PL180146B1 - Power supply circuit for railway traffic control equipment especially computer hardware used for that purpose - Google Patents

Abstract

1. Układ zasilania urządzeń sterowania ruchem kolejowym, zwłaszcza komputerowych, dołączony do sieci energetycznych 3 x 380/220 V poprzez tablicę sieciowo - obejściową z przyłączami sieci energetycznych i złączem dla agregatu prądotwórczego, która to tablica połączona jest pośrednio poprzez tablicę rozdzielczą z urządzeniami sterowania ruchem kolejowym, znamienny tym, że pomiędzy tablicą sieciowo - obejściową (TO - TSS), a tablicą rozdzielczą (TR) włączony jest bezprzerwowy specjalizowany zasilacz (UPS), stanowiący źródło napięcia o wymaganych parametrach dla wszystkich urządzeń sterowania ruchem kolejowym (SRK) na obiekcie, w którego obwód włączona jest bateria akumulatorów (BAT) i, z którym zintegrowany jest elektroniczny bezprzerwowy przełącznik obejściowy (EBS) oraz, który połączony jest z mechanicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym (MBS), który z kolei połączony jest na wejściu również bezpośrednio z tablicą sieciowo - obejściową (TO - TSS) i na wyjściu połączony jest z tablicą rozdzielczą (TR).1. Power supply system for traffic control devices railroad, especially computerized, attached to 3 x 380/220 V power networks via the board network - bypass with power grid connections and a connector for a generator, which array is linked indirectly via an array distribution with traffic control devices railway, characterized in that between the board bypass (TO-TSS), and the distribution board (TR) is turned on uninterruptible specialized power supply (UPS) that is the source voltages with the required parameters for all railway traffic control devices (SRK) on the site in which the circuit is connected there is an accumulator battery (BAT) and with which it is integrated it is electronic uninterruptible bypass switch (EBS) and that connected it is with mechanical uninterruptible bypass switch (MBS), which in turn it is also connected directly to the input the network and bypass board (TO-TSS) and the output it is connected to the instrument panel (TR).

Description

Przedmiotem wynalazku jest zintegrowany, bezprzerwowy układ zasilania odbiorników elektrycznych, zwłaszcza komputerowych urządzeń sterowania ruchem kolejowym.The subject of the invention is an integrated, uninterruptible power supply system for electrical receivers, in particular computer devices for rail traffic control.

Znany i stosowany układ zasilania urządzeń sterowania ruchem kolejowym polega na tym, że do jednej lub dwóch sieci energetycznych 3x380/220V dołączona jest tablica sieć-sieć, do której dołączona jest tablica rozdzielcza. Do tablicy tej dołączone są urządzenia komputerowe sterowania ruchem kolejowym, wyposażone na tym poziomie w indywidualne elementy zasilania rezerwowego. Przy zaniku napięcia w jednej z sieci przełączenie na drugą następuje przy pomocy tablicy sieć-sieć z przerwą spowodowaną pracą układu automatyki przełączania. Źródłem rezerwowym energii jest stacjonarny prądotwórczy agregat spalinowo-elektryczny, zamontowany na postumencie w odpowiednim pomieszczeniu z osłonami dźwiękochłonnymi oraz kominami dolotowymi i wylotowymi. Ponadto niezbędne są odpowiednie, stacjonarne zbiorniki paliwa z wymaganym osprzętem.The known and used power supply system for railway traffic control devices consists in the fact that one or two 3x380 / 220V power networks is connected to a network-network board with a switchboard attached. The board is accompanied by computer devices for railway traffic control, equipped at this level with individual backup power supply elements. In case of voltage failure in one of the networks, the switching to the other one takes place by means of the network-network table with a break caused by the operation of the switching automatics system. The backup source of energy is a stationary diesel-electric generator, mounted on a pedestal in a suitable room with soundproof covers and inlet and outlet chimneys. In addition, suitable stationary fuel tanks with the required equipment are essential.

