西安地鐵電源集中監(jiān)控可行性研究

杜更哲

【摘要】 西安地鐵弱電系統(tǒng)，均配備有高可靠性的UPS進(jìn)行不間斷供電。目前各系統(tǒng)UPS電源都是獨(dú)立配置，分散監(jiān)控。這樣造成了車站地下資源的浪費(fèi)和設(shè)備重復(fù)投入，也無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果利用現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)，對這些電源設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?，集中監(jiān)控，就可以達(dá)到UPS的資源共享、增加設(shè)備運(yùn)行可靠程度，降低維護(hù)工作量、壓縮機(jī)房面積的目的。

【關(guān)鍵詞】 地鐵 UPS電源 集中監(jiān)控 綜合監(jiān)控

一、 西安地鐵目前UPS電源監(jiān)控的現(xiàn)狀

在西安地鐵弱電系統(tǒng)，大多電源等級(jí)為一級(jí)負(fù)荷，這些弱電系統(tǒng)工作電壓為380/220V，同時(shí)為了保證供電質(zhì)量和供電連續(xù)性，都配備有UPS 進(jìn)行不間斷供電。

目前它們是分散、各自獨(dú)立配置UPS，即根據(jù)各系統(tǒng)用電需求配置不同容量的UPS，獨(dú)立配置監(jiān)控。這種供電方式在一定程度上造成車站系統(tǒng)電源設(shè)備品牌多、配件種類多、網(wǎng)管多、專業(yè)性維護(hù)差、UPS 電源容量利用率低。

這種監(jiān)控方式，UPS各自配備有的獨(dú)立的監(jiān)控終端，在日常維護(hù)、巡檢當(dāng)中，由工班員工每天逐站巡視一次，這樣既造成了人力資源浪費(fèi)，也無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

另外，由于車站各弱電系統(tǒng)電源室單獨(dú)設(shè)置，造成車站的電源設(shè)備用房總面積較大。

下文，討論利用西安地鐵現(xiàn)有綜合監(jiān)控平臺(tái)，對車站弱電系統(tǒng)電源設(shè)備進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)UPS電源的資源共享、集中監(jiān)控，降低維護(hù)工作量、簡化工作程序、壓縮機(jī)房面積。

二、 電源集中監(jiān)控的范圍和方式

西安地鐵弱電系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（含環(huán)境監(jiān)控）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）等。屏蔽門系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分、這些一級(jí)負(fù)荷的弱電系統(tǒng)工作電壓為380/220V，均配備有獨(dú)立的UPS電源，可以納入集中監(jiān)控的范圍。

這些電源系統(tǒng)為不間斷供電系統(tǒng)，若以綜合監(jiān)控為核心進(jìn)行集中監(jiān)控整合，那么由供電專業(yè)引入兩路獨(dú)立交流380V市電電源，引至控制中心、各車站的綜合監(jiān)控電源室內(nèi)。

綜合監(jiān)控電源室內(nèi)，UPS均采用在線式，電源裝置包含整流器、逆變器、蓄電池、智能控制單元及饋線智能配電柜。正常工作時(shí)，外供市電電源經(jīng)過UPS 主機(jī)整流、逆變后為各個(gè)系統(tǒng)供電，當(dāng)?shù)蛪和怆娫词щ姇r(shí)，由蓄電池電源經(jīng)逆變后為各負(fù)載供電。UPS裝置故障時(shí)自動(dòng)切換到旁路開關(guān)，由低壓380V 外供電源直接供電。因?yàn)閁PS按一級(jí)負(fù)荷供電的，所以UPS集中設(shè)置一套或者兩套或多套，以及設(shè)計(jì)方式，在這里本文不予討論，但這并不妨礙集中監(jiān)控這種方式的實(shí)現(xiàn)。

車站集中借用綜合監(jiān)控的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)終端，通過綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，由控制中心調(diào)度集中監(jiān)控。

三、 西安地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)符合對UPS集中監(jiān)控的硬件要求

西安地鐵一、二、三號(hào)線共用一個(gè)運(yùn)營中心，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)對各個(gè)機(jī)電、弱電、電力監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

（一） 綜合監(jiān)控系統(tǒng)全面覆蓋UPS需要集中監(jiān)控的范圍

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控形式有集成和互兩種形式。集成系統(tǒng)有：電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）；環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）?；ヂ?lián)系統(tǒng)有：信號(hào)系統(tǒng)（SIG）；自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）；廣播系統(tǒng)（PA）；閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）；乘客信息系統(tǒng)（PIS）；綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)；時(shí)鐘系統(tǒng)（CLK）。因此，綜合監(jiān)控系統(tǒng)全面覆蓋前面提到的UPS需要集中監(jiān)控的范圍。

（二） 西安地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征易于實(shí)現(xiàn)對全線UPS的監(jiān)控

