地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計研究

于韶潔

【摘 要】隨著城市地鐵的不斷發(fā)展，弱電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用也越來越廣泛，很多設(shè)備的供電都屬于一級或二級負荷，對電源的可靠性要求相對較高，需要運用UPS。本文便主要分析地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS供電的整合設(shè)計，并研究了系統(tǒng)的用電特點，著重論述對地鐵中多個系統(tǒng)的集中UPS整合設(shè)計方案，以期可以對相關(guān)領(lǐng)域的研究提供一些借鑒。

【關(guān)鍵詞】地鐵 弱電系統(tǒng) UPS

在地鐵運行與發(fā)展的初期，其弱電系統(tǒng)只有信號與通信兩種，無論在設(shè)計上，還是在管理上，都相對容易。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對地鐵要求的日益提高，現(xiàn)階段的地鐵弱電系統(tǒng)所包含的內(nèi)容越來越多，除了信號與通信兩個系統(tǒng)以外，還包含AFC系統(tǒng)、ISCS系統(tǒng)、ISDS系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)都需要利用UPS進行供電。但如果在每個系統(tǒng)中都裝置UPS，不僅會使整個地鐵的電容量增大，還會導(dǎo)致供電設(shè)計的偏差，所以，需要對這些系統(tǒng)進行集中的UPS設(shè)計。

1地鐵系統(tǒng)UPS整合分析

當(dāng)前地鐵中的弱電系統(tǒng)較多，在運行過程中，管理相對分散，因此，在對地鐵弱電系統(tǒng)進行集中UPS設(shè)計的過程中，需要以系統(tǒng)的運營管理模式以及安全性等因素為基礎(chǔ)，進行有針對性的分析，從而將系統(tǒng)的整合范圍確定下來。

通信系統(tǒng)主要由三個部分組成，分別為專用、公用以及警用，在UPS整合設(shè)計的過程中，可以將前兩者的傳輸子系統(tǒng)加入到集中UPS中，警用系統(tǒng)則仍然由公安部門進行管理。信號系統(tǒng)中所包含的設(shè)備較多，其中車載設(shè)備與轉(zhuǎn)轍機可以不加入到集中UPS中，但信號系統(tǒng)與地鐵的行車安全密切相關(guān)，所以，在對其進行設(shè)計的過程中，需要在供電范圍與供電方式上與專業(yè)部門協(xié)商[1]。ISCS系統(tǒng)中，除了SCADA系統(tǒng)以外，其他都可以加入到集中UPS中。AFC系統(tǒng)、ISDS系統(tǒng)以及PIS系統(tǒng)等，其核心設(shè)備都屬于IT設(shè)備，所以，在對這些系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，需要充分考慮容量問題以及備用時間。

因此，地鐵中的弱電系統(tǒng)在負載方面的類型大致相同，從技術(shù)的角度來看，都能夠運用集中UPS的方式，進行統(tǒng)一供電，但在實際設(shè)計時，需要以實際情況為依托，根據(jù)地方性的系統(tǒng)運營維護模式與安全性要求來設(shè)計。

2地鐵弱電系統(tǒng)用電分析

根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，地鐵中的弱電系統(tǒng)在用電過程中的負荷等級與蓄電池所需的備用時間是存在差異的，如對于通信系統(tǒng)來說，其供電負荷等級為一級負荷，備用時間不少于2小時；FAS系統(tǒng)雖然也是一級負荷，但備用時間為1小時；信號系統(tǒng)同樣為一級負荷，備用時間為半小時；AFC系統(tǒng)的供電負荷等級為一級或二級，且不要求備用時間。所以，在設(shè)計集中UPS的過程中，需要將各個系統(tǒng)的負荷等級與備用時間進行統(tǒng)一，可以按照一級負荷進行設(shè)計，電池的備用時間方面，可以根據(jù)實際情況進行分時切斷[2]。

