刍议城市轨道交通弱电系统电源整合方案

文/代阳 李莹莹



刍议城市轨道交通弱电系统电源整合方案

文/代阳1李莹莹2

1.沈阳地铁集团有限公司运营分公司；2.沈阳陆胜航空设备有限公司

在分析城市轨道交通弱电系统电源分散供给方式存在弊端的基础上，论述了弱电系统电源整合的范围并具体给出了三个方案。指出采用弱电综合UPS集中供电在系统投资、维护管理、节约资源等方面具有明显优势。

城市轨道交通；弱电系统；电源整合

1 弱电系统的范畴及重要性

城市轨道交通弱电系统(以下简称弱电系统）主要包括通信系统、信号系统、自动售检票系统(AFC)、火灾自动报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS),综合监控系统(ISCS)、办公自动化系统(OA)和屏蔽门系统(PSD)等。它是满足城市轨道交通行车组织、运营管理的重要系统，它保证列车运行和乘客乘车安全，营造良好乘车环境；它能降低能源消耗，提高现代化管理水平，改善运营人员的工作条件。

2 弱电系统的供电

弱电系统的供电等级均为一级负荷供电，各系统由动力照明系统从变电所引接双电源、双回线路的交流电源至各弱电系统交流配电屏，末端自动切换，当使用中的一路出现故障时，应能自动切换至另一路。

弱电系统对供电质量和供电可靠性要求较高，还需配备应急后备供电电源，在供电系统发生故障失电时，保证在一定时间内弱电系统设备能正常工作。

3 UPS分散供电方式的优势与弊端

目前，国内各城市轨道交通的通信、信号、综合监控、火灾自动报警、环境与设备监控、自动售检票、门禁、自动灭火、屏蔽门等弱电系统基本上均各自独立设置连续不间断电源(UPS)，采用分散供电的方式。

3.1在线式UPS供电的优势

在常规配置方案中，各弱电系统一般都分别独立设置后备电源，通常采用在线式UPS供电，将末端自动切换后的电源配送到在线UPS输入端。在线式UPS电源不仅能提供持续的电源供应，还具有对电源进行稳压、稳频、滤波、抗电磁射频干扰、防比电压的浪涌和下陷等功能;在由正常供电转换到蓄电池供电时，其转换时间为零。

3.2在线式UPS供电的弊端

随着轨道交通建设与运营管理的不断完善，分散设置的UPS的各种弊端也日渐凸显出来，主要表现在:

(1)各弱电系统的UPS分别招标，配置的UPS品牌也不同，不利于资源共享和备品备件的采购，造成运营维护工作量大、蓄电池维护困难等问题。

(2)各弱电系统的保守设计造成单个系统UPS的设计容量较实际负载大很多，在设备配置上存在一定的浪费，但其又不能实现冗余备用，使得建设投资大、运营维修成本高。

（3）UPS实际负载较低(20%--40%）, UPS长期处于低负载工作状态，对UPS设备寿命会产生不良影响;

为解决上述问题，避免分散式UPS的弊端，有必要将同一车站、车辆段、控制中心各弱电系统的UPS进行整合，综合考虑设备容量及安装面积，对UPS进行统一管理、监控、运营维护及保养。将弱电系统的供电方式将由传统的UPS分散供电方式向UPS集中供电方式转变，将弱电系统的电源进行合理整合。

4 整合范围

目前地铁内设置UPS装置的系统有通信、信号、综合监控、屏蔽门等。车站还设置有变电所自用电系统和应急照明电源系统。它们都属于重要的弱电系统，但它们的作用却有所区别。如果所有弱电系统共用一套集中式UPS供电设备，一旦电源设备自身发生故障，或由于某一弱电系统故障引起UPS电源系统故障，将极大影响各弱电系统的正常工作，致使故障影响变大，无法行车运营。为此，首先应确定将哪些系统的UPS进行整合设置。

变电所自用电负荷包括交流负载与直流负载。直流电源的工作模式为:正常情况下通过允电模块将交流电转换为直流向负载供电，同时为蓄电池浮允。当一路交流电源失电时自动切换至另一路，仍然通过允电模块供电，同时为蓄电池浮允;当两路交流均失电时，蓄电池放电向负载供电。由此可见，变电所自用电系统主要在直流自用电系统，它与UPS方案有较大的不同。因此，变电所自用电系统需要单独设置，不能纳入UPS整合系统中。

信号系统由行车指挥和列车运行控制设备组成，可满足轨道交通行车组织和运营管理的需要，保证列车的运行安全，凡涉及行车安全的设备必须满足故障安全原则，可见对信号系统具有高可靠性和高可用性的要求。

FAS由火灾报警装置、消防控制设备及其他具有辅助功能的装置组成，可直接操作联动控制消防设施和防烟、排烟系统设备，或通过BAS关动控制防烟、排烟系统设备。

其它弱电系统的用电需求均相同，具备整合可能。

综合以上因素，建议应用于地铁内的弱电综合UPS系统的整合范围为:通信系统、综合监控系统、环境与设备监控系统、自动售检票系统、门禁系统、自动灭火系统和屏蔽门控制系统(不含屏蔽门驱动系统)，采用UPS集中供电方式。

5 系统方案设计

UPS整合前，虽然各系统分开设置UPS存在众多弊端，但分散设置的UPS问能够做到互不影响，某个系统出现故障后，并不影响其它系统的工作，风险分散在各系统上。UPS整合后，将分散的各子系统风险集于一身，一旦出现系统故障，则会影响一大片，因此系统的可靠性显得尤为重要。目前，比较可行的整合方案有以下几种。

方案1:单机单母线方案。方案2:双机双母线方案。方案3:双机单母线1+ 1冗余方案。

6 结语

采用弱电综合UPS集中供电在系统投资、维护管理、节约资源等方面具有明显优势。随着UPS质量的不断提高，综合UPS的应用越来越广泛。

[1]王卫东.城市轨道交通弱电系统电源整合方案的探讨[J].电气化铁道，2006.

[2]赵美君.地铁车站弱电系统集中UPS供电分析[J].电源技术应用，2007.

代阳（1983—）女，辽宁省沈阳市人，沈阳地铁集团有限公司运营分公司值班站长，学士学位，主要从事地铁运营管理工作。

李莹莹（1982—）女，辽宁省沈阳市人，沈阳陆胜航空设备有限公司技术员，学士学位，主要从事图纸更改，文件整理等工作。