芻議城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源整合方案

文/代陽(yáng) 李瑩瑩

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芻議城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源整合方案

文/代陽(yáng)1李瑩瑩2

1.沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司；2.沈陽(yáng)陸勝航空設(shè)備有限公司

在分析城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源分散供給方式存在弊端的基礎(chǔ)上，論述了弱電系統(tǒng)電源整合的范圍并具體給出了三個(gè)方案。指出采用弱電綜合UPS集中供電在系統(tǒng)投資、維護(hù)管理、節(jié)約資源等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

城市軌道交通；弱電系統(tǒng)；電源整合

1 弱電系統(tǒng)的范疇及重要性

城市軌道交通弱電系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱弱電系統(tǒng)）主要包括通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AFC)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS),綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)和屏蔽門(mén)系統(tǒng)(PSD)等。它是滿足城市軌道交通行車(chē)組織、運(yùn)營(yíng)管理的重要系統(tǒng)，它保證列車(chē)運(yùn)行和乘客乘車(chē)安全，營(yíng)造良好乘車(chē)環(huán)境；它能降低能源消耗，提高現(xiàn)代化管理水平，改善運(yùn)營(yíng)人員的工作條件。

2 弱電系統(tǒng)的供電

弱電系統(tǒng)的供電等級(jí)均為一級(jí)負(fù)荷供電，各系統(tǒng)由動(dòng)力照明系統(tǒng)從變電所引接雙電源、雙回線路的交流電源至各弱電系統(tǒng)交流配電屏，末端自動(dòng)切換，當(dāng)使用中的一路出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)切換至另一路。

弱電系統(tǒng)對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性要求較高，還需配備應(yīng)急后備供電電源，在供電系統(tǒng)發(fā)生故障失電時(shí)，保證在一定時(shí)間內(nèi)弱電系統(tǒng)設(shè)備能正常工作。

3 UPS分散供電方式的優(yōu)勢(shì)與弊端

目前，國(guó)內(nèi)各城市軌道交通的通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、自動(dòng)售檢票、門(mén)禁、自動(dòng)滅火、屏蔽門(mén)等弱電系統(tǒng)基本上均各自獨(dú)立設(shè)置連續(xù)不間斷電源(UPS)，采用分散供電的方式。

3.1在線式UPS供電的優(yōu)勢(shì)

在常規(guī)配置方案中，各弱電系統(tǒng)一般都分別獨(dú)立設(shè)置后備電源，通常采用在線式UPS供電，將末端自動(dòng)切換后的電源配送到在線UPS輸入端。在線式UPS電源不僅能提供持續(xù)的電源供應(yīng)，還具有對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁射頻干擾、防比電壓的浪涌和下陷等功能;在由正常供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為零。

3.2在線式UPS供電的弊端

隨著軌道交通建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理的不斷完善，分散設(shè)置的UPS的各種弊端也日漸凸顯出來(lái)，主要表現(xiàn)在:

(1)各弱電系統(tǒng)的UPS分別招標(biāo)，配置的UPS品牌也不同，不利于資源共享和備品備件的采購(gòu)，造成運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量大、蓄電池維護(hù)困難等問(wèn)題。

(2)各弱電系統(tǒng)的保守設(shè)計(jì)造成單個(gè)系統(tǒng)UPS的設(shè)計(jì)容量較實(shí)際負(fù)載大很多，在設(shè)備配置上存在一定的浪費(fèi)，但其又不能實(shí)現(xiàn)冗余備用，使得建設(shè)投資大、運(yùn)營(yíng)維修成本高。

（3）UPS實(shí)際負(fù)載較低(20%--40%）, UPS長(zhǎng)期處于低負(fù)載工作狀態(tài)，對(duì)UPS設(shè)備壽命會(huì)產(chǎn)生不良影響;

為解決上述問(wèn)題，避免分散式UPS的弊端，有必要將同一車(chē)站、車(chē)輛段、控制中心各弱電系統(tǒng)的UPS進(jìn)行整合，綜合考慮設(shè)備容量及安裝面積，對(duì)UPS進(jìn)行統(tǒng)一管理、監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及保養(yǎng)。將弱電系統(tǒng)的供電方式將由傳統(tǒng)的UPS分散供電方式向UPS集中供電方式轉(zhuǎn)變，將弱電系統(tǒng)的電源進(jìn)行合理整合。

