交通行業(yè)解決方案
發(fā)布:2018-01-04 14:22:54 點(diǎn)擊數(shù):0
UPS不間斷電源整合在城市軌道交通中的應(yīng)用
城市軌道交通車站內(nèi)包含眾多的弱電設(shè)備系統(tǒng)，如通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、辦公自動(dòng)化、門禁、自動(dòng)售檢票、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、屏蔽門、應(yīng)急照明、變電所綜合自動(dòng)化等這些系統(tǒng)負(fù)責(zé)地鐵車站的旅客運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)控、信息傳遞和乘客導(dǎo)引等，屬于重要或特別重要的一級(jí)負(fù)荷，需要可靠性很高的電源．以保證供電質(zhì)量和供電連續(xù)性。
在以往的軌道交通工程中．車站各弱電系統(tǒng)分別配置自己的電源系統(tǒng)，存在設(shè)備重復(fù)配置、利用率低，占地面積大，經(jīng)濟(jì)上不合理等缺點(diǎn)。在運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，各系統(tǒng)基本沒(méi)有專業(yè)的電源維護(hù)人員，造成實(shí)質(zhì)上的電源系統(tǒng)維護(hù)少或維護(hù)不當(dāng)?shù)臓顩r導(dǎo)致蓄電池容量降低，不能達(dá)到備用時(shí)間要求。國(guó)內(nèi)地鐵曾發(fā)生由于蓄電池的原因，造成行車中斷的情況。
隨著電力電子設(shè)備制造工藝和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，大容量電源系統(tǒng)和先進(jìn)控制技術(shù)在通信和電力系統(tǒng)中成熟使用，為軌道交通工程中實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)弱電電源系統(tǒng)的整合提供了有利條件。在中國(guó)已有的地鐵工程中，如北京地鐵機(jī)場(chǎng)線工程中已經(jīng)就車站弱電系統(tǒng)電源整合進(jìn)行了初步嘗試。
車站電源系統(tǒng)整合目的和原則
車站電源整合目的
對(duì)各電源系統(tǒng)的蓄電池、裝置進(jìn)行硬件整合和集中布置，便于電源系統(tǒng)的統(tǒng)一維護(hù)與管理。通過(guò)集中布置減少設(shè)備用房面積，降低車站土建工程造價(jià)。通過(guò)硬件整合減少設(shè)備重復(fù)配置．實(shí)現(xiàn)資源共享節(jié)省設(shè)備投資。電源品牌統(tǒng)一選型，便于設(shè)備招標(biāo)。
車站UPS不間斷電源整合主要原則
車站整合主要應(yīng)遵循以下原則
（1）整合后的電源系統(tǒng)應(yīng)滿足所有被電源整合的各系統(tǒng)對(duì)電源的技術(shù)要求，保證各系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行。
（2）整合后的電源室應(yīng)靠近弱電負(fù)荷中心布置，以便于饋電電纜布局．減少線路壓降及線損，提高供電線路的安全可靠性。
（3）電源系統(tǒng)整合應(yīng)根據(jù)被電源整合各系統(tǒng)的負(fù)載性質(zhì)、電源需求等技術(shù)要求統(tǒng)～考慮．以便進(jìn)行的硬件配置。
（4）電源整合應(yīng)盡量減少不同系統(tǒng)間電源的相互影響。
各弱電系統(tǒng)電源需求分析
各弱電系統(tǒng)負(fù)載類型及需求分析
（1）通信系統(tǒng)。負(fù)載類型：傳輸、公務(wù)電話、專用電話、閉路電視、廣播、時(shí)鐘等子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
（2）信號(hào)系統(tǒng)。負(fù)載類型：信號(hào)系統(tǒng)旅客信息系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備．控制設(shè)備；電源要求：能連續(xù)供應(yīng)AC380/220V電源。
（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)（含環(huán)境監(jiān)控、門禁）。負(fù)載類型：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，環(huán)境監(jiān)控和門禁控制設(shè)備；電源要求：連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
