地鐵通信系統(tǒng)不間斷電源接線不良典型故障原因分析

付振宇

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司，710016，西安∥高級(jí)工程師）

地鐵通信系統(tǒng)不間斷電源接線不良典型故障原因分析

付振宇

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司，710016，西安∥高級(jí)工程師）

對(duì)地鐵通信系統(tǒng)的UPS（不間斷電源）系統(tǒng)的工作方式、特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)由于接線不良造成的典型故障的現(xiàn)象、原因加以說明分析。在對(duì)UPS故障排查過程中，應(yīng)根據(jù)電路原理對(duì)故障進(jìn)行詳細(xì)分析，不應(yīng)簡單地更換損壞元件后隨意開機(jī)而造成二次損壞；應(yīng)認(rèn)真檢查、測(cè)試引起故障的元器件的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，避免故障處理過程中不必要的損失。

地鐵；不間斷電源；故障；接線不良

Author'saddressXi'an Metro Company Limited Operating Brance，710016，Xi'an，China

地鐵通信系統(tǒng)采用的UPS（不間斷電源）系統(tǒng)，為通信傳輸、廣播、時(shí)鐘、視頻監(jiān)控等各子系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源保證。UPS電源故障可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)無法正常工作，從而影響到地鐵的運(yùn)營安全。在日常維修中，由于接線不良造成的故障在分析中易于被檢修人員忽視，故本文針對(duì)此類故障現(xiàn)象及問題原因進(jìn)行了細(xì)致分析。

1 UPS電源系統(tǒng)概述

目前，一般地鐵通信系統(tǒng)使用的UPS為雙變換在線式電源，是為地鐵內(nèi)的所有通信交流用電設(shè)備供電且供給負(fù)載持續(xù)純凈的電源，在供給負(fù)載的同時(shí)還對(duì)電池進(jìn)行充電。如果市電中斷，UPS可自動(dòng)轉(zhuǎn)為電池供電方式且不中斷地給負(fù)載持續(xù)供電；如果電池的支持時(shí)間已超出，UPS會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，以免使電池過放電而造成電池的損壞。當(dāng)市電再來時(shí)，UPS會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)，對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電并給電池充電。

2 UPS電源和工作方式

UPS的工作原理很簡單，主要功能就是將引入的市電經(jīng)過整流和逆變，為負(fù)載提供持續(xù)、穩(wěn)定、純凈的電源，保證負(fù)載的硬件和數(shù)據(jù)安全。其工作的基本原理和簡單的設(shè)備組成如圖1所示。

圖1 UPS工作的基本原理及設(shè)備組成示意圖

電源系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，配電屏兩路供電，第一路優(yōu)先（除非手動(dòng)強(qiáng)制轉(zhuǎn)到第二路供電）。在第一路無供電，控制電路確認(rèn)后，自動(dòng)轉(zhuǎn)到第二路供電；當(dāng)?shù)谝宦坊謴?fù)供電，又自動(dòng)切換到第一路（切換一次時(shí)間3 s內(nèi)）。

配電屏兩路電經(jīng)交流接觸器連鎖動(dòng)作切換為一路供給UPS設(shè)備。供給UPS的電分成兩路，一路到旁路，一路經(jīng)過開關(guān)到整流器（板）。整流器將交流轉(zhuǎn)成直流（AC/DC），少部分供給電池組充電，大部分到逆變器轉(zhuǎn)成交流（DC/AC）輸出給負(fù)載。

當(dāng)沒有市電供給時(shí)，電池組經(jīng)逆變器（DC/AC）供電給負(fù)載。上述各項(xiàng)功能開、閉動(dòng)作及采樣修正控制等自動(dòng)化過程全靠邏輯控制器（板）實(shí)現(xiàn)。

3 典型故障原因及分析處理

3.1 典型故障

就個(gè)別通信系統(tǒng)UPS故障來看，是由于配電屏供電到UPS整流器的開關(guān)跳開；電池組開關(guān)跳開，由于UPS旁路供電與整流供電采用的是同一路供電方式，使得UPS轉(zhuǎn)不成旁路供電模式，從而造成了UPS停機(jī)。UPS網(wǎng)管紀(jì)錄UPS電池供電33 s。測(cè)量配電屏第一路供電開關(guān)三相電壓為380 V、220 V、220 V，自動(dòng)切換功能失效，開關(guān)下端有相極燒焦；接線松動(dòng)，浪涌（防雷）器也有接線虛浮，輕拉就掉，沒起作用。

