地铁商用通信电源系统设备组成及应用

陈 序

（郑州市轨道交通有限公司，河南 郑州 450000）

1 概述

商用通信电源系统为不间断供电系统。 按一级负荷供电，两路独立的三相交流电源经双电源切换屏后接入UPS 电源，经UPS 输出的交流电源通过双电源切换屏的交流配电分路， 分别为商用传输系统、 商用集中监测告警系统以及三家电信运营商设备提供电源。 UPS 设备负责输出纯净的交流电源。

2 商用通信电源系统组成

2.1 商用通信电源系统控制中心设备组成

图1 控制中心的构成设备框图

商用通信电源系统控制中心的输入电源由低压配电与照明专业引接两路独立三相五线制380V 交流电源接至商用通信设备室电源配电箱，输出端加断路器和防雷装置，分界点在商用通信设备室电源配电箱输出端， 电源配电箱由低压配电与照明专业提供。

控制中心的商用通信电源系统由定制的双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备（UPS、双电源切换屏、蓄电池组监控设备）以及电源网管设备和软件构成。

2.2 商用通信电源系统车站设备组成

商用通信电源系统车站的输入电源由低压配电与照明专业引接两路独立三相五线制380V 交流电源接至商用通信设备室电源配电箱，输出端加断路器和防雷装置，分界点在商用通信设备室电源配电箱输出端， 电源配电箱由低压配电柜与照明专业提供。

车站商用通信电源系统由双路电源切换屏、UPS、 蓄电池组、电源监控设备构成。

图2 车站的构成设备框图

3 商用通信电源系统主要设备介绍

商用通信电源系统为商用通信系统提供电源，保证在主电源发生异常的情况下， 商用通信设备在规定的时间内仍能正常工作，等待主电源恢复正常。

商用通信电源系统能对商用通信系统设备不间断地进行供电。 电源故障后，UPS 电源仍能为商用通信设备提供1 小时的电源供应。

车站双电源切换可以实现为商用UPS、 运营商一次配电，运营商各自分配电源，并配置电表，可计量运营商使用的电量。一次配电输出送给UPS 输入端，交流配电屏可以对UPS 输出进行再次配电，为商用传输系统、商用集中监测告警系统、直放站、RRU 等设备供电。

控制中心双电源切换屏输出1 路交流电源接UPS 输入端，经UPS 输出稳定的交流电源，由双电源切换屏二次配电输出，为商用传输系统、商用集中监测告警系统供电。

3.1 UPS

实现交流不间断供电，将外电源净化为稳定、纯净的交流电。 同时与蓄电池组配合，实现断电情况下的持续供电。 UPS 设备为工频双变换在线式产品，即在外电源正常时，外电源先经过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成交流，经过电气隔离后向负载输出， 以保证输出的电能是与外电源完全无关的再生的净化电能。 外电源中断时，由电池通过逆变器变换成交流输出，以保证对负载的不间断的正常供电。

3.2 双电源切换屏

双电源切换屏由双电源切换开关、断路器、接触器、配电装置、故障告警装置等组成。

双电源切换屏主要是将引入的两路交流电源，分配一路作为主用输出，另一路作为备用输出。 当主用回路停电时，自动切换至备用回路输出，并可实现人工切换。 输入开关为自动时，具有短路保护功能，输入电源自动或手动切换时，具有可靠的电气连锁和机械连锁装置。两个输入电源电路中，具有主用电路优先输入功能。

电源切换屏将经过切换的交流引入电源分配若干输出回路，配电供给UPS 电源和其他运营商设备。

3.3 蓄电池组

蓄电池组由独立的开关进行控制。 无外电源情况下，允许用电池启动UPS。 停电后，UPS 转由电池供电，在UPS 将电池组电能放完后自动关机， 当外电源恢复正常后UPS 可自动开机启动，恢复对设备的供电，同时对电池组进行充电。

蓄电池主要技术指标：（1）蓄电池符合YD/T799-2002 标准。 （2）蓄电池能在-15～+45℃环境条件下正常工作。 （3）蓄电池的壳、盖符合GB/T 2408-1996 中的第8.3.2FH-1（水平级）和第9.3.2FV-0（垂直级）的要求。 （4）蓄电池能承受50kPa 正压或负压而不破裂、不开胶，压力释放后壳体不变形。 （5）标称值为2V、12V 的蓄电池按规定试验，10h 率的容量第1 次循环不低于0.95C10，第3 次循环达到C10；3h 和1h 率的容量在第4 次和第5 次以前达到，放电终止电压符合规定。 （6）蓄电池以30I10（A）放电30min，脊柱、内部汇流排不融断，其外观不会出现异常。（7）蓄电池静置28 天后，其容量保持率不低于96%。（8）蓄电池密封反效率不低于95%。 （9）蓄电池在正常工作过程中，没有酸雾逸出；在充电过程中遇有明火，内部不引燃、不引爆。 （10）蓄电池的安全阀有自动开启和关闭的功能，开阀压是10～35kPa，闭阀压是3～15kPa。 （11）单体蓄电池和由若干单体组成一体的组合蓄电池组中各电池间的开路电压最高与最低差值不大于20mV（2V）、100mV（12V）。 （12）电池间连接电压降△U≤10mV。 （13）采用封口剂的蓄电池，在温度-30℃～+65℃之间，封口剂没有裂纹与溢流现象。 （14）蓄电池的折合浮充寿命不低于10年。