（4）自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）。負(fù)載類型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，AFC終端設(shè)備．電源要求：能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
（5）辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。負(fù)載類型：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
（6）屏蔽門系統(tǒng)。負(fù)載類型屏蔽門控制、驅(qū)動(dòng)設(shè)備等電源要求：控制設(shè)備需連續(xù)供應(yīng)AC220V控制電源驅(qū)動(dòng)設(shè)備需要DC110V驅(qū)動(dòng)電源。
（7）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。負(fù)載類型．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、報(bào)警控制器等電源要求需連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
（8）變電所直流輔助電源。負(fù)載類型:裝置電源、控制電源、電機(jī)電源，電源要求能連續(xù)供應(yīng)DC220V電源。
（9）車站應(yīng)急照明系統(tǒng)。負(fù)載類型．包括疏散照明和備用照明，電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
UPS電源整合范圍分析
根據(jù)各弱電系統(tǒng)電源需求、電源特點(diǎn)分析如下：
（1）通信、信號(hào)，綜合監(jiān)控（含環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控．門禁）辦公自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)售檢票、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警主要為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等容性負(fù)載，需AC380/220V電源，適于采用電源進(jìn)行供電。
（2）屏蔽門系統(tǒng)的負(fù)載主要分布在站臺(tái)上，且屏蔽門的驅(qū)動(dòng)電機(jī)屬于電感性負(fù)載，功率因數(shù)比較低，沖擊電流大若采用源整合系統(tǒng)供電，電會(huì)明顯影響電壓穩(wěn)定，降低電源質(zhì)量。因此，屏蔽門系統(tǒng)不適宜采用電源整合系統(tǒng)供電，宜獨(dú)立設(shè)置后備電源，不納入電源整合系統(tǒng)整合范圍。
（3）變電所與車站弱電系統(tǒng)一般設(shè)置在車站兩端電源靠近各弱電系統(tǒng)負(fù)荷中心設(shè)置因此變電所負(fù)載距電源室的距離跨越整個(gè)車站，供電線路迂回，線路壓降大。故變電所操作電源宜獨(dú)立設(shè)置。
（4）應(yīng)急照明主要是電感性負(fù)載，其負(fù)載分布在整個(gè)車站范圍內(nèi)且點(diǎn)多面廣，供電線路迂回，因此應(yīng)急照明系統(tǒng)不宜納入電源整合范圍。
綜上所述．通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控（含環(huán)境監(jiān)控、門禁）辦公自動(dòng)化自動(dòng)售檢票、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警等系統(tǒng)納入電源整合范圍．即各系統(tǒng)共用一套電源。
屏蔽門系統(tǒng)、變電所輔助電源應(yīng)急照明由各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置后備電源，不納入電源整合范圍。
電源整合系統(tǒng)構(gòu)成
地鐵中各弱電系統(tǒng)對(duì)電源的可靠性要求很高,電源斷電時(shí)會(huì)造成地鐵停運(yùn)甚至人身傷害,帶來(lái)不可估計(jì)的損失，因此各車站電源整合系統(tǒng)分別設(shè)置兩套電源裝置（含整流器、逆變器、蓄電池）、負(fù)載同步控制器、智能控制單元等。電源整合系統(tǒng)的構(gòu)成見(jiàn)圖1。
UPS電源整合系統(tǒng)硬件構(gòu)成
