摘要：信号电源系统作为各类信号系统的“心脏”，只有保证信号电源系统的稳定、安全、可靠，才能保证地铁运营的安全畅通。本文对目前成都地铁信号UPS运用现状进行分析，结合现场维修，提出相应维保建议，降低设备故障率，提高设备运行质量。
关键字：地铁；信号电源；UPS
对于地铁各类信号设备而言，保证连续的优质电源是非常关键的，电源系统一旦发生故障造成输出断电，将直接导致信号设备掉电故障，对正常的运营秩序造成不可估量的影响。UPS系统作为电源系统的后备供电设备，可有效的紧急填补电源“缺口”，系统将切换至电池组供电，减小电源系统断电对地铁行车的影响。
1 UPS工作原理
UPS系统组成如上图所示，其中空气断路器Q1控制主路交流电源输入，整流模块将交流电变成直流电，直流电一路对蓄电池进行充电，另一路经过逆变模块进行DC/AC变换，将整流模块和蓄电池提供的直流电源变换成交流电源，经过隔离变压器输出，蓄电池组在交流停电时通过逆变模块向负载供电，输入电源也可通过旁路静态开关从旁路回路向负载设备供电。在负载不断电的情况下，需要对UPS内部进行维修是，可使用维修旁路开关Q3BP切换至维修旁路。
2 UPS工作模式
UPS一般有一下几种工作模式：正常工作模式（主路输入）、蓄电池供电模式（主路输入断电）、旁路工作模式（主路输入异常、蓄电池供电异常）、维修旁路模式（UPS内部检修时用）。
2.1 正常工作模式
外电网电源供给电源屏，电源屏再为UPS提供主路输入电源和旁路输入电源，正常情况下，主路输入正常，主路输入电源空开Q1闭合，电源经过整流器后将交流电源转换成直流电源，一方面为蓄电池提供电源充电，另一方面经过逆变器转换成交流电源，经过隔离变压器、静态开关后通过Q5开关，为后续负载设备供电。
2.2 蓄电池供电模式
当外电网电源不稳定、外电网断电或者电源屏为UPS提供的输入电源异常时，蓄电池组会自动为逆变电路提供电源，以保证负载设备不会发生断电故障。
蓄电池组的容量、型号的选择取决于负载信号设备的功率大小，一般设备集中站负载设备多，功率比较大，因此选配的蓄电池容量也会比较大。反之，非设备集中站负载信号设备少，功率相对较小，因此选配的蓄电池容量也会比较小。蓄电池组容量的大小直接决定着UPS后备电源供电时间的长短，成都地铁一般要求UPS蓄电池供电不小于30分钟。
UPS切换至蓄电池供电时没有切换时间，当电池组电能消耗较大，不足以为负载设备提供电源时，UPS系统会发生相应报警，在电池放电至最低点时，逆变器自动停止工作。如果在电池电能耗尽前UPS主路输入恢复正常，则自动切换至主路输入正常工作模式；如果主路输入未恢复正常供电，则系统切换至旁路工作模式，若旁路供电也发生故障，则整个UPS系统停止工作。
2.3 旁路工作模式
当逆变器由于整流起不能正常工作或者蓄电池的电量不足儿造成系统无法工作，或者负载太大，蓄电池不能给负载提供足够的电量，系统会自动转换至旁路工作模式。当负载回复正常或者系统输入恢复正常供电时，UPS系统会自动从旁路工作模式切换回正常工作模式。
2.4 维修旁路模式
当UPS系统内部需要检修是，可人工切换至维修旁路模式，以保证工作人员人身安全，避免发生电击伤害。
3 UPS运用现状
成都地铁目前开通的1、2、3、4、7、10号线，均采用单UPS负责为负载设备供电，后备蓄电池组也只有一组。那么，当蓄电池组无法为UPS提供后备供电时，如果系统输入发生异常或者故障，则整个UPS系统无法正常工作，负载设备发生断电故障；当UPS自身发生故障不能工作时，无论系统输入是否正常、蓄电池是否有足够的电量为负载设备供电，负载设备都会发生断电故障，对正常的运营秩序造成严重的影响。
虽然UPS系统可靠性比较高，在线路开通初期运行平稳，未发生较严重的报警和故障，但在运用多年后，设备逐渐老化，UPS内部小部件无法得到有效的维修养护，越来越多的UPS系统报警、故障发生，目前2号线管内UPS 工作运行情况稳定性较差，时常发生各类报警，如板卡故障、蓄电池故障等。
4 UPS系统功能完善
4.1 多机并行工作
目前成都地铁已开通线路均为单机系统，当UPS系统故障时，无法继续为负载供电，如果采用双机并行工作的方式，可以提高系统的可靠性，UPS自身故障的概率已经较小，双机同时故障的发生几率更小，其中某一系发生故障的话，不影响整个系统的正常运行，不会对正常运营秩序造成恶劣的影响。而且并机系统的技术已经非常成熟，铁路系统对双机并行已经普及，当然UPS系统的价格也会相对较高。
4.2 远程控制
IT技术的发展，成就了UPS的远动控制。地铁线路线长站多，如果距离值班人员较远的站发生故障，则需要信号人员赶赴现场检查处理设备，如果采用了远程控制技术，则可以在发生故障时远程控制设备，监测数据参数，那么只能控制模块和通信模块则显得尤为重要。
5 结语
信号在地铁运营过程中具有重要意义，对于列车安全、正点到达，提高运能有直接的影响，因此对信号供电系统也提出了更高的要求，UPS在信号电源系统中扮演着很重要的角色，在日常维保过程中需要对设备精简细修，才能有效的提高设备可靠性，避免设备频发报警或者故障，保证地铁运营的正常有序。
参考文献：
[1]吴振英.UPS不间断电源浅谈[J].中小企业管理与科技，2009.2.5
[2]周宁.信号UPS与稳压器配套连接问题研究[J].铁路通信信号，2016.2.17
论文作者:韩丁
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/9
标签：蓄电池论文; 旁路论文; 系统论文; 负载论文; 电源论文; 设备论文; 故障论文; 《防护工程》2019年第1期论文;