地鐵商用通信電源系統(tǒng)設(shè)備組成及應(yīng)用

陳 序

（鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000）

1 概述

商用通信電源系統(tǒng)為不間斷供電系統(tǒng)。 按一級負(fù)荷供電，兩路獨(dú)立的三相交流電源經(jīng)雙電源切換屏后接入UPS 電源，經(jīng)UPS 輸出的交流電源通過雙電源切換屏的交流配電分路， 分別為商用傳輸系統(tǒng)、 商用集中監(jiān)測告警系統(tǒng)以及三家電信運(yùn)營商設(shè)備提供電源。 UPS 設(shè)備負(fù)責(zé)輸出純凈的交流電源。

2 商用通信電源系統(tǒng)組成

2.1 商用通信電源系統(tǒng)控制中心設(shè)備組成

圖1 控制中心的構(gòu)成設(shè)備框圖

商用通信電源系統(tǒng)控制中心的輸入電源由低壓配電與照明專業(yè)引接兩路獨(dú)立三相五線制380V 交流電源接至商用通信設(shè)備室電源配電箱，輸出端加斷路器和防雷裝置，分界點(diǎn)在商用通信設(shè)備室電源配電箱輸出端， 電源配電箱由低壓配電與照明專業(yè)提供。

控制中心的商用通信電源系統(tǒng)由定制的雙路電源切換屏、UPS、蓄電池組、電源監(jiān)控設(shè)備（UPS、雙電源切換屏、蓄電池組監(jiān)控設(shè)備）以及電源網(wǎng)管設(shè)備和軟件構(gòu)成。

2.2 商用通信電源系統(tǒng)車站設(shè)備組成

商用通信電源系統(tǒng)車站的輸入電源由低壓配電與照明專業(yè)引接兩路獨(dú)立三相五線制380V 交流電源接至商用通信設(shè)備室電源配電箱，輸出端加斷路器和防雷裝置，分界點(diǎn)在商用通信設(shè)備室電源配電箱輸出端， 電源配電箱由低壓配電柜與照明專業(yè)提供。

車站商用通信電源系統(tǒng)由雙路電源切換屏、UPS、 蓄電池組、電源監(jiān)控設(shè)備構(gòu)成。

圖2 車站的構(gòu)成設(shè)備框圖

3 商用通信電源系統(tǒng)主要設(shè)備介紹

商用通信電源系統(tǒng)為商用通信系統(tǒng)提供電源，保證在主電源發(fā)生異常的情況下， 商用通信設(shè)備在規(guī)定的時間內(nèi)仍能正常工作，等待主電源恢復(fù)正常。

商用通信電源系統(tǒng)能對商用通信系統(tǒng)設(shè)備不間斷地進(jìn)行供電。 電源故障后，UPS 電源仍能為商用通信設(shè)備提供1 小時的電源供應(yīng)。

車站雙電源切換可以實(shí)現(xiàn)為商用UPS、 運(yùn)營商一次配電，運(yùn)營商各自分配電源，并配置電表，可計量運(yùn)營商使用的電量。一次配電輸出送給UPS 輸入端，交流配電屏可以對UPS 輸出進(jìn)行再次配電，為商用傳輸系統(tǒng)、商用集中監(jiān)測告警系統(tǒng)、直放站、RRU 等設(shè)備供電。

控制中心雙電源切換屏輸出1 路交流電源接UPS 輸入端，經(jīng)UPS 輸出穩(wěn)定的交流電源，由雙電源切換屏二次配電輸出，為商用傳輸系統(tǒng)、商用集中監(jiān)測告警系統(tǒng)供電。

3.1 UPS

實(shí)現(xiàn)交流不間斷供電，將外電源凈化為穩(wěn)定、純凈的交流電。 同時與蓄電池組配合，實(shí)現(xiàn)斷電情況下的持續(xù)供電。 UPS 設(shè)備為工頻雙變換在線式產(chǎn)品，即在外電源正常時，外電源先經(jīng)過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成交流，經(jīng)過電氣隔離后向負(fù)載輸出， 以保證輸出的電能是與外電源完全無關(guān)的再生的凈化電能。 外電源中斷時，由電池通過逆變器變換成交流輸出，以保證對負(fù)載的不間斷的正常供電。

