常通信時閃爍JP1JP2模塊監(jiān)控板的位置和接口模塊監(jiān)控板數碼管顯示及顯示通道選擇狀態(tài)指示燈撥碼開關（地址及類型選擇）監(jiān)控系統體系結構監(jiān)控單元功能介紹監(jiān)控單元結構樹監(jiān)控單元對外接口RS485RS232/RS485/MODEM監(jiān)控模塊集中監(jiān)控

模塊監(jiān)控單元

輸入輸出配電監(jiān)控單元監(jiān)控方案三級集散式監(jiān)控方案嵌入式實時操作系統，故障或上電時自動復位啟機電源屏三級監(jiān)控：配電監(jiān)控和模塊監(jiān)控，監(jiān)控單元，后臺監(jiān)控配電監(jiān)控：交流輸入監(jiān)控，系統告警，輸出斷路器監(jiān)控模塊監(jiān)控：模塊輸出電壓電流，運行狀態(tài)，上報監(jiān)控單元監(jiān)控單元：電源屏系統監(jiān)控，UPS監(jiān)測，上報消息給后臺監(jiān)控，輸出信息給微機監(jiān)測后臺監(jiān)控：PowerStar監(jiān)控軟件，遠程集中監(jiān)控后臺監(jiān)控接口：RS485/RS422，TCP/IP，MODEM(淘汰)主要特點：監(jiān)控體現出電源屏的智能化監(jiān)控系統組成和各部分功能監(jiān)控原理監(jiān)控示意圖功能：系統輸入輸出數據和狀態(tài)，系統告警組成：配電監(jiān)控板，斷路器檢測板，電壓電流采樣板，開關量擴展配板，電監(jiān)控轉接板，模塊監(jiān)控板兩路輸入電壓電流監(jiān)控單元配電監(jiān)控板485通信口數據集中和整理電壓、電流采樣板斷路器檢測板各路輸出斷路器采樣值采樣值DHXD-SD1DHXD-SE4DHXD-SH1模塊數據模塊數據模塊數據………485通信口監(jiān)控原理監(jiān)控系統采用三級集散式監(jiān)控體系，各級監(jiān)控自成體系，下級監(jiān)控保證在上級監(jiān)控故障或不存在時能獨立工作，產生告警信息；上級監(jiān)控可以對下級監(jiān)控的工作狀態(tài)和數據進行匯總處理。第一級監(jiān)控為模塊監(jiān)控和配電監(jiān)控，監(jiān)測模塊信息和系統配電信息；第二級監(jiān)控為監(jiān)控單元為電源系統的人機交互接口，對第一級監(jiān)控數據進行匯總顯示和故障定位；第三級監(jiān)控為后臺監(jiān)控，監(jiān)控全線電源的信息匯總。具有如下特點：監(jiān)控原理第一級：模塊監(jiān)控和配電監(jiān)控每個電源模塊都是一個智能單元，電源模塊內有一塊模塊監(jiān)控CPU板。模塊監(jiān)控板的功能：①采集模塊的輸出電壓、電流值②采集電源模塊的工作狀態(tài)，包括保護、故障、工作/備用③顯示該模塊的保護、故障告警信息。④通過RS485口與監(jiān)控模塊通信。配電監(jiān)控的功能：對整個系統的配電狀態(tài)進行監(jiān)測，完成輸入、輸出配電的數據采集、干結點輸出控制、聲光報警及通信等功能。監(jiān)控原理第二級：監(jiān)控單元1）顯示與設置功能：能實時顯示電源系統的各項運行參數、運行狀態(tài)、告警狀態(tài)、設置參數、系統配置數據。全漢字顯示，界面友好，具有在線幫助、數據邊界檢查功能。2）遙測、遙信功能：監(jiān)控模塊可對系統輸入、模塊輸出模擬量進行遙測；實現配電系統開關量、模塊狀態(tài)量等信號的遙信功能。3）告警與記錄功能：監(jiān)控模塊可根據采集到的數據對系統故障進行聲光報警，產生相應的動作，同時能上報到后臺主機。告警分為緊急告警、一般告警和不告警三種級別，用戶可根據實際情況設定告警級別，并可為每種告警類型設定對應的繼電器輸出，也可設為無繼電器輸出。用戶可查閱歷史告警記錄和當前記錄，歷史告警記錄包括告警類型名、發(fā)生時間、結束時間，當前記錄中則只有告警類型名和發(fā)生時間，顯示順序按發(fā)生時間的先后來顯示。監(jiān)控原理第二級：監(jiān)控單元4）通訊功能：監(jiān)控模塊具有與后臺主機和下級設備通訊功能。與后臺主機的通信支持MODEM、RS232、RS485/RS422等方式，與下級設備的通訊支持RS485方式。5）故障回叫：在設有監(jiān)控后臺的電源系統中，當系統發(fā)生緊急告警時，監(jiān)控模塊通過MODEM向監(jiān)控后臺發(fā)出告警信息。用戶可設置回叫次數、回叫時間間隔、回叫電話號碼（最多三組），設置時必須通過密碼校驗。6）干結點輸出功能：監(jiān)控單元具有7個干接點信號輸出，當系統發(fā)生任何告警時，用戶可根據需要設置成其中一個干接點信號輸出。監(jiān)控原理第三級：后臺監(jiān)控電源系統采用64kbpsRS422串行接口，以共線通信通道方式進行集中組網監(jiān)測。控制中心集中監(jiān)測系統工作站對全線智能電源屏的工作情況進行遠程實時動態(tài)監(jiān)測和管理。

