浅谈UPS在西安地铁二号线BAS系统中的应用

段皖秦

摘 要：本文通过对西安地铁二号线BAS系统所用UPS的研究，通过五个部分介绍UPS在BAS中的應用探讨UPS的工作原理、维保模式和故障处理要点。

关键词：UPS；地铁；BAS；

中图分类号：U231.92 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-02-00-02

UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“UninterruptiblePowerSupply”的缩写，UPS设备主要为专用通信、民用通信、公安通信、综合监控、BAS、FAS、AFC、屏蔽门、综合自动化系统提供不间断的交流电源供应，外供电源正常时起到隔离和滤波作用，在外供电源中断的情况下保证这些系统能继续工作等待恢复正常供电。西安地铁二号线主要采用的是梅兰日兰GalaxyPW系列和APC的SMART系列UPS设备供电，UPS电源系统将承担全线范围内所有车站、运营中心、车辆段信号楼、综合维修楼、停车场等弱电交流用电设备的供电。二号线BAS系统主要采用的是APC的SMART系列的UPS设备。

一、UPS的分类及原理

（一）UPS的分类：

UPS的分类方法很多，按工作原理分为后备式、在线式和在线互动式；按供电方式分为单相输入单相输出，三相输入单相输出和三相输入三相输出；按输出频率分为10KVA以下的小型机、10-100KVA的中型机，100KVA以上的大型机；按输出波形分为方波、梯形波、和正弦波；按电池配置分为内置式和外置式；按频率的不同分为高频机和工频机。

（二）UPS的工作原理：

UPS的工作原理是利用电池化学能作为后备能量，在市电出现中断供电等故障时，不间断的为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置，一般有整流器、逆变器、静态开关、旁路、蓄电池等组成，按UPS的工作原理可分为以下几种：

1、后备式UPS。

在市电正常时由市电直接向负载供电，当市电异常或失电是，通过转换开关K1切换，改由蓄电池逆变供电。

2、在线互动式UPS。

在市电正常时由市电直接向负载供电，逆变器和充电器合二为一，实现双向转换，输出通过变压器跳变，实现分段稳压。当市电电压偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出。

3、在线式UPS。

在市电正常时，由市电经整流器提供直流供给逆变器工作，逆变器直接向负载提供交流电，同时充电器给蓄电池组充浮点，保证蓄电池满容量。在市电异常时，逆变器由蓄电池提供能量。逆变器始终处于工作状态，确保不间断输出，不存在切换时间问题。

二、APC公司SMART-UPS

西安地铁二号线BAS系统采用的10KVA及以下容量UPS均用APCSmart系列单进单出双转换在线式（VFI）UPS设备。

（一）设备特性：

1、提供网络级的高可靠电源，保护数据

2、适于保护网络设备

3、对可用性要求极高的服务器、网络交换机、集线器等。

4、最佳配套电源

5、UPS与网络设备的通讯，即可通过串口、也可通过UPS接口实现

（二）双转换在线式UPS结构：

双转换在线式UPS主要由整流器、逆变器、蓄电池、静态旁路、维修旁路组成。

整流器：将输入的交流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入。

逆变器：将整流输入的直流电变换为正弦交流电给负载。

旁路静态开关：实现负载在逆变器与旁路交流电源之间的不间断切换。

电池电路：有可充电的电池组组成。将直流能量贮存在电池组中，当主交流电源停电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。

三、UPS的维护和保养：

西安地铁二号线BAS的UPS采用标准协议，通过现场总线连接到BAS控制器，从而实现BAS对UPS的状态监视和故障报警。BAS在车站两端通风空调电控室内均设置UPS，为BAS和智能低压设备提供稳定可靠的电源，为确保UPS稳定运行，二号线采取季检的方式，对UPS的性能、功能和状态进行检测。