在用電容量方面，ISCS系統(tǒng)只包含車站級設(shè)備，BAS與FAS需要單獨進行計算，其備用時間可以與FAS一致。PIS系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)，在確定備用時間的過程中，需要以工程經(jīng)驗為依托，閘機根據(jù)一次操作的完成時間進行計算[3]。因為由于地鐵的建設(shè)方的不同，在將信號系統(tǒng)加入到集中UPS的過程中，會有不同的要求，所以，如果將信號系統(tǒng)排除，則集中UPS的容量大約為102KVA，信號系統(tǒng)可以另行計算。

3地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計

由上述分析可以明確，在地鐵的弱電系統(tǒng)中，運用集中UPS進行供電是具備一定可行性的，在實際設(shè)計過程中，需要以實際情況為依托，進行有針對性的設(shè)計。設(shè)計時需要全面考慮系統(tǒng)中的每一個子系統(tǒng)，包括用電過程中的位置、容量以及蓄電池的備用時間，遵循以下幾方面原則：第一，根據(jù)系統(tǒng)備用時間的不同，在配電柜的設(shè)計過程中，需要能夠?qū)γ總€系統(tǒng)實現(xiàn)用電的分時切斷；第二，如果系統(tǒng)中的子系統(tǒng)都相對獨立，那么可以運用分回路的方式來實現(xiàn)供電；第三，該供電方式在對每個系統(tǒng)進行供電的過程中，所運用的方法為每回路三相，在整體系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)都需要對其進行二次配電，從而確保三相中的負載保持平衡；第四，對蓄電池容量進行仔細嚴密的計算，最終將電池與電池柜數(shù)量確定下來；第五，集中UPS一般情況下會有很大的容量，所以，UPS柜的重量也會隨之增加，電源室需要單獨設(shè)置，并提出詳細的荷載要求[4]。

由于信號系統(tǒng)的特殊性，在設(shè)計過程中，可以先不將信號系統(tǒng)考慮進整體系統(tǒng)中，其余所有系統(tǒng)的總電容量約為102KVA，再考慮到信號系統(tǒng)，需要組合并考慮適當(dāng)冗余，因此可以運用120KVA的在線式UPS，依照一級負荷的方式進行供電，通過將時間繼電器放入到配電回路中的方式，來完成對每個系統(tǒng)備用時間的分時切斷。除此之外，配電柜中還需要設(shè)計備用回路，從而保證在增加新設(shè)備時也可以實現(xiàn)正常供電。在對集中UPS進行設(shè)計的過程中，地鐵中的所有弱電系統(tǒng)都可以在集中UPS下實現(xiàn)控制，通過工作站進行統(tǒng)一管理，從而確保對整個地鐵系統(tǒng)的遠程監(jiān)控與實時維護。

另外，在工程的實際設(shè)計過程中，還需要注意以下兩方面：第一，在對電容量進行計算時，一定要嚴格準確，不能額外添加裕量；第二，在對用電量進行計算時，需要將所有設(shè)備的負載相加，之后以工程經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對UPS進行適當(dāng)折算，以避免因容量過大而降低效率。

4結(jié)語

綜上所述，在地鐵弱電系統(tǒng)中運用集中UPS，不僅可以在很大程度上提升系統(tǒng)的運用管理效率，還能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控與實時維護。另外，相比于分設(shè)UPS的供電方法。集中UPS在用電容量方面相對較小，所以，用電負荷要求也相對較低，符合節(jié)能環(huán)保要求，有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]張文澗.城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源建設(shè)及運營管理問題探討[J].機電工程技術(shù)，2013，07：183—186.

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[3]孫瑤.上海市軌道交通2號線東延伸段工程弱電UPS整合技術(shù)的設(shè)計研究[J].鐵道標準設(shè)計，2010，04：106—109.

[4]王喜軍，王小飛.地鐵信號系統(tǒng)電源設(shè)計方案及相關(guān)故障應(yīng)對辦法研究[J].鐵道通信信號，2012，07：19—22.