铁路信号电源系统,是向车站信号系统内计算机联锁、微机监测、列控、CTC、信号机、轨道电路、继电器、转辙机等设备供电的专用电源系统,是车站联锁、区间闭塞的“心脏”。铁路信号电源系统,是从工频铁磁技术开始,应用到铁路信号领域的。随着铁路科技化的迅猛发展,逐步用高频电力电子技术迭代了工频铁磁技术,在高频电力电子技术应用于铁路信号电源系统中作为稳压电源技术的同时,其冗余性好、适应能力强、功率密度高、安全性高、环保节能的特点得到了行业的认可。在我国铁路运营线路飞速增长,铁路运输向高速度、高密度、高智能化的方向发展的背景下,研究开发新的电源系统监测单元,符合当前铁路信号控制向低成本、高效率、高可靠性及信息化、网络化、电子化和综合自动化方向的发展趋势。铁路信号电源系统从功能上主要包含供电单元和监测单元两大部分。供电单元主要由输入配电、稳压模块、输出配电及雷电防护构成,是系统提供稳定电压的核心配电单元。监测单元是运用电力电子技术、计算机技术对供电单元的输入、输出电压、电流及稳压模块、断路器、防雷模块等工作状态和运行参数实时监测,对故障信息进行定位、告警、存储、上传的单元。目前铁路信号电源系统实际应用中以采用单片机技术来实现监测功能的实现方式为主,少部分厂家以可编程控制器PLC或工控机为实现方式,应用中存在诸多问题,如:采集频率太低,无法真实反映供电质量;端口、容量不足,无法接收、存储来自UPS等设备的信息;精度较低,误差大;抗干扰能力差等。为了解决上述问题,结合铁路行业发展需求方向,本文做了细致的需求分析,明确了总体需求、采集单元需求、信息传输需求及中心单元需求,分析了数据通讯设计原则、组态设计原则、电磁兼容设计原则及结构设计原则。并依照功能需求及设计原则,进行了器件选型;硬件、软件的设计开发;样机制作、功能测试验证的工作。监测单元采用 windows 操作系统,使用 Microsoft Visual Studio Enterprise 2017 开发,编程语言为C#,运行wpf(Windows Presentation Foundation)程序。系统为了提高运行效率,采用了多线程处理机制,各个线程有独立的运行空间,数据通过内部变量共享。数据采集部分采用具有强大的模拟信号处理功能芯片TI C2000,piccolo系列的MCU处理器,通过高速采集交流信号波形,实时计算交流信号各种电气参数,为系统故障诊断提供有力保障。监测中心单元预留了接口及内存空间,能与UPS、微机监测、电池巡检仪等外部设备进行快速数据交换,进行数据接收及处理。在设计开发结束后,制作了样机,并依据监测单元的需求分析,对监测单元进行了全面测试,测试过程中数据采集、曲线绘制准确,报警定位正确,数据存储与上传组网功能完善,人机界面互动性好。