1概述
目前，在轨道交通各机电系统中，采用交流不间断电源UPS作为后备电源来保证正常运行的有：通信、信号、综合监控、BAS、FAS、AFC、门禁、低压、屏蔽门、防淹门等专业[1]。由于各系统专业是独立进行设计、招标及施工的，因此整个机电系统采购的UPS电源装置各不相同；这种独立实施的方式有其优点与缺点，优点是UPS电源分散，各系统互不影响，缺点是UPS设备种类繁多，备品备件众多，且良莠不齐，给运营维护人员带来较为繁重的维护工作。本着合理设置设备、节约能源、降低投资的目的，对各系统专业统一设置整合UPS电源系统的方案进行了研究。
2UPS电源整合范围
整合UPS电源系统方案的设置有节约能源、降低投资、节省土建面积、供电可靠等优点，但由于地铁车站有些机电系统设备对UPS造成冲击，影响其它系统设备用电安全和用电质量，或系统专业的特殊性，不宜将这些系统纳入集中UPS电源系统，主要包括以下几个系统。
（1）对于屏蔽门系统，其负载为分散性的非线性电动机负载，且运行方式比较特殊，其驱动电源一般采用直流电源，控制电源一般采用交流电源。根据国内外屏蔽门的供货经验，其后备电源一般独立设置。
（2）对于变电所操作电源，其主要用于变电所设备的继电保护及控制，一般为直流电源，且操作负荷大都为冲击性负荷，会明显影响电源质量，故变电所操作电源宜单独设置。
（3）对于应急照明，其对电能质量要求较低，且用电点比较分散，更适合就地设置独立的EPS应急电源系统；同时EPS应急电源系统还需经过消防认证，故应急照明不宜纳入整合UPS电源范围。
（4）对于自动售检票系统的闸机、售票机、充值机等现场设备，其一般自带短时小容量的UPS，由于现场设备布置点分散，且容量小，因此不纳入整合UPS电源。仅考虑整合AFC设备机房内UPS电源部分。
（5）信号系统因系统设计和运营调试安装的要求，因此不纳入集中整合UPS电源范围。
因此整合UPS电源整合的系统专业有：通信、综合监控、BAS、FAS、AFC、门禁、智能低压等专业。
3UPS电源种类
目前，UPS按其设计电路工作频率分为工频机和高频机两种。工频机的整流和变压器工作频率均为50Hz；高频机工作频率从几k到几十kHz，甚至达到上百kHz的频率。
两种UPS的特性如表1所示。
通过以上对比，两种UPS电源各具有优缺点，都满足工程需要。
4整合UPS电源系统构成
为了提高整合UPS电源系统的可靠性，降低因UPS故障影响整个弱电系统设备正常运行，确保地铁运营的正常进行，可以通过采用电源备份的方式解决，即对整合UPS电源系统中的单机进行备份，使两者具有相同功能；当一台设备出现故障，能够将其从整合系统中解列检修，而其它备份设备应能承担所有的末端负载。
目前整合UPS电源系统的备份方式分为整体式与模块式两种。其中整体式的1+1并机模式为正常情况下两台设备各分担50%的负荷，当1台故障时，另一台设备应能担负全部负荷。而模块式的N+X并机模式为正常情况下所有模块共同分担全部负荷，并且模块总容量大于末端负荷，目的是当模块组中的一块模块出现故障时，可以在保证系统正常运行的同时，将故障模块拆除、维修、更换。本次重点对1+1并机模式进行阐述。
整合UPS电源采用1+1并机模式，整合UPS电源系统主要由两套UPS电源装置组成，并配套同步控制器、控制系统、智能配电柜以及静态转换开关。
（1）UPS电源装置
系统设置两套完全相同的UPS电源装置，每套UPS电源装置的容量应能满足被整合弱电系统负荷总容量的要求，即每台UPS电源装置按100％容量进行配置。
（2）同步控制器
地铁车站内的弱电系统一般都是采用电子器件。为保证电源切换不造成弱电系统设备断电，影响地铁车站的正常运营，必须保证双电源切换时间小于5ms，要满足这个要求，必须设置同步控制器，使UPS的输出特性保持相同的特性，以满足同步切换的要求。
（3）控制系统