3.2 雙電源切換屏

雙電源切換屏由雙電源切換開關(guān)、斷路器、接觸器、配電裝置、故障告警裝置等組成。

雙電源切換屏主要是將引入的兩路交流電源，分配一路作為主用輸出，另一路作為備用輸出。 當(dāng)主用回路停電時，自動切換至備用回路輸出，并可實(shí)現(xiàn)人工切換。 輸入開關(guān)為自動時，具有短路保護(hù)功能，輸入電源自動或手動切換時，具有可靠的電氣連鎖和機(jī)械連鎖裝置。兩個輸入電源電路中，具有主用電路優(yōu)先輸入功能。

電源切換屏將經(jīng)過切換的交流引入電源分配若干輸出回路，配電供給UPS 電源和其他運(yùn)營商設(shè)備。

3.3 蓄電池組

蓄電池組由獨(dú)立的開關(guān)進(jìn)行控制。 無外電源情況下，允許用電池啟動UPS。 停電后，UPS 轉(zhuǎn)由電池供電，在UPS 將電池組電能放完后自動關(guān)機(jī)， 當(dāng)外電源恢復(fù)正常后UPS 可自動開機(jī)啟動，恢復(fù)對設(shè)備的供電，同時對電池組進(jìn)行充電。

蓄電池主要技術(shù)指標(biāo)：（1）蓄電池符合YD/T799-2002 標(biāo)準(zhǔn)。 （2）蓄電池能在-15～+45℃環(huán)境條件下正常工作。 （3）蓄電池的殼、蓋符合GB/T 2408-1996 中的第8.3.2FH-1（水平級）和第9.3.2FV-0（垂直級）的要求。 （4）蓄電池能承受50kPa 正壓或負(fù)壓而不破裂、不開膠，壓力釋放后殼體不變形。 （5）標(biāo)稱值為2V、12V 的蓄電池按規(guī)定試驗，10h 率的容量第1 次循環(huán)不低于0.95C10，第3 次循環(huán)達(dá)到C10；3h 和1h 率的容量在第4 次和第5 次以前達(dá)到，放電終止電壓符合規(guī)定。 （6）蓄電池以30I10（A）放電30min，脊柱、內(nèi)部匯流排不融斷，其外觀不會出現(xiàn)異常。（7）蓄電池靜置28 天后，其容量保持率不低于96%。（8）蓄電池密封反效率不低于95%。 （9）蓄電池在正常工作過程中，沒有酸霧逸出；在充電過程中遇有明火，內(nèi)部不引燃、不引爆。 （10）蓄電池的安全閥有自動開啟和關(guān)閉的功能，開閥壓是10～35kPa，閉閥壓是3～15kPa。 （11）單體蓄電池和由若干單體組成一體的組合蓄電池組中各電池間的開路電壓最高與最低差值不大于20mV（2V）、100mV（12V）。 （12）電池間連接電壓降△U≤10mV。 （13）采用封口劑的蓄電池，在溫度-30℃～+65℃之間，封口劑沒有裂紋與溢流現(xiàn)象。 （14）蓄電池的折合浮充壽命不低于10年。

3.4 電源網(wǎng)管系統(tǒng)