實時監(jiān)測系統的輸入輸出參數、運行狀態(tài)故障自診斷故障定位、故障信息記錄、聲光告警故障回叫自動回叫預設的固定電話、手機、呼機環(huán)境量監(jiān)測溫度、煙霧、水浸、門禁監(jiān)控原理組網方式靈活多樣：PSTN方式、專線方式、利用微機監(jiān)測網等實現信號電源的集中監(jiān)測、統一管理遠端維護指導，節(jié)約維護成本一臺監(jiān)控主機可同時監(jiān)控255臺電源。監(jiān)控原理1、提高維護效率全面監(jiān)控各種類型設備及相關的環(huán)境量和安保量

80％的初級繁瑣的工作量由監(jiān)控系統完成，維護人員可以專心于20％的高技術含量工作2、提供詳實的數據記錄通過強大的數據分析可以預先發(fā)現隱患量化指標、確認維護重點3、提高的維護質量通過詳實的數據保證維護力度和維護水平Q7：監(jiān)控單元有哪些作用？監(jiān)控系統的作用小節(jié)本節(jié)介紹了智能電源屏監(jiān)控系統的組成、作用、框架和原理；通過了解這些構成，便于掌握監(jiān)控的整體設計思路，有效的利用監(jiān)控系統的功能，提高工作效率；及時解決各種問題；目錄監(jiān)控系統的體系結構監(jiān)控單元功能介紹監(jiān)控單元結構樹監(jiān)控單元對外接口DPSM-C2監(jiān)控單元DPSM-C2監(jiān)控單元（PZG、PKX系統監(jiān)控單元）DPSM-C2監(jiān)控單元外觀隱形拉環(huán)輸出節(jié)點接口數字鍵背面正面液晶顯示屏命令鍵盤方向鍵調試串口撥碼開關電源開關USB接口及網口Modem串口撥碼開關定義說明24Vdc輸出保險管24Vdc輸入Ⅰ、Ⅱ指示燈確認鍵外置Modem用12Vdc輸出模塊監(jiān)測串口微機監(jiān)測串口電話接口系統監(jiān)測串口UPS通信串口方向鍵用來選擇；在主屏幕時，左右鍵用來調整液晶屏亮度；數字鍵：用來設置數據和按數字選擇菜單；確認鍵：單項數據設置完成后通過確認鍵來確認數據的更改。功能鍵：F1，F2，F3，F4，用來進行如上頁、菜單、幫助、下頁等操作；液晶屏顯示各種信息；指示燈：電源指示燈顯示監(jiān)控單元電源情況；故障燈顯示監(jiān)控單元和系統工作狀態(tài)；顯示屏數字鍵指示燈方向鍵確認鍵功能鍵DPSM-C2監(jiān)控單元的使用監(jiān)控單元機箱前面板說明：復位鍵：在進行維護級設置后或其他異常情況可用復位鍵使監(jiān)控系統重新啟動。注：監(jiān)控單元本身故障不會引起電源屏輸出故障；監(jiān)控原理監(jiān)控單元機箱背面說明：輸出1-輸出7：1-7號繼電器的輸出干接點；串口1：RS485/RS422接口，連接微機監(jiān)測；串口2：RS232接口，連接后臺主機；串口3：連接MODEM；串口4：RS485/RS422接口；串口5：RS485/RS422接口，連接其他智能設備UPS；串口6：RS485/RS422接口，系統檢測串口；串口7：RS485/RS422接口，連接模塊。MODEM（+-）：給外接MODEM供電的電源接口；電話口：電話線輸入口；4芯口：20-40VDC電源輸入。DPSM-C2監(jiān)控單元撥碼說明 DPSM-C2監(jiān)控單元撥碼開關，具體定義如下：

1 --------“ON”

數據無效，“OFF”

數據有效

2 --------“ON”

啟動BIOS（可以重新加載程序）

“OFF”

啟動應用程序

3、4 -------- （備用）

5 --------“ON”COM2輸出微機監(jiān)測協議解釋(撥碼6必須同時 為“ON”)

“OFF”COM2與COM8功能一致

6 --------“ON”COM2可用，COM8禁用

“OFF”COM2禁用，COM8可用

7、8 -------- （備用）

DPSM-C2監(jiān)控單元用于PZG/PKX系列信號智能電源屏的監(jiān)控，它完全替代PSM-C監(jiān)控單元。包括以下優(yōu)化：（1）通信口由7個（5個485/422，2個232）擴展為8個（5個485/422，3個232）。（2）告警干結點由7個擴展為14個。（3）電源輸入由單路24V改為雙路24V，同時給出雙路匯合后的24V輸出口。DPSM-C2