Wadą stosowanego układu jest przede wszystkim to, że nie zapewnia on ciągłego dostarczania energii, co przy przełączaniu sieć-sieć lub sieć-agregat powoduje chwilowe lub trwałe zakłócenia w pracy urządzeń sterowania ruchem kolejowym, co w rezultacie może skutkować zakłóceniami w ruchu pociągów w wyniku wygaszenia na semaforach sygnałów optycznych. Wada ta nie jest w pełni usuwana poprzez zastosowanie indywidualnych elementów zasilania rezerwowego z powodu małej ich pojemności i krótkotrwałego działania. Drugą istotną wadą jest to, że urządzenia komputerowe sterowania ruchem kolejowym są zasilane prądem elektrycznym złej jakości. Dostarczany prąd charakteryzuje się bowiem zawartością wyższych harmonicznych, zakłóceniami pochodzącymi od wyładowań atmosferycznych i procesów komutacyjnych oraz wahaniami wartości napięcia i częstotliwości w zależności od wielkości obciążenia, co w przypadku urządzeń komputerowych znacznie obniża niezawodność ich pracy.The main disadvantage of the system used is that it does not provide continuous energy supply, which, when switching from network to network or network-generator, causes temporary or permanent disturbances in the operation of railway traffic control devices, which may result in disturbances in train traffic as a result of extinguishing on the semaphores of optical signals. This drawback is not fully eliminated by the use of individual backup power elements due to their low capacity and short-term operation. The second significant disadvantage is that the rail traffic control computer devices are supplied with poor quality electricity. The supplied current is characterized by the content of higher harmonics, disturbances from lightning discharges and commutation processes, as well as fluctuations in voltage and frequency depending on the size of the load, which in the case of computer devices significantly reduces the reliability of their operation.

Stosowane obecnie urządzenia zasilające nie są przystosowane do zdalnego nadzoru pracy urządzeń i parametrów napięcia zasilającego. Stacjonarne agregaty prądotwórcze wymagają odpowiedniej infrastruktury, co pociąga za sobą nakłady inwestycyjne i wymusza dodatkowe czynności.The currently used power supply devices are not adapted to the remote supervision of devices operation and supply voltage parameters. Stationary power generators require appropriate infrastructure, which entails investment outlays and requires additional activities.

180 146180 146

Istota rozwiązania według wynalazku polega -na tym, że na początku układu jest tablica sieciowo-obejściowa z przyłączami zasilających sieci energetycznych i przewoźnego agregatu prądotwórczego. Agregat ten jest dostarczany i podłączany w przypadku awarii obydwu sieci energetycznych, trwającej dłuższy czas - praktycznie ponad dwie godziny.The essence of the solution according to the invention consists in the fact that at the beginning of the system there is a network-bypass table with power supply connections of power networks and a mobile power generator. This unit is delivered and connected in the event of a failure of both power grids, which lasts a long time - practically more than two hours.

Tablica sieciowo-obejściowa połączona jest ze specjalizowanym zasilaczem, w którego obwód włączona jest bateria akumulatorów i który zintegrowany jest z elektronicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym.The mains-bypass board is connected to a specialized power supply, the circuit of which includes a battery bank and which is integrated with an electronic uninterruptible bypass switch.

Zasilacz połączony jest z mechanicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym, który z kolei połączony jest z tablicą rozdzielczą, a ta z urządzeniami sterowania ruchem kolejowym.The power supply is connected to a mechanical uninterruptible bypass switch, which in turn is connected to the distribution board, and the latter to the railway traffic control devices.

Tablica sieciowo-obejściowa połączona jest dodatkowo a z pominięciem obwodu zasilacza, z mechanicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym.The mains / bypass board is additionally connected, bypassing the power supply circuit, to a mechanical uninterruptible bypass switch.

Do zasilacza korzystnie dołączony jest panel monitorujący, który przyjmuje i rejestruje informacje o wybranych parametrach zasilania.A monitoring panel is preferably attached to the power supply, which receives and records information on selected power parameters.

