济南轨道交通集团 山东 济南 250101
摘要：UPS（不间断电源）在电网停电情况下可为负载提供持续的电源，因此在控制系统尤其是弱电系统中广泛应用，而对于同时存在的各个弱电系统，通过提供一种整合的UPS电源可有效降低成本，同时保证各子系统的供电，本文通过以地铁行业各弱电系统的电源需求，详述了整合UPS电源系统的应用。
关键词:整合UPS、弱电系统、并机冗余。
前言
轨道交通弱电系统由各专业弱电系统组成，各弱电系统对电源的可靠性要求很高,电源断电时会造成地铁停运甚至人身伤害,带来不可估计的损失，因此每个专业都需要有可靠的UPS进行供电，若各专业分别配置自己的UPS，则存在设设备重复配置、利用率低、占地面积大，维护量增大等诸多不利因素。随着电力电子技术的发展，大容量的UPS电源系统越来越普及，因此整合的UPS电源系统逐步被地铁行业弱电系统所采用。
1 整合UPS系统的整合范围
城市轨道交通弱电系统一般包含通信系统、信号系统、综合监控系统（含变电所自动化系统、环境与设备监控系统）、火灾自动报警系统、门禁系统、自动售检票系统、乘客信息系统、办公自动化系统、站台门/屏蔽门系统等。这些系统负责地铁的安全稳定运行，是重要的一级负荷，需设置UPS电源为其提供安全稳定的电源。整合UPS系统的整合范围需充分考虑各负荷的要求与特点，确定是否可纳入整合范围。
整合UPS电源系统的输出按照设计规范为380V/220VAC电源输出，对于要求直流供电的系统，如安全门/屏蔽门系统、火灾自动报警系统以及变电所操作电源等宜单独设置电源。安全门/屏蔽门系统要求110V直流电源供电，且安全门/屏蔽门的驱动电机属于感性负载，功率因数低，电流冲击大，不宜纳入整合UPS电源系统；火灾自动报警系统主机需要24V电源供电，且火灾自动报警系统的电缆需要具有防火功能，不宜纳入整合UPS电源系统；变电所操作电源要求220V直流，且UPS电源由变电所400V供电，变电所操作电源先于UPS运行，才能为UPS供电，因此其操作电源不宜纳入整合UPS电源系统。
信号系统安全等级高于整合UPS电源系统的安全等级，且根据地铁设计规范，信号系统可由专用电源屏供电，宜选用不间断电源设备供电，若采用整合UPS电源系统，部分和设计规范专用电源的要求，因此不纳入整合范围。
其余系统对输入电源具有共性的要求，因此整合UPS电源应包含专用通信系统、综合监控系统（含变电所自动化系统、环境与设备监控系统）、火灾自动报警系统、门禁系统、自动售检票系统、乘客信息系统、办公自动化系统等子系统。
2 整合UPS电源的配置方案
因轨道交通弱电系统皆为重要的一级负荷，要求双路供电，因此整合UPS电源应采用1+1并机冗余系统，如下图1所示：
2.1进线配电系统
系统进线设置一套双电源进线柜并配置双电源切换装置，由400V供电引入两路电源，两路电源一用一备，当一路电源断电时，双电源切换装置自动切换到另一路电源，维持为整合UPS系统供电。当两路电源同时断电时，整合UPS电源系统通过蓄电池供电进行逆变，为各系统供电。
2.2双UPS装置冗余并机运行系统
UPS装置采用两台1+1并机冗余运行方式，在市电正常情况下，两台UPS的整流器将交流市电转换为直流电源后，供电给逆变器并同时对电池充电。在将交流电整流为直流电时，整流器能将市电中所产生的异常杂波、噪声及频率不稳定等问题消除，使逆变器提供更稳定及干净的电源给负载。UPS并机工作，自动均分负载，各承担50%的负载量。
2.3智能馈线配电柜
智能馈线配电柜通过内置得PLC控制各路负荷的供电时间，当变电所输入的两路电源均失电时，UPS转入蓄电池供电状态，此时PLC系统开始计时，计算各系统的供电时间，分别按照各系统的不同后备时间要求，执行负载的定时切除。例如综合监控及门禁系统的后备时间一般设置在1小时，AFC等设置在0.5小时，各系统的后备时间可根据实际需要进行动态调整，但不能超过UPS的容量限制。
3 特殊情况运行方式
根据整合UPS电源系统的配置特点，该系统可在各种情况下保证有效的电源输出。
3.1进线电源故障
当一路进线电源故障时，双电源切换装置自动切换到另一路电源供电，当两路进线电源均故障时，UPS自动转入蓄电池供电的逆变状态，保证有效的电源输出。
3.2 UPS主机故障
当发生一台UPS故障，另外一台UPS主机正常时，则故障UPS装置退出运行，另一台UPS装置承担系统全部负荷。当两台UPS均故障时，切换到静态旁路，静态旁路切换时间应满足负载对于电源切换时间的要求。
3.3馈线开关故障
当系统正常运行时，两套智能馈线配电柜分别馈出一路电源给各系统，当一路馈出开关故障时，退出相应的开关设备，进行检修，另一路维持运行给相应系统供电。
4 结论
综上，通过整合UPS电源系统给相应的弱电系统供电，克服了各专业UPS分别设置的缺点与不足，通过集中配置，减少了UPS电源设备的数量，提高了设备可靠性，该技术必将成为未来UPS供电技术的主流发展方向。
参考文献：
[1]刘卡丁.弱电系统后备电源整合与智能化计时管理[J].城市轨道交通，2007，3.
[2]地铁设计规范GB 50157-2013，中华人民共和国住房和城乡建设部，2013年8月8日第119号
论文作者:李小庚
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/17
标签：电源论文; 系统论文; 弱电论文; 变电所论文; 故障论文; 负载论文; 装置论文; 《当代电力文化》2019年第03期论文;