和PSM-C監(jiān)控單元的區(qū)別（4）增加數據靈活設置的功能，不同配置的系統可以在PC機上通過修改和加載數據來實現，徹底改變舊系統“每套系統必須重新改程序、重新編譯”的狀況。（5）提高模塊通信處理的效率，提高了實時數據反應速度。（6）增加程序在線升級的功能。（7）增加微機監(jiān)測通信協議解釋文檔自動生成的功能，改變舊系統必須手工編寫的狀況。DPSM-C2監(jiān)控單元外觀結構基本上與PSM-C一致，按鍵根據需要有調整。DPSM-C2的使用條件與PSM-C完全一致。DPSM-C2

和PSM-C監(jiān)控單元的區(qū)別小節(jié)本節(jié)介紹了某監(jiān)控單元鍵盤、撥碼、接插件、顯示屏等部件的操作和功能說明，以期到達迅速掌握使用方法，靈活應用的目的；監(jiān)控單元中設置一般不允許隨意改變，要按照要求接各種設備；監(jiān)控單元本身故障不會引起電源屏輸出故障；目錄監(jiān)控系統的體系結構監(jiān)控單元功能介紹監(jiān)控單元結構樹監(jiān)控單元對外接口DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—主屏幕、主菜單DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—1、系統輸入DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—2、系統輸出DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—3、模塊輸出DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—4、告警數據DPSM-C2監(jiān)控單元告警內容告警信息輸入電壓異常----過壓、欠壓、缺相、錯相（以結點形式給出）輸入開關狀態(tài)----輸入斷路器跳、正常工作開關斷輸入其它告警----輔助電源故障、防雷故障輸出告警------輸出斷模塊告警------模塊故障、模塊保護、模塊通信中斷UPS告警------常用的有電池放電、電池電壓低、旁路供電、UPS狀態(tài)、UPS輸出過載、UPS輸入電壓異常DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—5、系統管理DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—6、遠程通訊DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—7、UPS信息DPSM-C2監(jiān)控單元結構樹—8、版本信息1、DPSM-C2監(jiān)控單元實現了在線更換程序。2、DPSM-C2監(jiān)控單元通過PC機配制系統參數實現了現場的靈活配置，不需要在系統配置發(fā)生變化時重新更換芯片。3、DPSM-C2監(jiān)控單元的程序加載方式增加了系統的可維護性。DPSM-C2監(jiān)控單元的程序加載監(jiān)控原理PSM-C監(jiān)控模塊以Intel公司嵌入式CPU為主控器，以RTOS（實時多任務操作系統）為系統平臺，具有如下特點：全漢字顯示，具有強大的在線幫助功能；可接上級監(jiān)控中心，組成電源集中監(jiān)控系統；通過聲光報警和顯示屏提供各種工作狀態(tài)、故障類型和故障部位指示；可存儲多達100條歷史告警記錄。監(jiān)控原理PSM-C的功能（1）顯示與設置功能監(jiān)控模塊能實時顯示電源系統的各項運行參數、運行狀態(tài)、告警狀態(tài)、設置參數、系統配置數據。界面友好，具有在線幫助、數據邊界檢查功能。主要內容見表

監(jiān)控原理－實時測量顯

示內容備

注系統系統型號、系統狀態(tài)、

公司名：（如“北京鼎漢技術有限公司”）系統狀態(tài)分為：系統輸入故障、空氣開關故障、模塊故障、正常。系統輸入第一路A相電壓、第一路B相電壓、第一路C相電壓、第二路A相電壓、第二路B相電壓、第二路C相電壓、第一路A相電流、第一路B相電流、第一路C相電流、第二路A相電流、第二路B相電流、第二路C相電流、交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4的狀態(tài)根據供電方式決定顯示單相或三相電壓、電流。系統輸出信號機點燈電源、道岔表示電源、穩(wěn)壓備用電源、表示燈電源、閃光燈電源、軌道電源、軌道電源頻率、局部電源、局部超前軌道相位、直流轉轍機電源、繼電器電源、半自動閉塞電源等

模塊輸出信號機點燈電源、

道岔表示電源、

穩(wěn)壓備用電源、表示燈電源、閃光燈電源、軌道電源、軌道電源頻率、局部電源、局部超前軌道相位、直流轉轍機電源、繼電器電源、半自動閉塞電源等根據模塊配置顯示對應信息監(jiān)控原理－設置顯