Do zasilacza korzystnie dołączony jest panel zdalnego sterowania umieszczony w centrum dyspozytorskim.The power supply preferably includes a remote control panel located in the dispatch center.

Przedstawiony powyżej układ zapewnia bezprzerwowe zasilanie urządzeń sterowania ruchem kolejowym, co usprawnia znacznie ruch kolejowy i podwyższa jego bezpieczeństwo. Bezprzerwowe przełączanie zasilania odbywa się automatycznie bądź ręcznie i jest uruchamiane w stanach awaryjnych lub np. dla wykonania przeglądów i czynności konserwacyjnych.The system presented above ensures uninterrupted power to the railway traffic control devices, which significantly improves rail traffic and increases its safety. Uninterruptible power switching takes place automatically or manually and is activated in emergency states or, for example, for inspection and maintenance.

Zabezpieczenie zasilania jest poczwórne, można bowiem korzystać zamiennie z jednej z dwóch sieci energetycznych, a w przypadku równoczesnej ich awarii można podłączyć agregat prądotwórczy lub korzystać nawet przez kilka godzin z rezerwowego zasilania bateryjnego. Połączenia rezerwowe umożliwiaj ą pracę układu w różnych wariantach nie tylko zewnętrznych stanów awaryjnych, ale również np. w przypadku uszkodzenia lub przeciążenia zasilacza. Wariantowość pracy układu z tak dużą rezerwą zasilania powoduje pewność i zarazem elastyczność układu, a w efekcie gwarantuje bezpieczeństwo ruchu kolejowego w obszarze jego działania. Drugą podstawową zaletą rozwiązania jest zapewnienie dobrej jakości zasilania, osiągane dzięki przekształcaniu prądu przemiennego w prąd stały, a ten w prąd przemienny. Uzyskuje się odpowiednią tolerancję wartości napięcia, bez zakłóceń i zniekształceń powstałych np. na skutek przepięć komutacyjnych i wyładowań atmosferycznych oraz stałość częstotliwości niezależnie od obciążenia. W wyniku tego uzyskuje się prawidłową, bezawaryjna pracę czułych urządzeń sterowania ruchem, a w tym komputerów.The power protection is quadruple, because you can use one of the two power grids interchangeably, and in the event of their simultaneous failure, you can connect a power generator or use a backup battery power supply for several hours. Backup connections enable the system to operate in various variants, not only in external emergency states, but also in the event of damage or overload of the power supply. The variability of the system's operation with such a large reserve of power supply causes the reliability and flexibility of the system, and as a result guarantees the safety of railway traffic in the area of its operation. The second main advantage of the solution is the provision of good quality power, achieved by converting alternating current into direct current, and this into alternating current. The appropriate tolerance of the voltage value is obtained, without disturbances and distortions caused, for example, by commutation overvoltages and lightning discharges, as well as the frequency stability regardless of the load. As a result, correct, failure-free operation of sensitive traffic control devices, including computers, is achieved.

Monitorowanie parametrów zasilania daje pełną i bieżącą informację i umożliwia zdalne, centralne sterowanie całym układem.Monitoring of power parameters gives full and current information and enables remote, central control of the entire system.

Układ dwóch energetycznych sieci zasilających oraz awaryjne zasilanie bateryjne umożliwia rezygnację ze stacjonarnego agregatu prądotwórczego, a tym samym przynosi znaczne oszczędności inwestycyjne i eksploatacyjne.The system of two power supply networks and an emergency battery supply allows to resign from a stationary generator, and thus brings significant investment and operating savings.