4 整合范圍

目前地鐵內(nèi)設(shè)置UPS裝置的系統(tǒng)有通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、屏蔽門(mén)等。車(chē)站還設(shè)置有變電所自用電系統(tǒng)和應(yīng)急照明電源系統(tǒng)。它們都屬于重要的弱電系統(tǒng)，但它們的作用卻有所區(qū)別。如果所有弱電系統(tǒng)共用一套集中式UPS供電設(shè)備，一旦電源設(shè)備自身發(fā)生故障，或由于某一弱電系統(tǒng)故障引起UPS電源系統(tǒng)故障，將極大影響各弱電系統(tǒng)的正常工作，致使故障影響變大，無(wú)法行車(chē)運(yùn)營(yíng)。為此，首先應(yīng)確定將哪些系統(tǒng)的UPS進(jìn)行整合設(shè)置。

變電所自用電負(fù)荷包括交流負(fù)載與直流負(fù)載。直流電源的工作模式為:正常情況下通過(guò)允電模塊將交流電轉(zhuǎn)換為直流向負(fù)載供電，同時(shí)為蓄電池浮允。當(dāng)一路交流電源失電時(shí)自動(dòng)切換至另一路，仍然通過(guò)允電模塊供電，同時(shí)為蓄電池浮允;當(dāng)兩路交流均失電時(shí)，蓄電池放電向負(fù)載供電。由此可見(jiàn)，變電所自用電系統(tǒng)主要在直流自用電系統(tǒng)，它與UPS方案有較大的不同。因此，變電所自用電系統(tǒng)需要單獨(dú)設(shè)置，不能納入U(xiǎn)PS整合系統(tǒng)中。

信號(hào)系統(tǒng)由行車(chē)指揮和列車(chē)運(yùn)行控制設(shè)備組成，可滿足軌道交通行車(chē)組織和運(yùn)營(yíng)管理的需要，保證列車(chē)的運(yùn)行安全，凡涉及行車(chē)安全的設(shè)備必須滿足故障安全原則，可見(jiàn)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)具有高可靠性和高可用性的要求。

FAS由火災(zāi)報(bào)警裝置、消防控制設(shè)備及其他具有輔助功能的裝置組成，可直接操作聯(lián)動(dòng)控制消防設(shè)施和防煙、排煙系統(tǒng)設(shè)備，或通過(guò)BAS關(guān)動(dòng)控制防煙、排煙系統(tǒng)設(shè)備。

其它弱電系統(tǒng)的用電需求均相同，具備整合可能。

綜合以上因素，建議應(yīng)用于地鐵內(nèi)的弱電綜合UPS系統(tǒng)的整合范圍為:通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)和屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)(不含屏蔽門(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))，采用UPS集中供電方式。

5 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

UPS整合前，雖然各系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置UPS存在眾多弊端，但分散設(shè)置的UPS問(wèn)能夠做到互不影響，某個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，并不影響其它系統(tǒng)的工作，風(fēng)險(xiǎn)分散在各系統(tǒng)上。UPS整合后，將分散的各子系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)集于一身，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，則會(huì)影響一大片，因此系統(tǒng)的可靠性顯得尤為重要。目前，比較可行的整合方案有以下幾種。

方案1:單機(jī)單母線方案。方案2:雙機(jī)雙母線方案。方案3:雙機(jī)單母線1+ 1冗余方案。

6 結(jié)語(yǔ)

采用弱電綜合UPS集中供電在系統(tǒng)投資、維護(hù)管理、節(jié)約資源等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨著UPS質(zhì)量的不斷提高，綜合UPS的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

[1]王衛(wèi)東.城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源整合方案的探討[J].電氣化鐵道，2006.

[2]趙美君.地鐵車(chē)站弱電系統(tǒng)集中UPS供電分析[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2007.

代陽(yáng)（1983—）女，遼寧省沈陽(yáng)市人，沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司值班站長(zhǎng)，學(xué)士學(xué)位，主要從事地鐵運(yùn)營(yíng)管理工作。

李瑩瑩（1982—）女，遼寧省沈陽(yáng)市人，沈陽(yáng)陸勝航空設(shè)備有限公司技術(shù)員，學(xué)士學(xué)位，主要從事圖紙更改，文件整理等工作。