示

內

容備

注系統輸入用戶級設置：

交流過壓告警點、

交流欠壓告警點、

交流缺相報警點維護級設置：

配電監(jiān)控板地址、

通訊口號、

交流電流互感器系數、

軌道電路類型、區(qū)間閉塞電源斷路器路數、

備用斷路器路數配電配置模塊輸出用戶級設置：

輸出頻率過高點、

輸出頻率過低點、

輸出相位差過高點輸出相位差過低點、維護級設置：模塊地址、通訊口號模塊配置告

警告警類型、告警輸出接點號告警類型可分為：

緊急告警、一般告警、不告警系統配置

序列號、系統類型、

模塊DHXD-A1至HXD-G個數、

環(huán)境監(jiān)測儀個數

系統配置其

他屏幕保護時間、用戶級密碼、系統時間遠程通訊波特率、本機地址、通訊密碼

回叫次數、回叫時間間隔、電話號碼（3組）監(jiān)控原理－設置告警類別告警名稱配電故障交流輸入斷路器跳輸出斷路器跳C級防雷器故障交流輸入過壓交流輸入欠壓交流輸入缺相交流輸入停電配電監(jiān)控通訊中斷模塊故障模塊輸出頻率過高模塊輸出頻率過低模塊保護模塊故障模塊通訊中斷監(jiān)控原理－設置（2）遙測、遙信功能監(jiān)控模塊可對系統輸入、模塊輸出模擬量進行遙測；實現配電系統開關量、模塊狀態(tài)量等信號的遙信功能。（3）告警與記錄功能監(jiān)控模塊可根據采集到的數據對系統故障進行聲光報警，產生相應的動作，同時能上報到后臺主機。告警分為緊急告警、一般告警和不告警三種級別，用戶可根據實際情況設定各告警的級別，并可為每種告警類型設定對應的繼電器輸出（1-7），也可設為無繼電器輸出。監(jiān)控模塊處理的主要告警量如表2-25所示。用戶可查閱歷史告警記錄和當前記錄，歷史告警記錄包括告警類型名、發(fā)生時間、結束時間，當前記錄中則只有告警類型名和發(fā)生時間，顯示順序按發(fā)生時間的先后來顯示。歷史告警記錄按循環(huán)存儲方式保存最多100條，超出100條則自動清除最舊的告警記錄。監(jiān)控原理－設置（4）通訊功能監(jiān)控模塊具有與后臺主機和下級設備通訊功能。與后臺主機通訊支持MODEM、RS232、RS485三種方式，與下級設備的通訊支持RS485方式。與后臺RS232、RS485通訊的波特率從1200~19200bps可設。（5）故障回叫在設有監(jiān)控后臺的電源系統中，當系統發(fā)生緊急告警時，監(jiān)控模塊通過MODEM向監(jiān)控后臺發(fā)出告警信息。用戶可設置回叫次數、回叫時間間隔、回叫電話號碼（最多三組），設置時必須通過密碼校驗。（6）干接點輸出功能監(jiān)控單元具有7個干接點信號輸出，當系統發(fā)生任何告警時，用戶可根據需要設置成其中一個干接點信號輸出。目錄監(jiān)控系統的體系結構監(jiān)控單元功能介紹監(jiān)控單元結構樹監(jiān)控單元對外接口DPSM-C2監(jiān)控單元對外接口與微機監(jiān)測接口與UPS接口與其他設備接口與微機監(jiān)測間的通信接口物理接口

1、通訊接口：RS485/RS232接口（通用接口）。 信息傳輸方式：異步，起始位1位，數據位8位，停止位1，無校驗。數據傳輸速率：9.6kb/s。

2、通訊接口：TCP/IP接口（客專武廣、鄭西）實現方式：增加RS485轉TCP/IP轉換器。通訊方式 監(jiān)控單元與微機監(jiān)測的通訊方式為：監(jiān)測單元主動上傳模式，定時上傳一組信息，微機監(jiān)測超時收不到信息認為通訊失敗。通訊協議采用《鐵路信號智能電源屏與微機監(jiān)測設備通訊協議》

微機監(jiān)測通信協議解釋導出監(jiān)控單元輸出端口

DPSM-C2監(jiān)控單元：COM2口連接線纜

232交叉連接線纜

接收端口 計算機串口 （DPSM-C2參數:96008-N-1

）接收軟件

Windows下的“超級終端”

DPSM-C2監(jiān)控單元對外接口與微機監(jiān)測接口與UPS接口與其他設備接口與UPS間的通信接口物理接口通訊接口：RS485/RS232接口。傳輸方式和速率：根據UPS確定通訊方式

采用問答的方式進行，UPS根據監(jiān)控模塊下發(fā)命令回復所需要的數據監(jiān)控模塊UPS發(fā)送命令UPS回應通信協議根據不同的UPS采用不同的協議常用的有：電總協議、U_talk協議、MODBUS協議UPS輸入、輸出、旁路各相電壓電流UPS輸入、輸出、旁路頻率UPS電池電壓、電流、后備時間UPS供電方式（電池、旁路、市電）UPS逆變器、整流器、電池電壓、負載狀態(tài)UPS輸入電壓、旁路電壓狀態(tài)說明：由于UPS信息通過和UPS通信獲取，根據UPS型號的不同，監(jiān)測的UPS信息會做相應的變動。UPS監(jiān)測信息DPSM-C2監(jiān)控單元對外接口與微機監(jiān)測接口與UPS接口與其他設備接口廣州地鐵對SRS接口監(jiān)控單元直接對阿爾卡特的SRS傳輸數據數據內容由阿爾卡特確定傳輸通道：以太網（監(jiān)控單元串口轉接）傳輸方式：監(jiān)控單元直接上傳（和微機監(jiān)測相同）沈陽地鐵