綜合監(jiān)控系統(tǒng)在控制中心設(shè)置有中央監(jiān)控系統(tǒng)，在所有車站設(shè)置車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并且把車輛段、主變電站作為一個(gè)特殊站點(diǎn)考慮。在車站級(jí)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控和互聯(lián)各系統(tǒng)，從而對中央級(jí)和站級(jí)UPS電源系統(tǒng)的監(jiān)控易于實(shí)現(xiàn)。

（三） 西安地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)控硬件設(shè)置的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性符合對UPS監(jiān)控要求

西安地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展預(yù)留一定的硬件提供了硬件的條件，所以為綜合監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控集成UPS提供了充足的可擴(kuò)展的硬件基礎(chǔ)。

西安地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器、交換機(jī)、通信前端處理器等關(guān)鍵設(shè)備采用冗余配置來保證系統(tǒng)的可靠性，在任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括工作站、服務(wù)器、交換機(jī)、控制器等，如果發(fā)生單點(diǎn)故障，并不應(yīng)影響整改綜合監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。系統(tǒng)的維護(hù)策略是只需通過很少的調(diào)整和預(yù)防性維護(hù)、維修，系統(tǒng)設(shè)置有測試點(diǎn)及診斷措施，這些都保證了系統(tǒng)在集成UPS監(jiān)控系統(tǒng)后的可維護(hù)性。

四、 西安地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，經(jīng)升級(jí)后符合對UPS集中監(jiān)控的軟件要求

（一） 綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)經(jīng)過升級(jí)后，可以實(shí)現(xiàn)對不同品牌、不同型號(hào)、不同軟件平臺(tái)的UPS跨平臺(tái)監(jiān)控支持。

西安地鐵綜合監(jiān)控各站級(jí)監(jiān)控平臺(tái)是以WEB方式，獨(dú)立設(shè)置的，這一點(diǎn)符合對UPS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)能源監(jiān)控的要求。其底層系統(tǒng)開發(fā)是基于JAVA的，軟件平臺(tái)經(jīng)過升級(jí)后，可以實(shí)現(xiàn)Windows、Linux、HP-UX、Sun Solaris、IBM AIX 等多種平臺(tái)的跨平臺(tái)支持。所以，綜合監(jiān)控的電源監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控大多數(shù)主流UPS廠家的產(chǎn)品，比如艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司研發(fā)的iTrust 系列，Nxa系列的 UPS，HiPulse系列UPS；APC的Smart-UPS系列等。使不同廠家生產(chǎn)的UPS在同一個(gè)監(jiān)控平臺(tái)下監(jiān)控和維護(hù)管理。

（二） 對網(wǎng)絡(luò)管理及軟件平臺(tái)監(jiān)控參數(shù)的升級(jí)要求

西安地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)具備獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)地顯示和記錄綜合監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍內(nèi)故障發(fā)生的起止時(shí)間、內(nèi)容和地點(diǎn)，且伴有聲光報(bào)警。

對UPS的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理功能，應(yīng)該實(shí)時(shí)監(jiān)控全部電氣參數(shù)、歷史事件、操作記錄等，容量應(yīng)該達(dá)到半年存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。顯示應(yīng)該多樣化，應(yīng)該適當(dāng)包含柱狀圖，碼表盤等顯示模式，清晰明顯。對于重要的報(bào)警信息，應(yīng)當(dāng)以顯著的彈出框圖顯示。對歷史數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)有單獨(dú)的歷史數(shù)據(jù)記錄，對于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的變化，應(yīng)當(dāng)以圖表來顯示。故障記錄分析功能應(yīng)具備，可查詢打印各時(shí)間段輸入輸出電氣參數(shù)的變化曲線存儲(chǔ)分析功能，可細(xì)微的變化進(jìn)行分析，查找電網(wǎng)或UPS故障的原因。這些軟件參數(shù)特征，西安地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)包含其中大部分功能，只需少量參數(shù)的添加、升級(jí)，即可滿足要求。

（三） 對UPS工作的環(huán)境的監(jiān)控

要保證UPS運(yùn)行的工況穩(wěn)定，就要求對UPS工作的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)置有防火墻，和外界網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物理的隔離。所以可以把UPS機(jī)房溫濕度、紅外、門禁、水浸等多路環(huán)境量的信號(hào)適配器接入的集中監(jiān)控和處理，以實(shí)現(xiàn)對站級(jí)UPS室環(huán)境的監(jiān)控。

五、 總結(jié)

總的來說，綜合監(jiān)控系統(tǒng)對UPS電源的監(jiān)控范圍，全面覆蓋所要監(jiān)控的弱電系統(tǒng)，硬件條件符合通過集成系統(tǒng)、互聯(lián)實(shí)現(xiàn)對中央級(jí)、站點(diǎn)級(jí)UPS的監(jiān)控要求；軟件平臺(tái)也符合對UPS進(jìn)行監(jiān)控的要求。因此，西安地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)UPS實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控是可行的。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范GB50157-2003，中華人民共和國建設(shè)部，2003年8月1日第158號(hào)