3.4 电源网管系统

商用通信电源网管系统软件功能如下：

系统管理，主要用于系统的安全性管理，分为用户管理、权限管理、班次管理、门禁管理以及系统日志查询五个部分。 用户管理中，可注册新用户，定义用户的有效时间，分配用户权限，划分用户组等；权限管理是用于设置权限级别以及分解权限等；内容系统日志查询用于查询不同类型的操作日志及系统运行日志。监控系统控制平台具有严格的权限管理，可以对设备的浏览权限和控制权限进行细分，对用户访问权限有详细的设置，将访问权限从高到低定义不同层次，不同层次对应不同的访问权限，保证系统的安全和可靠性。 设置三级操作权限：值班人员只具有第一级操作权限以完成日常工作，如查看实时曲线，打印告警记录，统计报表等；管理人员具有第二级操作权限，能够修改系统配置和告警阀值等；超级用户具有第三级权限，能够设置和查看每位操作人员的操作权限和口令。 此外，还有职员管理、设备管理、告警管理、数据管理、工程资料管理等。

商用电源网管系统的主要技术指标参考值：（1）交流电压、电流测量精度≤1%；（2）直流电流、电压测量精度≤2%；（3）频率测量精度≤2%；（4）蓄电池单体电压测量精度≤1%；（5）温度测量精度≤±0.5℃；（6）湿度测量精度≤5%；（7）监测数据刷新时间≤2s；（8）告警准确率大于99.99%；

4 商用通信电源系统系统设计方案

4.1 商用通信电源系统控制中心设计方案

（1）控制中心电源系统由定制的双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备（UPS、双电源切换屏、蓄电池组监控设备）以及电源网管设备和软件构成。

（2）双电源切换屏输出1 路交流电源接UPS 输入端。 经UPS 输出稳定的交流电源，由双电源切换屏配电输出，为商用传输系统、集中监测告警系统供电。 同时输出端预留运营商端口，并配置电度表，分别计量运营商用电量。

（3）UPS 为商用传输设备、集中监测告警系统供电，蓄电池后备时间约为1 小时。 UPS 采用单机供电方式。

（4）控制中心电源设备的状态信息和故障告警通过本地传输接入商用电源网管系统， 所有商用电源系统设备的运行状态数据都在商用电源网管终端上显示， 还可以通过商用电源网管系统对控制中心的UPS、双电源切换屏、蓄电池组等进行远端遥信、遥测、遥控和遥调，并可对蓄电池组进行远端定期放电维护。

4.2 商用通信电源系统车站设计方案

在车站两路独立的三相交流电源送入双路电源切换屏，该屏具有二次配电功能，一次配电为UPS 和运营商分路配电，并配置电度表。UPS 输出经过双电源切换屏进行二次配电，为商用传输系统、商用集中监测告警系统、光纤直放站、RRU 等设备供电。

（1）车站商用通信电源系统由双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备构成。

（2）UPS 为商用通信系统供电，蓄电池后备时间为1 小时。UPS 采用单机供电方式。

（3）双电源切换屏具有二次配电功能，一次配电为UPS 和运营商分路配电，并配置电度表。UPS 输出经过交流配电屏进行二次配电，为商用传输系统、商用集中监测告警系统、光纤直放站、RRU 等设备供电。

（4）各车站的电源设备均设有监控显示模块，通过机房监控网络适配器模块归置集成系统汇总后，通过RJ45 接口，接入商用传输系统，到达控制中心，从而在网管界面显示各个车站的电源设备实时运行数据。

4.3 商用通信电源系统网管设计方案

电源网管系统在车站和控制中心电源室设置监控接入单元，所有监控单元统一接入机房监控网络，利用相应接口接入传输系统，把运行状态数据和告警数据传送到商用电源网管系统。

图3 商用通信电源网管系统示意图

通讯主机和模块之间以网络连接，采用主从方式通过各种通讯协议相互通讯， 取得各设备的实时数据。 为保障系统实时性，系统采用多线程方式，同时与各端口的设备通讯，便于对事件即时响应。 商用电源网管系统采用完全图形化的人机交互界面，可以有组织地管理机房各种设备，并且采用了IP 的数据采集方式，确保了系统的扩容性。 今后如需扩充设备监控时，只需要增加相应的监控模块，便可纳入到现有的商用电源网管平台。

商用通信电源网管系统与商用集中告警系统相连，并将商用电源系统的各种状态信息输出到商用集中监测告警服务器上。

5 总结

地铁商用通信电源系统承担控制中心、 车站设备的供电，是通信系统的重要保障。 本文详细介绍了商用通信电源系统的网络组成、 主要设备的功能及参数， 根据地铁运营中管理专业化、技术先进化、对故障进行预防和快速有效处理的要求，提出了行之有效的设计方案。

[1]赵军锋，赵景召.地铁通信系统的应用分析[J].通信技术，2013，01（01）：21-23．

[2]吕春怡.基于网络远程控制技术的通信电源分布式监控系统应用与实践[J].中国新通信，2014，3（2）：15-27．

[3]朱国，李瀛生．地铁商用移动通信系统的引入及覆盖[J]．通信与广播电视，2012，9（2）:33-35．

[4]朱春生．地铁覆盖方案浅析[J]．数据通信，2012，01（07）：21-23．

[5]黄艳福，戚喜成，姚赛彬，高修远．地铁移动通信无线网络建设研究[J]．邮电设计技术，2011，01（01）：11-13．

[6]王哲坤，赵广超.通信电源监控系统分析与设计[J].通信电源技术.2013，02（01）：21-23．

[7] 于友成.Power-One 通信电源监控系统通信协议破解[J].电子科技，2011，02（03）：14-16．

[8]杨永标，王双虎，王余生，丁孝华.一种分布式电源监控系统设计方案[J].电力自动化设备，2011，02（09）：27-29．

[9]赵军锋，赵景召.地铁通信系统的应用分析[J].通信技术，2013，01（01）：21-23．