監(jiān)控單元對浙大網新設備傳輸信息數據內容與微機監(jiān)測相同傳輸通道：RS485

傳輸方式：監(jiān)控單元直接上傳與其他設備的通信接口—目前主要用于地鐵小節(jié)本節(jié)介紹了監(jiān)控單元與外部設備的軟硬件接口方式；目前除對微機監(jiān)測系統有標準的通訊協議外，其他類型的設備暫時沒有相關的標準協議，需要與設備廠家溝通，確保協議的一致性，數據傳遞的正確性；信號電源設備維護第二章鐵路信號智能電源屏工作原理第一節(jié)系統工作原理第二節(jié)兩路切換原理第三節(jié)穩(wěn)壓原理第四節(jié)監(jiān)測原理第五節(jié)防雷原理22,9%Negligence4,6%Fire14%Unknown41%Others15,3%Others45%Lightning/Surges5,6%Water27,1%Theft,Vandalism0,8%Elemental

23,7%SurgesFig.1

損壞的原因Fig.2

在過去的幾年中平均損壞的原因雷電危害防雷原理鑒于雷擊的危害，人們對防雷越來越重視。一般說來，智能電源屏輸入輸出都采用了比較完善的防雷系統，同時考慮信號設備復雜的工作環(huán)境，系統給室外設備供電的輸出也設有一級輸出防雷，保證系統在惡劣的環(huán)境下可靠工作。雷雨云雷電是雷雨云之間或在云地之間產生的放電現象，雷雨云是產生雷電的先決條件。雷雨云起電的機理目前主要有四種理論：

水滴破裂效應：云中水滴在高速氣流中作激烈運動，分裂成一些帶負電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒，后者同時被上升氣流攜帶到高空，前者落在低空，這樣正負兩種電荷便在云層中被分離，這也就是造成90％的云層下部帶負電的原因。

吸電荷效應：由于宇宙射線或其它電離作用，大氣中存在正負離子，又因為空間存在電場，在電場力的作用下正負離子在云的上下層分別積累，從而使雷雨云帶電，又稱感應起電。

水滴凍冰效應：水滴在結冰過程中會產生電荷，冰晶帶正電荷，水帶負電荷，當上升氣流把冰晶上的水分帶走時，就會導致電荷的分離，而使雷雨云帶電。

溫差起電效應：實驗證明在冰塊中存在著正離子（H+）和負離子（OH-），在溫度發(fā)生變化時，離子發(fā)生擴散運動并相互分離。積雨云中的冰晶和雹粒在對流的碰撞和摩擦運動中會造成溫度差異，并因溫差起電，帶電的離子又因重力和氣候作用而分離擴散，最后達到一定的動態(tài)平衡。綜上所述，雷雨云起電可能是某一機理也可能是多種機理的效應而產生的。閃電由于雷雨云中不同部位聚集著不同極性的電荷，當電荷積累達到一定程度時，在云團與云團之間，云團與地面之間會產生很強的電場，當電場強度達到空氣擊穿強度時，便會發(fā)生正負電荷之間的放電現象，這種瞬間的強火花放電就是閃電。

