浅谈地铁弱电系统集中UPS设计

李凯堂

摘 要：随着我国各地城市化的发展，人民的生活水平不断提高，其中地铁的研究应用为我国的交通进步有着推动作用，针对于地铁技术的研究一直是我国的工作重点。弱电系统是一种广泛应用在地铁中的一项技术，通过对弱电系统的研究能够更充分的了解电源的可靠性是对弱电系统至关重要的。弱电系统的电源可靠性研究需要的技术就是UPS设计。所以地铁的弱电系统研究离不开种种技术的考验，只有通过严格的技术要求才能更好地促进地铁事业的发展，本文通过全面分析关于地铁弱电系统集中UPS设计研究中主要面临的问题并提出合理的设计方案，希望在以后的地铁建设中能够起到促进地铁事业发展的作用，为我国的地铁事业贡献一份力量，并且在相关人员对地铁领域进行研究时能够提供一些借鉴。

关键词：地铁；弱电系统；集中UPS

一、针对于地铁弱电系统中集中UPS设计的重要性分析

地铁弱电系统中的UPS是一种不间断电源同时它也是一种储能装置，是一种通过逆变器的恒压恒频而进行工作的不间断电源。该设计当前在我国已经得到了及其广泛的应用，当前其主要应用领域是在计算机、计算机网络系统或者其他地电子设备之中，并实现为其工作提供不间断的电力供应的目的。

地铁事业的发展在一定程度上缓解了我国交通拥挤的现状，也是一种科技进步的主要体现。在地铁发展前期，其弱电系统的主要有两种体现方式，包括信号和通信。同时也说明在地铁发展前期的技术研究是相对来说比较简单的，随着社会的进步越来越多的人更为关注地铁事业的发展，人民群众对地铁技术的要求也越来越高，所以针对于地铁的发展是社会的进步也是人民群众的推动作用所导致的[1]。现阶段地铁的弱电系统技术要求也不再像以前一样简单，而是注入了更多的技术含量，除了原本信号和通讯系统的研究以外，还增加了更为全面的系统设置，包括综合监控系统、综合安防系统、乘客资讯系统等应用，这些系统的正常运用都离不开对集中UPS装置的依赖。但是由于每一个系统都要安装UPS装置并且需要运转的系统较多，在一定程度上增大了地铁的电容量，还会导致一些技术设计的偏差，所以在对现阶段地铁应用系统的设计时要对有关系统的集中UPS进行设计才能够更好地保证地铁的正常运行，在很大程度上对交通事故的发生率进行有效的控制，从而为实现我国地铁事业的可持续性发展创造出更好的条件。

二、针对于当前我国地铁弱电系统集中UPS的研究情况的分析

针对于我国现阶段的地铁事业发展研究中能够发现很多弊端，通过地铁系统的UPS整合性的分析，当前许多设备的弱电系统较多，我国在对弱电系统的管理中还不够完善，因此也渐渐出现一些管理方面的问题。首先较为显著地一点就是在对此系统进行设计的过程中没有做到以他的具体运营管理模式为依据开展开具体的设计工作，增强各个系统的针对性，从而有效的将地铁各个应用系统的整合确定其范围。在对地铁通讯系统进行研究时，我们可以发现，它一般可以分为三种子系统，主要包括专用通信系统、公众通讯系统以及警用通讯系统。对三种子系统的作用进行分析，了解其对于地铁运行的主要功能和归属管理管辖，其中专用通讯系统归属管辖是地铁运用管理，公众通讯系统的传输子系统归属地铁建设方投资建设，而警用通讯系统在建成后归属公安部门管理。通过于弱电系统各UPS的整合可行性的分析，应当了解各系统的运营管理部门是否一致。在面对这一问题时，应该将专用通讯系统和公用通讯系统的传输子系统添加到集中UPS中，但是警用通讯系统还是和原本一样由公安部门进行统一的系统管理[2]。

