軌道交通整合UPS系統(tǒng)淺析

摘要：電子設(shè)備應(yīng)用技術(shù)與制造工藝的持續(xù)發(fā)展使得先進(jìn)的控制技術(shù)與大容量電源系統(tǒng)能夠在電力與通信系統(tǒng)中成熟運(yùn)用。本文將對(duì)軌道交通整合UPS系統(tǒng)的必要性進(jìn)行概述，研究軌道交通站和UPS系統(tǒng)的方案并進(jìn)行方案對(duì)比。

關(guān)鍵詞：軌道交通;UPS;直流電源

引言：目前，先進(jìn)的控制技術(shù)與電源系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)各交通軌道工程有效整合電源系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件與充足的技術(shù)支持?；诖?，對(duì)于軌道交通UPS系統(tǒng)整合的研究有著重要意義。

一、軌道交通整合UPS系統(tǒng)的必要性

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)城市軌道交通的弱電系統(tǒng)龐大，設(shè)備種類較多，例如，變電直流操作電源、事故照明、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、屏蔽門、自動(dòng)售檢票、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)設(shè)備、通信設(shè)備等要求較高的供電可靠性與供電質(zhì)量。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)配置有后備緊急供電電源，可在一定時(shí)間內(nèi)處理故障并提供緊急用電。

在傳統(tǒng)的交通軌道工程中，施工團(tuán)隊(duì)會(huì)分別設(shè)置弱電系統(tǒng)的后備電源，進(jìn)而確保各弱電系統(tǒng)都具有相對(duì)可靠的后備供電電源;分開設(shè)置各弱電系統(tǒng)的后備電源能夠確保各弱電系統(tǒng)自行管理配電設(shè)備，能夠有效避免因系統(tǒng)單機(jī)故障導(dǎo)致整個(gè)弱電系統(tǒng)的癱瘓。獨(dú)立設(shè)置弱電系統(tǒng)的后備電源會(huì)需要用到大量蓄電池與配電柜，重復(fù)配置電源柜，產(chǎn)生較多的電源室、設(shè)備維護(hù)人員、較高的投資，同時(shí)也需要占據(jù)較大的土地面積。

二、軌道交通整合UPS系統(tǒng)的方案

（一）方案目的

軌道交通工程整合UPS系統(tǒng)的目的在于以下幾方面：第一，整合各電源系統(tǒng)的充電裝置與蓄電池裝置，對(duì)各電源系統(tǒng)的充電裝置與蓄電池裝置進(jìn)行集中布置，方便后續(xù)統(tǒng)一管理并維護(hù)電源系統(tǒng)。第二，通過對(duì)各電源系統(tǒng)的集中布置，在一定程度上減少電源系統(tǒng)設(shè)備的用地面積，有效降低車站的工程造價(jià)。第三，通過對(duì)電源系統(tǒng)充電裝置與蓄電池硬件的有效整合，避免重復(fù)配置蓄電池，共享項(xiàng)目資源，節(jié)約設(shè)備投資。第四，統(tǒng)一選擇電源品牌，方便后續(xù)的設(shè)備招標(biāo)工作。

（二）UPS電源整合方式

軌道交通的UPS整合電源分別設(shè)置兩套含有蓄電池逆變器、整流器的電源裝置以及智能配電柜、智能控制電源、負(fù)載同步控制器。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，UPS裝置實(shí)現(xiàn)整流并逆變，借助兩套系統(tǒng)設(shè)備均分電流，為各系統(tǒng)提供相同的高質(zhì)量電源。當(dāng)UPS裝置的母聯(lián)隔離開關(guān)處于正常時(shí)，該裝置設(shè)備投入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);當(dāng)失去市電時(shí)，軌道交通的UPS裝置逆變電池儲(chǔ)

存能量，為各系統(tǒng)提供相同的高質(zhì)量電源;當(dāng)軌道交通的其中一套UPS裝置發(fā)生故障時(shí)，由另一套UPS裝置為各電源系統(tǒng)提供穩(wěn)定供電;如果出現(xiàn)極端情況，軌道交通工程的兩套UPS裝置均發(fā)生故障。則通過。靜態(tài)旁路。將事件傳遞給各電源系統(tǒng)，提供穩(wěn)定高質(zhì)量的電源。若需要臨時(shí)清掃母線或更換維護(hù)開關(guān)時(shí)。應(yīng)將母聯(lián)開關(guān)分開，對(duì)各段母線進(jìn)行分別維護(hù)與打掃。依照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，運(yùn)營(yíng)單位需要定期清掃供電設(shè)備，并在清掃期間初步核查供電設(shè)備;而整合后的UPS的裝置能夠充分滿足傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，與此同時(shí)，整合后UPS能夠大大節(jié)約項(xiàng)目土地面積。