閃電過程中產生了強大的雷電流（目前觀測到的最大雷電電流幅值為430KA）和高電壓（雷電通道兩端電位差可達上萬伏），因此按功率為電壓與電流之積計算，雷電具有極強大的功率，從而構成一次爆炸過程。雷電直擊到地面的建筑物和各種生物上，因其電效應，熱效應和機械力會造成嚴重的破壞和災害。雷電的強大的破壞力，主要是由于它把雷云蘊藏的能量在極短促的幾十微秒中釋放出來，它的功率巨大，但是由于放電時間太短，以功率乘以時間得出功的數值卻很小，只有幾十千瓦小時。在雷云對地的放電中，90%左右的地閃是在負極性的雷云和正極性的大地（含地面建筑物等）之間發(fā)生的，一般稱為負極性雷擊。相反，約有10%的雷擊呈正極性。因此，且以負極性雷擊為例說明地閃的結構和過程。在負極性雷云的感應下，地面呈現正極性電荷，并且隨電場分布的變化可以迅速集中到某個地點。然而，雷云與大地電場之間的空氣仍然是絕緣的，必須形成導電通道，地閃才能發(fā)生。于是，在大氣電場強度達到一定程度時，大氣中的電子有足夠大的動能撞擊空氣分子，使其電離并加入撞擊，這種現象如同雪崩，為形成雷電通道起開路先鋒的作用。雷電隨著雷電通道的開辟而向地面探索著前進。這種梯級先導稱為流柱，流柱在尋找一條電阻最小的通道，有時遇到阻力，便另辟通道，于是空中便出現了不同形狀的枝叉。在經過多次放電，消失，再放電，再消失之后，梯級先導的通道前端已到達離地面很近的距離（10m~100m），這時它的趨向開始受到地面物體的影響?？梢赃@樣理解，從通道前端伸出一支長10m~100m的長臂向四周探索著，這個臂長叫做“擊距”在標準中叫做“滾球半徑”其長短與雷電流幅值大小成正比。一旦接觸到地面物體或與地面提前先導相會便發(fā)生了閃擊，從地面物上沖出一股明亮的光柱，沿放電主通道達到雷云，完成一次回擊放電或主放電。幾十毫秒之后，由雷云中伸出一條較暗的光柱，沿已開辟的主放電通道沖向地面，這就是第二次回擊放電，以及第三、四次，最多達26次放電。這種多次放電只見于負極性雷擊，正極性雷擊只有一次放電。另有一種叫長時間放電雷擊。地閃結構的典型情況地閃的全過程雷電流波形：圖11（a）是典型雷電流波形圖。假定該雷電流的幅值為100KA（第三類防雷建筑物設計防范標準）。從圖上可以看出幅值從0到100KA的上升時間是很短促的，在達到峰值后，雷電流以較長時間逐步降低。為用文字描述雷電波波形，IEC使用了波頭時間（T1），半值時間（T2）和平均陡度（I/T1）這樣一些概念。波頭時間（T1）：雷電流由幅值的10%（即100kA的10%為10kA），上升到90%（即100kA的90%為90kA）所需要的時間。這個時間IEC規(guī)定了首次雷擊的參數值為10μs，后繼雷擊為0.25μs。半值時間（T2）雷電流由幅值10%上升到峰值，并逐淅下降到幅值50%（即100KA的50%為50kA）所需要的時間。這個時間IEC規(guī)定了首次雷擊的參數值為350μs，后繼雷擊為100μs?？梢杂肨1/T2來表示波形，如10/350μs代表首次雷擊波形，0.25/100μs代表后繼雷擊波形。在過電壓保護試驗時還常用8/20μs，1.2/50μs等波形。雷電波頻譜是研究避雷的重要依據。從雷電波頻譜結構可以獲悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的分布，根據這些數據可以估算各頻帶范圍內雷電沖擊的幅度和能量大小，進而確定適當的避雷措施。通過對雷電波的頻譜分析可知：1、雷電流主要分布在低頻部分，且隨著頻率的升高而遞減。在波尾相同時，波前越陡高次諧波越豐富。在波前相同的情況下，波尾越長，低頻部分越豐富；2、雷電的能量主要集中在低頻部分，約90%以上的雷電能量分布在頻率為10KHz以下。所以，只要防止10kHz以下頻率的雷電波竄入，就能把雷電波能量消減90%以上。雷電對設備產生危害的根源是雷電電磁脈沖。雷電電磁脈沖包括兩個方面，雷電流和雷電電磁場。雷電流是產生直擊雷過電壓的根源，而雷電電磁場則是產生感應雷過電壓的根源。對設備而言，雷電過電壓的來源主要有以下幾種：1、感應過電壓：

感應過電壓是指雷擊建筑物或其近區(qū)時，瞬態(tài)空間電磁場造成設備的損壞。感應過電壓包括電磁感應和靜電感應兩個分量。靜電感應過電壓是由電容性耦合產生的。而電磁感應過電壓則是由電感性耦合產生的。對于建筑物內的各種金屬環(huán)路或電子設備而言，電磁感應分量大于靜電感應分量2、雷電侵入波當雷云之間或雷云對地放電時，在附近的金屬管線上產生的感應過電壓（包括靜電感應和電磁感應兩個分量，但對于長距離線路而言，靜電感應過電壓分量分量遠大于電磁感應過壓分量）。該感應過電壓也會以行波的形式竄入室內，造成電子設備的損壞。3、反擊過電壓。

雷電反擊是指雷擊建筑物或其近區(qū)時，造成其附近設備的接地點處地電位的升高，使得設備外殼與設備的導電部分產生高過電壓（稱為反擊過電壓），而導致設備的損壞的現象。系統防護的原則

1、應將系統及運行環(huán)境作為一個整體來進行考慮，防護應該針對整體進行，不應該只考慮局部情況；

2、系統的保護可以分成線路保護和設備保護兩部分，兩者相輔相成，缺一不可。線路保護的作用主要是降低起源處的過電壓、過電流，從而減少對設備部分的危害。設備保護的作用主要是指經過適當的保護后，設備免于受到雷擊的損壞。

3、設備的防雷包括外部防雷和內部防雷兩個部分，它們是一個有機的整體。

外部防雷主要是指防直擊雷，它是由接閃器、引下線和接地裝置組成。內部防雷主要包括雷電感應、放反擊、防雷電波侵入以及提供人身安全，它是指除了外部防雷系統外的所有附加措施。這些措施可能會減少雷電流在需要防雷的空間內所產生的電磁效應，防止雷電損壞機房內的電氣設備或電子設備。系統防護的原則概率防護原則雷電防護是概率防護，我們不能提供100%的防護；1、雷電放電本身就有一定的概率性，雷電參數就有一定的統計性質，這就決定了建立在這些具有統計特性的雷電參數之上的所有防護措施不能提供100%的防護。2、防雷裝置不能阻止雷電的形成。3、防雷器件不能理想地消除所有干擾電壓/電流。采取保護措施的根本目的在于保證由干擾引起的大部分能量不擴散到設備的易損件及操作人員多級防護的原則是基于防雷區(qū)的劃分原則而定的從0級保護區(qū)到最內層保護區(qū)，必須實行分級保護。對于電源系統，可將其分為1～IV級保護，從而將過電壓降到設備能承受的水平。多級防護原則區(qū)域描述LPZ0A區(qū)域內的威脅，是由于直接閃電和充分雷電電磁場。內部系統可能會受到充分雷電電涌電流。LPZ0B