商用通信電源網(wǎng)管系統(tǒng)軟件功能如下：

系統(tǒng)管理，主要用于系統(tǒng)的安全性管理，分為用戶管理、權(quán)限管理、班次管理、門禁管理以及系統(tǒng)日志查詢五個部分。 用戶管理中，可注冊新用戶，定義用戶的有效時間，分配用戶權(quán)限，劃分用戶組等；權(quán)限管理是用于設(shè)置權(quán)限級別以及分解權(quán)限等；內(nèi)容系統(tǒng)日志查詢用于查詢不同類型的操作日志及系統(tǒng)運(yùn)行日志。監(jiān)控系統(tǒng)控制平臺具有嚴(yán)格的權(quán)限管理，可以對設(shè)備的瀏覽權(quán)限和控制權(quán)限進(jìn)行細(xì)分，對用戶訪問權(quán)限有詳細(xì)的設(shè)置，將訪問權(quán)限從高到低定義不同層次，不同層次對應(yīng)不同的訪問權(quán)限，保證系統(tǒng)的安全和可靠性。 設(shè)置三級操作權(quán)限：值班人員只具有第一級操作權(quán)限以完成日常工作，如查看實(shí)時曲線，打印告警記錄，統(tǒng)計報表等；管理人員具有第二級操作權(quán)限，能夠修改系統(tǒng)配置和告警閥值等；超級用戶具有第三級權(quán)限，能夠設(shè)置和查看每位操作人員的操作權(quán)限和口令。 此外，還有職員管理、設(shè)備管理、告警管理、數(shù)據(jù)管理、工程資料管理等。

商用電源網(wǎng)管系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)參考值：（1）交流電壓、電流測量精度≤1%；（2）直流電流、電壓測量精度≤2%；（3）頻率測量精度≤2%；（4）蓄電池單體電壓測量精度≤1%；（5）溫度測量精度≤±0.5℃；（6）濕度測量精度≤5%；（7）監(jiān)測數(shù)據(jù)刷新時間≤2s；（8）告警準(zhǔn)確率大于99.99%；

4 商用通信電源系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計方案

4.1 商用通信電源系統(tǒng)控制中心設(shè)計方案

（1）控制中心電源系統(tǒng)由定制的雙路電源切換屏、UPS、蓄電池組、電源監(jiān)控設(shè)備（UPS、雙電源切換屏、蓄電池組監(jiān)控設(shè)備）以及電源網(wǎng)管設(shè)備和軟件構(gòu)成。

（2）雙電源切換屏輸出1 路交流電源接UPS 輸入端。 經(jīng)UPS 輸出穩(wěn)定的交流電源，由雙電源切換屏配電輸出，為商用傳輸系統(tǒng)、集中監(jiān)測告警系統(tǒng)供電。 同時輸出端預(yù)留運(yùn)營商端口，并配置電度表，分別計量運(yùn)營商用電量。

（3）UPS 為商用傳輸設(shè)備、集中監(jiān)測告警系統(tǒng)供電，蓄電池后備時間約為1 小時。 UPS 采用單機(jī)供電方式。

（4）控制中心電源設(shè)備的狀態(tài)信息和故障告警通過本地傳輸接入商用電源網(wǎng)管系統(tǒng)， 所有商用電源系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)都在商用電源網(wǎng)管終端上顯示， 還可以通過商用電源網(wǎng)管系統(tǒng)對控制中心的UPS、雙電源切換屏、蓄電池組等進(jìn)行遠(yuǎn)端遙信、遙測、遙控和遙調(diào)，并可對蓄電池組進(jìn)行遠(yuǎn)端定期放電維護(hù)。

4.2 商用通信電源系統(tǒng)車站設(shè)計方案

在車站兩路獨(dú)立的三相交流電源送入雙路電源切換屏，該屏具有二次配電功能，一次配電為UPS 和運(yùn)營商分路配電，并配置電度表。UPS 輸出經(jīng)過雙電源切換屏進(jìn)行二次配電，為商用傳輸系統(tǒng)、商用集中監(jiān)測告警系統(tǒng)、光纖直放站、RRU 等設(shè)備供電。