3.2 原因分析

接線不良從而造成長時(shí)間的交流接觸器頻繁切換。交流配電屏第一路供電相線接觸不良，采樣供給控制電路信號(hào)不正常，導(dǎo)致交流接觸器在很短時(shí)間內(nèi)（3 s一次）吸合、張開。這些動(dòng)作因時(shí)間很短，控制線路無時(shí)間確認(rèn)而分不清是哪路在供電（始終認(rèn)為在第一路供電），也就無數(shù)據(jù)上傳送至網(wǎng)管。直到第一路供電開關(guān)燒焦相極，控制電路損壞，雙電源切換只能停在第一路不正常供電輸出狀態(tài)。

在充分了解了UPS電源的工作原理及其在實(shí)際應(yīng)用中的作用后，對(duì)故障的進(jìn)一步分析就顯得更為重要了。

上述過程中交流接觸器在很短時(shí)間內(nèi)頻繁動(dòng)作勢(shì)必產(chǎn)生多次頻繁浪涌或脈沖，既燒了配電屏雙電源切換控制部分，也同時(shí)進(jìn)入到UPS整流器，損壞了電子器件。UPS是在線式無間斷電源，是先通后斷自動(dòng)控制智能型電源，當(dāng)UPS邏輯控制偵測(cè)到整流不正常時(shí)，會(huì)立即關(guān)斷整流啟動(dòng)電池組逆變供電。在這個(gè)時(shí)間段配電屏還沒有停止供電，送到UPS是有害電源；而UPS整流電子器件損壞引起大電流嚴(yán)重?zé)龎恼髌鞑p壞邏輯板，邏輯板停止工作的同時(shí)發(fā)出強(qiáng)制指令跳開整流器開關(guān)，切斷配電屏送給的有害電源；關(guān)閉逆變器，跳開電池組開關(guān)，轉(zhuǎn)到旁路供電，而旁路電不可靠，只能完全停機(jī)，以防止故障擴(kuò)大，發(fā)生火災(zāi)，傷害負(fù)載。此過程也就33～35 s，所以網(wǎng)管上有電池供電33 s后UPS停機(jī)紀(jì)錄。

UPS邏輯控制部件板工作電源首先是從整流器獲??；當(dāng)停電而整流器無供電時(shí)，邏輯板工作電源從旁路電源獲?。蝗缗月放c整流為同一電源無供電，或旁路是另路供電但不可靠時(shí)，邏輯板會(huì)從直流（電池組）母線上獲取工作電源。這就體現(xiàn)在UPS分別能從整流輸入電啟動(dòng)，從旁路啟動(dòng)，用電池組啟動(dòng)（也叫冷啟動(dòng)）。

4 結(jié)語

在對(duì)UPS故障排查過程中，應(yīng)根據(jù)電路原理對(duì)故障進(jìn)行詳細(xì)分析，不應(yīng)簡單地更換損壞元件后隨意開機(jī)而造成二次損壞；應(yīng)認(rèn)真檢查、測(cè)試引起故障的元器件的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，避免故障處理過程中不必要的損失。

［1］ 張東升.UPS常見故障現(xiàn)象原因分析［J］.網(wǎng)絡(luò)與信息，2011，25（6）：48.

［3］ 孫玲，黃蘭英.UPS故障處理與運(yùn)行維護(hù)探討［J］.電力系統(tǒng)通信，2009，30（5）：69.

［4］ 馬吉安，常洪欣，史勝營，等.UPS分類及故障分析［J］.中國設(shè)備工程，2007（3）：33.

［5］ 蘇蕾.UPS故障診斷的研究與應(yīng)用［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2009.

Analasis of Typical Poor Wiring Fault of Uninterruptible Powerin Metro Communication System

Fu Zhenyu

The working method and characteristics of metro communication UPSare elaborated，the typical fault caused by poor wiring is studied.In the investigation process，the UPS fault shall be analyzed based on the circuit principle，not by way of simpe replac of the breakdown elements to prevent the second damage，all the technical parameters of the breakdown elements shall be checked out carefully to ensure no further losses happening.

metro；uninterruptible power system（UPS）；fault；poor wiring

U 231.8

2013-03-13）