區(qū)域的保護，免受直接雷電閃爍，但那里的威脅是全面雷電電磁場。內部系統可能會受到部分雷電電涌電流。LPZ1區(qū)域所在電涌電流是有限的，由目前的共享和結構化產品說明在邊境?？臻g屏蔽可能衰減雷電電磁場。LPZ2區(qū)域所在電涌電流可能會進一步受到限制，由目前的共享和額外的結構化產品說明在邊境。額外的空間屏蔽可能被用來進一步減弱雷電電磁場。定義防雷區(qū)（lpz）（摘自的IEC62305-4）浪涌電壓分類產生原因雷擊直接雷雷擊直接電殛電源或信號線感應雷靜電感應電磁感應線路浪涌故障浪涌相線與地短路引起的過電壓一相開路引起的過電壓其它原因系統開關過電壓無負載時開關切斷電流容性或感性負載開關整流其它原因電磁感應EMI/RFI*使用電吹風，無繩電話等靜電感應

人體靜電，摩擦靜電等瞬時過電壓的分類

防雷單元由于鐵路用防雷器有其特殊性，鐵標要求其在不遭受雷電襲擊時沒有漏電流，因此主要由殼體、放電管、壓敏電阻等部分構成。信號電源屏內輸入防雷單元采用C＋D級防雷器組合，輸出防雷單元根據電源類型選取相應防雷器或采用輸入防雷板組件。輸入防雷單元在電源屏中的位置如圖所示。防雷原理C級防雷器D級防雷盒防雷原理輸出防雷板防雷原理為了更好的保護信號電源設備，防雷措施的實施應遵照“系統防雷、分級防雷和概率防雷”的原則，在兩路交流電輸入側（信號電源屏前端）需要加上B級防雷。依據2006年3月鐵運〔2006〕26號文件即《鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見》規(guī)定，要求信號防雷箱的沖擊通流量≥40kA，相當于最大放電電流應達到80kA以上。參考：用于電源屏前端的H9系列全模防護防雷箱其沖擊通流量為40kA－60kA，最大通流量能達100KA以上。防雷原理鐵路信號設備雷電防護應采取綜合防護的方法，主要為三個方面：改善電磁兼容環(huán)境條件，包含屏蔽、等電位設置以及合理布線；分區(qū)分級設置防雷保安器；良好接地措施Q8：鐵路信號設備雷電防護應采取綜合防護的方法，主要有哪三個方面？防雷原理面對惡劣環(huán)境，我們應付自如電源房進線處，為用戶選配系統交流配電處模塊前端模塊內防雷3L+NB級防雷交流模塊C級防雷D級防雷直流模塊輸出配電防雷信號設備輸入兩級防雷輸出防雷防雷原理泄放電流大ACPower信號電源40kA防雷原理通過C、D兩級防雷（有些機房外面也安裝了容量更大的B級防雷），能最大限度的防治雷電危害。輸出防雷主要防止輸出部分雷電危害。電源屏系統輸入防雷裝置至少可承受8/20μs電流沖擊波20kA、20次；8/20μs電流沖擊波40kA、1次。系統的輸出防雷裝置至少可承受8/20μS電流沖擊波5kA、10次。防雷原理

外電網引入機房建筑物應采用多級雷電防護。第Ⅰ級設在戶外交流電源饋線引入處（配電盤）（電力部門未做雷電防護時，第Ⅰ級設在電力開關箱后）；第Ⅱ級設在電源屏電源引入側；第Ⅲ級設在微電子設備（指計算機終端電源穩(wěn)壓器或UPS電源前）。第Ⅰ級電源防雷應有故障聲光報警、雷電計數和狀態(tài)顯示（三相電源每一相線均應有狀態(tài)顯示）等功能。電源防雷應采用信號電源防雷箱方式，信號防雷箱設置地點應符合防火要求。信號設備機房的電源應采用TN-S系統。三相電源供電的機房，應采用L（相線）—L、L—PE（保護地線）和N（中性線）—PE全模防護的并聯三相電源防雷箱；單相電源供電的機房，應采用L—N、L—PE和N—PE的單相電源防雷箱。防雷原理熔斷器熔斷器的作用是：當電路發(fā)生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災，若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時間，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用。防雷原理中常見器件特性熔斷器的工作原理