（一）UPS维护中的安全意识：

现场的操作人员已经接受了安全培训，并有相应的安全意识；带电时维护和测量的工具必须是安全的；测量时使用安全设备，如手套、护目镜、绝缘工具等。

（二）常用工器具：

螺丝批，扳手，数字式万用表，红外线温度传感器，电池测试仪，工作服，绝缘鞋，绝缘手套，护目镜等等。

（三）UPS电源系统使用注意事项：

1、UPS电源主机对环境温度要求不高，但要求室内清洁，少尘，否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。储能蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度为25℃，温度太低，会使储电池容量下降。其放电容量会随温度升高而增加，但寿命降低。西安地铁二号线要求检修人员在平时的检修中，需定期清洁电池表面，观察设备房温度。

2、在无外电靠UPS电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关断各负载，等UPS电源系统起动后在开启负载。因负载瞬间供电时会有冲击电池，多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载，严重时将损坏变换器。

3、由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应由防触摸措施，西安地铁二号线对UPS维护要求在平时的检修时，检修人员需按照要求佩戴劳保用品，正确试用工器具，避免安全事故发生。

4、在任何情况下，都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和深度放电有关。放电深度越深、循环寿命越短，在充电试验中或是放电检修中，通常放电达到容量的30%--50%就可以。

（四）UPS电池的安装要点：

随着西安地铁线路不断增加，UPS的使用数量也会大幅度增长，由于UPS设备主要使用的是铅酸蓄电池，在设备安装、调试以及平时的使用中，应注意以下几点：

1、电池应安装在通风、散热、无酸、碱或其他腐蚀性气体的空间中，严禁安装在完全密封的环境中，西安地铁二号线设备房中均设置有通风系统，确保电池处于通风环境中；

2、安装位置：电池安装时应尽量与设备的其他部分隔离，尽量避免直接与印刷电路板链接，当因设计、空间限制或其它任何原因不能达到此两项要求时，至少应使电池位于设备或单板的最下端，以防止电池在意外情况下发生漏液腐蚀设备部件或单板。

3、周围材料：电池安装空间的内表面应采用相应的耐腐蚀性材料。

四、UPS常见故障分析

UPS常见故障包括很多种，本文主要介绍和地铁运行息息相关的故障情况，主要包括逆变时间短、UPS逆变状态与在线状态频繁切换、主机工作指示灯无规则闪动或全亮、UPS不能启动、市电断电后UPS不能转到逆变状态下工作五种故障类型。

（一）UPS逆变时间短：达不到相应要求UPS逆变工作时间和蓄电池的容量有直接关系。可能有以下原因：一是由于蓄电池使用时间过长（达到2年以上）引起的，解决方法是更换蓄电池；二是电池充放电管理不好，一直处于充电状态，没有定期放电造成的，解决方法是重新调整充放电参数；三是安装时没有设置电池参数或电池参数不正确，出现逆变时间短的问题，解决方法是重新调整蓄电池包参数。

（二）UPS逆变状态与在线状态频繁切换：可能是市电波动造成的。

（三）主机工作指示灯无规则闪动或全亮：可能是由于PC主机内参数混乱和漂移造成的，解决方法是重新恢复出厂参数。

（四）UPS不能啟动：可能smart-UPS是由直流启动的，所以当没有接电池、电池地点或电池有问题等情况下UPS就不能启动。

（五）市电断电后UPS不能转到逆变状态下工作：让UPS在市电状态下工作，将万用表设在电压档，表笔接在UPS背面安德森插头里面，直接测量达到UPS的直流电压。

五、结束语

随着对地铁供电系统质量和可靠性的要求越来越高，UPS作为后备电源，在地铁运营中起到至关重要的地位。UPS的保养和维护直接关系到地铁设备工作的稳定性，作为一名地铁维护人员，更要重视UPS维护与保养，不断积累故障处理的经验与方法，提高设备运行质量。

参考文献：

[1]西安地铁二号线BAS系统技术规格书.

[2]西安地铁二号线BAS系统培训教程.

[3]APCSMART-UPS操作手册