（1）車站商用通信電源系統(tǒng)由雙路電源切換屏、UPS、蓄電池組、電源監(jiān)控設(shè)備構(gòu)成。

（2）UPS 為商用通信系統(tǒng)供電，蓄電池后備時間為1 小時。UPS 采用單機(jī)供電方式。

（3）雙電源切換屏具有二次配電功能，一次配電為UPS 和運(yùn)營商分路配電，并配置電度表。UPS 輸出經(jīng)過交流配電屏進(jìn)行二次配電，為商用傳輸系統(tǒng)、商用集中監(jiān)測告警系統(tǒng)、光纖直放站、RRU 等設(shè)備供電。

（4）各車站的電源設(shè)備均設(shè)有監(jiān)控顯示模塊，通過機(jī)房監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)適配器模塊歸置集成系統(tǒng)匯總后，通過RJ45 接口，接入商用傳輸系統(tǒng)，到達(dá)控制中心，從而在網(wǎng)管界面顯示各個車站的電源設(shè)備實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4.3 商用通信電源系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)計方案

電源網(wǎng)管系統(tǒng)在車站和控制中心電源室設(shè)置監(jiān)控接入單元，所有監(jiān)控單元統(tǒng)一接入機(jī)房監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，利用相應(yīng)接口接入傳輸系統(tǒng)，把運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)傳送到商用電源網(wǎng)管系統(tǒng)。

圖3 商用通信電源網(wǎng)管系統(tǒng)示意圖

通訊主機(jī)和模塊之間以網(wǎng)絡(luò)連接，采用主從方式通過各種通訊協(xié)議相互通訊， 取得各設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)。 為保障系統(tǒng)實(shí)時性，系統(tǒng)采用多線程方式，同時與各端口的設(shè)備通訊，便于對事件即時響應(yīng)。 商用電源網(wǎng)管系統(tǒng)采用完全圖形化的人機(jī)交互界面，可以有組織地管理機(jī)房各種設(shè)備，并且采用了IP 的數(shù)據(jù)采集方式，確保了系統(tǒng)的擴(kuò)容性。 今后如需擴(kuò)充設(shè)備監(jiān)控時，只需要增加相應(yīng)的監(jiān)控模塊，便可納入到現(xiàn)有的商用電源網(wǎng)管平臺。

商用通信電源網(wǎng)管系統(tǒng)與商用集中告警系統(tǒng)相連，并將商用電源系統(tǒng)的各種狀態(tài)信息輸出到商用集中監(jiān)測告警服務(wù)器上。

5 總結(jié)

地鐵商用通信電源系統(tǒng)承擔(dān)控制中心、 車站設(shè)備的供電，是通信系統(tǒng)的重要保障。 本文詳細(xì)介紹了商用通信電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成、 主要設(shè)備的功能及參數(shù)， 根據(jù)地鐵運(yùn)營中管理專業(yè)化、技術(shù)先進(jìn)化、對故障進(jìn)行預(yù)防和快速有效處理的要求，提出了行之有效的設(shè)計方案。

[1]趙軍鋒，趙景召.地鐵通信系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].通信技術(shù)，2013，01（01）：21-23．

[2]呂春怡.基于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)的通信電源分布式監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)踐[J].中國新通信，2014，3（2）：15-27．

[3]朱國，李瀛生．地鐵商用移動通信系統(tǒng)的引入及覆蓋[J]．通信與廣播電視，2012，9（2）:33-35．

[4]朱春生．地鐵覆蓋方案淺析[J]．?dāng)?shù)據(jù)通信，2012，01（07）：21-23．

[5]黃艷福，戚喜成，姚賽彬，高修遠(yuǎn)．地鐵移動通信無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究[J]．郵電設(shè)計技術(shù)，2011，01（01）：11-13．

[6]王哲坤，趙廣超.通信電源監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計[J].通信電源技術(shù).2013，02（01）：21-23．

[7] 于友成.Power-One 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議破解[J].電子科技，2011，02（03）：14-16．

[8]楊永標(biāo)，王雙虎，王余生，丁孝華.一種分布式電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案[J].電力自動化設(shè)備，2011，02（09）：27-29．

[9]趙軍鋒，趙景召.地鐵通信系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].通信技術(shù)，2013，01（01）：21-23．