當電流流過導體時，導體發(fā)熱量：Q=0.24I2RT；其中Q是發(fā)熱量，0.24是一個常數，I是流過導體的電流，R是導體的電阻，T是電流流過導體的時間；當制作熔斷器的材料及其形狀確定了，其電阻R就相對確定了。電流與電阻的大小確定了產生熱量的速度，熔斷器的構造與安裝狀況確定了熱量耗散的速度；若產生熱量的速度小于熱量耗散的速度時，熔斷器是不會熔斷的。若產生熱量的速度等于熱量耗散的速度時，在相當長的時間內它也不會熔斷。若產生熱量的速度大于熱量耗散的速度時，那么產生的熱量就會越來越多。又因為它有一定比熱及質量，其熱量的增加就表現在溫度的升高上，當溫度升高到熔斷器的熔點以上時熔斷器就發(fā)生了熔斷。這就是熔斷器的工作原理。常見器件特性熔斷器由三個部分組成：一是熔體部分；熔斷時起到切斷電流的作用，同一類、同一規(guī)格熔斷器的熔體，材質要相同、幾何尺寸要相同、電阻值盡可能地小且要一致，最重要的是熔斷特性要一致；二是電極部分，通常有兩個，它是熔體與電路聯接的重要部件，它必須有良好的導電性，不應產生明顯的安裝接觸電阻；三是支架部分，熔斷器的熔體一般都纖細柔軟的，支架的作用就是將熔體固定并使三個部分成為剛性的整體便于安裝、使用，它必須有良好的機械強度、絕緣性、耐熱性和阻燃性，在使用中不應產生斷裂、變形、燃燒及短路等現象；

電力電路及大功率設備所使用的熔斷器，不僅有一般熔斷器的三個部分，而且還有滅弧裝置，因為這類熔斷器所保護的電路不僅工作電流較大，而且當熔體發(fā)生熔斷時其兩端的電壓也很高，往往會出現熔體已熔化（熔斷）甚至已汽化，但是電流并沒有切斷，其原因就是在熔斷的一瞬間在電壓及電流的作用下，熔斷器的兩電極之間發(fā)生拉弧現象。這個滅弧裝置必須有很強的絕緣性與很好的導熱性，且呈負電性。石英砂就是常用的滅弧材料。

另外，還有一些熔斷器有熔斷指示裝置，它的作用就是當熔斷器動作（熔斷）后其本身發(fā)生一定的外觀變化，易于被維修人員發(fā)現，例如：發(fā)光、變色、彈出固體指示器等。

熔斷速度可分為：特慢速熔斷器（一般用TT表示）、慢速熔斷器（一般用T表示）、中速熔斷器（一般用M表示）、快速熔斷器（一般用F表示）、特快速熔斷器（一般用FF表示）。慢速熔斷器的延時特性表現在電路出現非故障脈沖電流時保持完好而能對長時間的過載提供保護。電路在開關瞬間的電流大于幾倍正常工作電流，為浪涌電流。普通的熔斷器是承受不了這種電流的，若使用更大規(guī)格的熔斷器，電路過載時又得不到保護。慢速熔斷器的熔體經特殊加工而成，具有吸收能量的作用，調整能量吸收量就能使它即可以抗住沖擊電流又能對過載提供保護

保險絲的額定電流不是使保險絲熔斷的電流；而是一種規(guī)格；熔斷器的"熔斷系數"一般在1.1至1.5之間，它是"常規(guī)不熔斷電流"與"額定電流"的比值。即使流過熔斷器的電流大于它的額定電流而未超過常規(guī)不熔斷電流，熔斷器也不應該發(fā)生熔斷現象。

熔斷器熔斷與否取決于流過它的電流的大小，與電路的工作電壓無關。熔斷器的額定電壓是從安全使用熔斷器角度提出的，是熔斷器處于安全工作狀態(tài)所安置的電路的最高工作電壓。只有這樣熔斷器才能安全有效地工作，否則，在熔斷器熔斷時將會出現持續(xù)飛弧和被電壓擊穿而危害電路的現象。

熔斷器的電壓降是熔斷器在額定電流條件下，其兩端的電壓降。它反映了熔斷器的內阻，其值不應過大。若將內阻（電壓降）過大的熔斷器安裝在電路中，它將影響電路的系統參數，使得電路不能正常工作。標準對電壓降不僅有其值的上限規(guī)定，而且對其一致性也作了規(guī)定。

熔斷器的溫升是指熔斷器中流過1.1倍（110%）額定電流時，熔斷器的溫度上升值，即實測溫度減去環(huán)境溫度的值。UL標準將其上限規(guī)定在75℃。熔斷器的熔體對溫度較為敏感，在長時間高溫工作下，它的熔點及阻抗將發(fā)生變化，引起熔斷器老化，即使未發(fā)生熔斷，最好進行更換。

當介于常規(guī)不熔斷電流與相關標準規(guī)定的額定分斷能力（的電流）之間的電流作用于熔斷器時，熔斷器應能可靠動作。熔斷器被安置的電路的預期故障電流必須小于標準規(guī)定的額定分斷能力電流，否則，當故障發(fā)生熔斷器熔斷時會出現持續(xù)飛弧、引燃、熔斷器燒毀、連同接觸件一起熔融、熔斷器標記無法辨認等現象。

熔斷器的選擇涉及下列因素：

1.正常工作電流。

2.施加在