（三）直流電源整合方式

直流電源整合方式將蓄電池組與直流電充電模塊進(jìn)行有效整合，為站臺(tái)、自動(dòng)售檢票、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、綜合監(jiān)控、信號(hào)設(shè)備、通信設(shè)備、變電所提供不停電電源。該種方式相比于分散設(shè)置方式，能夠?qū)⑿铍姵?、充電模塊、高頻開關(guān)集中設(shè)置，便于統(tǒng)一維護(hù)各系統(tǒng)的蓄電池，方便軌道交通管理單位設(shè)置專業(yè)維修小組，增強(qiáng)維護(hù)質(zhì)量[1]。與此同時(shí)，該種整合方式能夠降低各系統(tǒng)的蓄電池容量，避免重復(fù)配置硬件，縮小占地面積;相比國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的電源整合系統(tǒng)具有先進(jìn)性;但由于火災(zāi)報(bào)警、綜合監(jiān)控、信號(hào)設(shè)備、通信設(shè)備等弱電系統(tǒng)所需的電源制式較為特殊，需要為上述用電系統(tǒng)配置單獨(dú)的逆變器，考慮到用電系統(tǒng)電源可靠性因素，各電源系統(tǒng)設(shè)置不含有蓄電池的UPS裝置。

直流電整合系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式為：第一，在正常條件下，軌道交通的各弱電系統(tǒng)會(huì)借助兩路電源實(shí)施供電。第二，若軌道交通各弱電系統(tǒng)的全部交流電源都出現(xiàn)故障、失去電力時(shí)，會(huì)由各弱電系統(tǒng)配備的蓄電池提供后備穩(wěn)定電源，在蓄電池運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)記錄用電時(shí)間并依照各弱電系統(tǒng)的后備時(shí)間的不同，依次切掉系統(tǒng)負(fù)載。相比于UPS電源整合模式，直流電整合系統(tǒng)能夠更進(jìn)一步縮小電源整合室的占地面積，降低工程造價(jià)。

三、方案對(duì)比

將兩種整合方案相比較可以發(fā)現(xiàn)，兩種方案都具有一定的缺點(diǎn)。直流電整合方式的缺點(diǎn)在于：精度不如UPS電源系統(tǒng)，無法為信號(hào)設(shè)備，通信設(shè)備提供以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備為核心的穩(wěn)定供電，只能作為各電源系統(tǒng)的后備電源;UPS電源系統(tǒng)具有較弱的抗電流沖擊力，主要為感性沖擊負(fù)載，無法適用于直流沖擊負(fù)載電源系統(tǒng)。與此同時(shí)，UPS電源系統(tǒng)具有較高的輸出精度，能夠輸出穩(wěn)定的交流電源，更適用于為網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)設(shè)備提供電源[2]。

在性能方面，直流電整合模式具有較高的可維護(hù)性、可靠性，能夠有效解決冗余配置與蓄電池集中維護(hù)問題;其可實(shí)施性也較強(qiáng)，國(guó)內(nèi)的大部分傳統(tǒng)直流廠家具備整合直流電系統(tǒng)的能力。UPS電源系統(tǒng)具有較高的可維護(hù)性與可靠性、設(shè)備較少、集成度較高，能夠在總投資不變的條件下處理冗余攝配置問題。相比之下，直流整合電源具有較好的經(jīng)濟(jì)性，整套系統(tǒng)和成本大約為175萬，只占約40平方米的土地面積，而UPS電源整合系統(tǒng)的成本較高為250萬，需要占據(jù)90平方米的土地面積。

四、結(jié)論

綜上所述，軌道交通UPS整合系統(tǒng)具有一定必要性，具體的整合方案主要為UPS電源整合模式與直流電源整合模式，兩者都具備較強(qiáng)的可維護(hù)性、可靠性、可實(shí)施性以及一定的經(jīng)濟(jì)性，能夠提升軌道交通工程質(zhì)量，降低土地占用面積，減少工程造價(jià)，提高十業(yè)主的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊飛.高壓直流供電系統(tǒng)取代UPS供電系統(tǒng)研究[J].建材與裝飾，2020，（13）：231，233.

[2] 張寧.城市軌道交通UPS集中供電系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用分析[J].電子測(cè)試，2019，（24）：123-124，23.

作者簡(jiǎn)介：

胡曉偉（1991-），男，籍貫：內(nèi)蒙古呼和浩特，職稱和學(xué)歷：助理工程師本科，研究方向或?qū)I(yè)：交通運(yùn)輸。