整合UPS电源系统内置控制系统，负责管理、监控整合UPS电源装置，将蓄电池、配电柜的工作状态及故障信息，通过通信线上传到监控系统BAS专业。
（4）智能配电柜
当外电失电时，整合UPS电源装置通过逆变输出AC220/380V电源，为减小整合UPS电源装置中蓄电池的配置容量，智能配电柜必须根据各弱电系统的后备时间的要求依次切除负载，做到既满足供电时间又能有效减小蓄电池容量。
（5）蓄电池
整合UPS电源采用1+1并机模式，因此需配置两套蓄电池，且两套蓄电池的总容量应满足失电后被整合各弱电系统负荷100%的供电需求。
（6）静态转换开关
为保证弱电系统对电源转换时间不超过5ms的要求[2]，在供电末端设置STS柜（静态转换开关），用以满足对切换时间的要求。
5系统运行方式
（1）400V电源进线
整合UPS电源系统从降压变电所的两段0.4kV母线各引接一路独立的400V电源，分别为两台UPS电源装置供电。
（2）UPS电源装置
1）正常运行时，两套UPS电源装置并机运行，各分担系统一半的负荷；低压0.4kV进线电源经过UPS主机整流、逆变后为各个弱电系统供电。两套蓄电池组间的断路器分闸，两套UPS分别为各自挂接的蓄电池组充电。两套UPS与电池组之间的断路器与两套蓄电池组之间的断路器互锁，不能同时合闸。
2）当一套UPS电源故障时，由另外一套UPS电源承担系统全部负荷。
3）当电源正常，但两组UPS电源均故障时，由UPS的静态旁路开关工作，由外部电源负担系统全部负荷。
4）当两路400V低压进线电源均失电时，由蓄电池提供电源，经逆变后为系统全部负荷供电。此时智能配电柜监测电池状态，并按照各负荷后备时间要求切除负荷。
5）当一台UPS电源装置检修时，两套蓄电池之间的断路器合闸，使正常运行的UPS电源装置为蓄电池充电；当整个UPS电源装置故障时，利用检修旁路供电。
整合UPS电源系统如图1所示。
图1 整合UPS电源系统图
6系统保护及监控
（1）系统保护
整合UPS电源系统应具有过电压保护、低电压保护、过载保护、短路保护、过温度保护、防雷保护、绝缘监察、电压监察等保护功能。在发生下列故障情况时，应能发出报警信号：
1）交流输入过电压、欠电压、缺相；
2）交流输出过电压、欠电压；
3）直流母线过电压、欠电压；
4）蓄电池组过电压、欠电压；
5）蓄电池组出口熔断器熔断或断路器跳闸；
6）直流母线绝缘故障；
7）馈线断路器跳闸；
8）充电浮充电装置故障；
9）UPS装置故障；
10）绝缘监察/监控装置装置故障。
（2）系统监控
监控装置（智能控制单元）其功能是监控UPS、蓄电池组和配电状态，监控装置应能显示下列信息：1）输入端参数；2）输出端参数；3）UPS直流母线参数；4）充电装置状态；5）蓄电池组状态；6）充电装置运行状态；7）UPS运行状态。
监控装置根据整合UPS电源的工作状态和参数变化趋势，及时、准确判断异常或故障类型，并自动实施异常工况限制、故障保护和声光报警显示功能。监控装置应具有自检和人机对话功能，配置标准串行接口、网络接口和USB接口，实现对设备的遥信、遥测及遥控功能并方便导出运行记录。
7整合UPS电源容量
根据目前已运营车站各机电系统UPS容量的统计，其总容量约为120kVA，具体统计表如表2所示。
8结论
综上所述，在地铁车站整合UPS电源在选择整体式1+1并机冗余的模式下，既能满足各机电系统对电源高可靠性的要求，又能在投资、维护管理、节约资源等方面均具有一定的优势。因此，在地铁车站应用整合UPS电源是可行的。目前，在国内各城市轨道交通工程中，部分城市如北京、上海、深圳等地也实施了整合UPS电源的工作，不论采用模块式的N+X并机模式，还是采用整体式1+1并机冗余，抑或是单机模式，都能满足地铁运营的需求。
全部回复（2 ）
只看楼主 我来说两句抢地板回复 举报
回复 举报