（1）電源及蓄電池設(shè)置。設(shè)置兩套電源裝置，在工程實(shí)施工程中，具體收集每一個(gè)設(shè)備的用電需求資料，并由此計(jì)算出較精確的容量。為確保能夠長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)行，推薦UPS的最大負(fù)載量一般為60％～80％UPS的額定輸出功率。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，典型地鐵車站各弱電系統(tǒng)的負(fù)載總量一般約為130kVA左右，所以每套UPS的容量可選160kVA。
設(shè)置兩組蓄電池運(yùn)行方式靈活?？梢酝顺鲆唤M蓄電池組進(jìn)行維護(hù)不影響運(yùn)營(yíng)．可靠性、可維護(hù)性高。
（2）負(fù)載同步控制器。當(dāng)兩路UPS電源不同步時(shí)，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能造成負(fù)載電壓的擾動(dòng)、接通時(shí)電流過(guò)大而停機(jī)。如要在電源不同步時(shí)可靠地轉(zhuǎn)換．則必須增長(zhǎng)間斷時(shí)間（一般為13ms）．這樣將對(duì)負(fù)載非常不利（計(jì)算機(jī)負(fù)載電源間斷時(shí)間不大于6ms）。
設(shè)置負(fù)載同步控制器，可保證兩套UPS電源裝置輸出的電壓幅值相同波形相同、頻率相同，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可靠地轉(zhuǎn)換。
（3）智能控制單元。智能控制單元負(fù)責(zé)控制管理UPS電源裝置蓄電池，對(duì)UPS電源整合系統(tǒng)監(jiān)控信息上傳。
UPS電源整合系統(tǒng)運(yùn)行方式
UPS電源整合系統(tǒng)分別從降壓所0.4V兩段母線引進(jìn)一路AC380V電源作為兩套UPS裝置的輸入電源。
正常工作時(shí)，兩套UPS裝置冗余并機(jī)運(yùn)行．共同分擔(dān)其負(fù)載電流向各用電系統(tǒng)提供AC380/220V不問(wèn)斷電源每臺(tái)UPS單機(jī)容量能滿足系統(tǒng)總?cè)萘恳?。并設(shè)置智能控制單元，負(fù)責(zé)按設(shè)定的時(shí)間依次切除各種負(fù)荷。
其系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖所示。
在運(yùn)行中，如遇到某臺(tái)UPS出現(xiàn)故障時(shí)，能通過(guò)選擇性操作自動(dòng)將故障的UPS單機(jī)從UPS并機(jī)系統(tǒng)中脫離出來(lái),系統(tǒng)仍能向它的負(fù)載提供具有高可利用率的高品質(zhì)電源,從而提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性。
系統(tǒng)允許在UPS的逆變器電源供電的條件下，對(duì)位于UPS并機(jī)系統(tǒng)中的另一臺(tái)UPS單機(jī)執(zhí)行“不帶電”的定期維護(hù)/故障檢修操作，提高UPS供電系統(tǒng)的可維護(hù)性。
UPS電源整合注意事項(xiàng)
合理的、定期的維護(hù)和保養(yǎng)，能降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備的使用壽命保證電源系統(tǒng)的可用性。UPS在使用一段時(shí)間后需要進(jìn)行定期檢查包括檢查其外觀是否異常．有沒(méi)有比較難聞的氣體的味道等：UPS一直不停電，蓄電池長(zhǎng)期處于充電狀態(tài)電池活性變差，因此UPS需要定期（一般一個(gè)月進(jìn)行一次）的放電以保持電池活性。
進(jìn)行電源系統(tǒng)集成后，全線的電源系統(tǒng)獨(dú)立性強(qiáng)且與其他專業(yè)的接口分界清晰有條件設(shè)置電源維護(hù)部門，配備專業(yè)技術(shù)人員實(shí)施維護(hù)和管理．避免錯(cuò)誤的操作造成嚴(yán)重的設(shè)備損傷．降低設(shè)備可靠性和壽命。同時(shí)配置專業(yè)的維護(hù)、檢修工具，再配合以完善的維修、維護(hù)管理制度，保證電源系統(tǒng)設(shè)備處在良好的運(yùn)行狀態(tài)．使先進(jìn)的電源系統(tǒng)在關(guān)鍵時(shí)刻能發(fā)揮重要作用。
綜上可知，城市軌道交通中弱電系統(tǒng)的UPS電源整合是適應(yīng)軌道交通快速發(fā)展而出現(xiàn)的它對(duì)合理配置電源資源起到了較大的作用，提高了軌道交通弱電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性，并減小了維護(hù)量。隨著軌道交通的快速發(fā)展，UPS整合電源必將得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
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