Zastosowanie technologii z podwójną konwersją AC-DC-AC (napięcie przemienne napięcie stałe - napięcie przemienne) oraz wyposażenie w układy korekcji fazy na wejściu stanowi dla sieci obciążenie o charakterze rezystancyjnym o współczynniku mocy wejściowej minimum 0,9, co w zasadniczy sposób ogranicza pobór z sieci mocy biernej.The use of the AC-DC-AC double conversion technology (alternating voltage direct voltage - alternating voltage) and the equipment with phase correction systems at the input constitute a resistance load for the network with an input power factor of at least 0.9, which significantly reduces the power consumption from reactive power networks.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest bliżej w przykładzie wykonania zilustrowanym schematem blokowym układu.The solution according to the invention is shown in more detail in the embodiment shown in the block diagram of the system.

Do dwóch niezależnych sieci energetycznych 3x380/220V miejskiej i kolejowej podłączona jest tablica sieciowo-obejściowa TO-TSS wyposażona w przyłącze przewoźnego spalinowego agregatu prądotwórczego. Agregat ten dostarcza się i przyłącza w przypadku równoczesnego braku zasilania z obydwu sieci energetycznych, trwającego co najmniej dwie godziny.To two independent power networks 3x380 / 220V, city and railway, the TO-TSS network and bypass panel with a connection for a transportable diesel generator is connected. The unit is supplied and connected in the event of simultaneous power failure from both grids, lasting at least two hours.

180 146180 146

Tablica sieciowo-obejściowa TO-TSS wyposażona jest w przełączniki o napędzie ręcznym służące do okresowego włączania zasilania do dwóch działających alternatywnie części układu.The TO-TSS network-bypass board is equipped with manually operated switches for periodic power-up to two alternate system parts.

Część roboczą stanowi specjalizowany zasilacz UPS, w którego obwód włączona jest bateria akumulatorów bezobsługowych BAT i który zintegrowany jest z elektronicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym EBS. Zasilacz UPS przetwarza napięcie przemienne, otrzymywane z sieci energetycznej poprzez tablicę sieciowo-obejściową TO-TSS, w napięcie stałe, a to ponownie w napięcie przemienne. W ten sposób na wyjściu zasilacza UPS uzyskuje się napięcie wolne od zakłóceń i zniekształceń oraz o stałej częstotliwości.The working part is a specialized UPS, the circuit of which is connected to a battery of maintenance-free BAT batteries and which is integrated with an electronic EBS uninterruptible bypass switch. The UPS unit converts the alternating voltage received from the power grid via the TO-TSS grid-bypass board into direct voltage, and then back into alternating voltage. In this way, a voltage free from disturbances and distortions and with a constant frequency is obtained at the output of the UPS.

W przypadku zasilania sieciowego bateria akumulatorów BAT jest ładowana, natomiast po zaniku napięcia sieciowego lub zasilania napięciem o niewłaściwych parametrach z baterii akumulatorów BAT pobierana jest przez zasilacz UPS energia, przekazywana następnie do dalszej części układu. Przejście z doładowywania baterii akumulatorów BAT na pobieranie z niej energii następuje w sposób bezprzerwowy. Bateria akumulatorów BAT zapewnia podtrzymanie pracy zasilacza UPS przez czas minimum dwóch godzin.In the case of mains power supply, the BAT accumulator battery is charged, and after a mains voltage failure or a power supply failure with incorrect parameters, energy is taken from the UPS by the UPS and then transferred to the further part of the system. The transition from recharging the BAT accumulator battery to taking energy from it takes place without interruption. The BAT battery bank ensures that the operation of the UPS is maintained for at least two hours.

Zasilacz UPS połączony jest z mechanicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym MBS, który połączony jest z tablicą rozdzielczą TR, do której następnie dołączone są komputerowe urządzenia sterowania ruchem kolejowym oraz inne, jak np. urządzenia teletechniki, oświetlenia awaryjnego, telewizji przemysłowej, napędów rogatek przejazdowych itp.The UPS is connected to a mechanical uninterruptible bypass switch MBS, which is connected to the TR switchboard, to which computer devices for rail traffic control and other devices, such as telecommunication devices, emergency lighting, closed-circuit television, toll-gate drives, etc. are connected.

Tablica sieciowo-obejściowa TO-TSS połączona jest dodatkowo, bezpośrednio z mechanicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym MBS. Połączeniem tym podawane jest napięcie z tablicy sieciowo-obejściowej TO-TSS bezpośrednio do mechanicznego bezprzerwowego przełącznika obejściowego MBS tylko na czas naprawy lub konserwacji zasilacza UPS. W tablicy sieciowo-obejściowej TO-TSS znajdują się ochronniki przeciwprzepięciowe, które chronią urządzenia sterowania ruchem kolejowym SRK przed szkodliwym wpływem napięć o amplitudach wyższych od poziomu odporności tych odbiorników.The TO-TSS network / bypass board is additionally connected directly to the MBS mechanical uninterruptible bypass switch. This connection supplies the voltage from the TO-TSS mains-bypass board directly to the MBS mechanical uninterruptible bypass switch only for the time of repair or maintenance of the UPS. The TO-TSS network-bypass panel includes overvoltage protectors which protect the railway traffic control devices of SRK against the harmful effects of voltages with amplitudes higher than the resistance level of these receivers.

Do zasilacza UPS dołączony jest panel monitorujący PM, który przekazuje informacje o wybranych parametrach zasilania do dyżurnego ruchu.A PM monitoring panel is attached to the UPS, which transmits information about the selected power parameters to the dispatcher.

Do zasilacza UPS dołączony jest panel zdalnego sterowania PZS wyposażony w komputerowy interface, który umożliwia kontrolowanie i zdalne sterowanie pracy urządzeń zasilających z centrum sterowania.The UPS unit is supplied with a PZS remote control panel equipped with a computer interface that enables the control and remote control of the operation of power supply devices from the control center.

180 146180 146

SIEĆ 1 SIEĆ 2NETWORK 1 NETWORK 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Układ zasilania urządzeń sterowania ruchem kolejowym, zwłaszcza komputerowych, dołączony do sieci energetycznych 3 x 380/220 V poprzez tablicę sieciowo - obejściową z przyłączami sieci energetycznych i złączem dla agregatu prądotwórczego, która to tablica połączona jest pośrednio poprzez tablicę rozdzielczą z urządzeniami sterowania ruchem kolejowym, znamienny tym, że pomiędzy tablicą sieciowo - obejściową (TO - TSS), a tablicą rozdzielczą (TR) włączony jest bezprzerwowy specjalizowany zasilacz (UPS), stanowiący źródło napięcia o wymaganych parametrach dla wszystkich urządzeń sterowania ruchem kolejowym (SRK) na obiekcie, w którego obwód włączona jest bateria akumulatorów (BAT) i, z którym zintegrowany jest elektroniczny bezprzerwowy przełącznik obejściowy (EBS) oraz, który połączony jest z mechanicznym bezprzerwowym przełącznikiem obejściowym (MBS), który z kolei połączony jest na wejściu również bezpośrednio z tablicą sieciowo - obejściową (TO - TSS) i na wyjściu połączony jest z tablicą rozdzielczą (TR).1. Power supply system for railway traffic control devices, especially computer devices, connected to 3 x 380/220 V power networks through a network and bypass panel with power network connections and a power generator connector, which is indirectly connected through a switchboard with traffic control devices railway, characterized in that between the network and bypass board (TO-TSS) and the distribution board (TR) there is an uninterruptible specialized power supply (UPS), which is a voltage source with the required parameters for all railway traffic control devices (SRK) in the facility, in which the circuit is connected to a battery bank (BAT) and with which an electronic uninterruptible bypass switch (EBS) is integrated and which is connected to a mechanical uninterruptible bypass switch (MBS), which in turn is also connected at the input directly to the board by mains - bypass (TO-TSS) and connected to the output the instrument panel (TR). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do tablicy sieciowo - obejściowej (TO - TSS) dołączony jest doraźnie przewoźny agregat prądotwórczy.2. The system according to claim The device of claim 1, characterized in that an ad hoc mobile power generator is connected to the network-bypass table (TO-TSS).