在信号系统设备中，它的主要组成具体包括计算机设备、网络设备、控制设备、信号机、转辙机等内容。其中的车载设备的用电一般是由车辆本身进行供电，因此转辙机用电不能够纳入UPS系统。在车辆行驶时由于信号系统直接影响车辆安全，所以即使可以纳入集中UPS供电的范围，也应当通过具体的设计并与信号专业进行协商供电的范围和主要方式。

针对综合监控系统进行分析，我们可以发现其主要包含FAS、BAS、SCADA等系统组成。综合监控系统是地铁弱电系统中负责进行信息共享的平台，但是综合监控系统的子系统SCADA则是属于供电电系统，因此不能够纳入UPS供电范围，除此之外其他综合监控系统设备均可以纳入UPS供电范围内。

自动售票系统、乘客资讯系统、综合安防系统系统的组成成分有很多，其中比较重要的包括计算机、网络设備、售票机、显示器、编码器、解码器、监视器等设备组成。上面所提到的三种系统的核心设备都是属于IT设备，因此在对此类系统进行设计时一定要进行充分的研究，对容量问题和备用时间进行合理规划。通过对于弱电系统集中UPS的研究[3]。可以了解到其负载类型基本一致，从技术要求上进行分析，都能够有效的运用UPS模式，进行提供不间断的电力供应。其次，需要注意的问题是要综合不同地区的运营模式和安全性分析来进行对UPS的整合。

三、针对于地铁弱电系统集中UPS设计过程中用电现象的分析

在本部分中笔者将针对于对地铁弱电系统集中UPS设计用电的研究来进一步了解地铁弱电系统集中UPS的设计。在我国《地铁设计规范》条例中，我们可以发现这样的内容：它明确规定地铁弱电系统在用电过程中所涉及到的负荷的等级以及蓄电池所需要的备用时间方面不能是完全相同的，而应该表现出较为明显的差异。通过对其系统的具体分析能够更为形象的了解其差异所在，对于通信系统、信号系统、FAS系统按照一级负荷供电，而对于FAS系统的负荷供电要求是不低于二级，通信系统的备用时间为四小时、FAS系统的备用时间为一小时、信号系统的备用时间为三十分钟，而自动售检票系统对备用时间没有具体要求。通过对各个系统的备用时间和负荷等级分析后，还应当对UPS进行合理有效的设计，在设计过程中一定要注意把每一个系统的负荷等级和备用时间情况进行统一有效的记录，对于负荷等级方面的设计来说可以按照一级负荷的要求来展开设计过程，同时备用时间必须要按照各个系统的实际工作运行情况和一些客观因素的情况分析进行分时切断[4]。

我国地铁事业的发展主要体现在各个方面的技术要求，如果要想在地铁事业上有所突破性的发展就一定要对各个系统进行完备，并且了解各个系统的负荷等级和备用时间，能够在一定程度上对地铁弱电系统集中UPS设计有着很大的促进作用，在对各个系统的负荷等级和备用时间进行了解后，针对于电容量方面也应当综合考虑，针对于电容量方面的情况进行有效分析，综合监控系统中往往只包含了车站级设备，因此BAS和FAS需要分别进行单独的运算，其备用时间也可以和FAS一致。乘客资讯系统和自动售检票系统的备用时间是根据平常的工作经验进行规定的，闸机备用时间按完成一次操作计算。在我国各地的地铁建设中对信号系统纳入弱电集中UPS供电存在着不同的要求，当信号系统不纳入地铁弱电系统中的集中UPS时，要想较好的实现集中UPS的容量大约只需要大约120KVA，而对于信号系统的容量则可以另外进行具体计算。所以通过对于我国地铁针弱电系统集中UPS设计用电的研究过程之后，能够更加直观的了解我国地铁在对弱电系统集中UPS进行设计时的技术要求和各方面的控制管理，为我国地铁事业的可持续性发展做基础并促进我国科技的进步和经济的飞速提升[5]。

四、针对于对地铁弱电系统集中UPS的设计方案的分析

通过对于地铁系统UPS的整合以及用电情况进行具体分析后，在地铁弱电系统中合理的运用集中UPS进行不间断电力供应就成为了一种较为可行的方案，所以通过对地铁弱电系统集中UPS的设计方案能够更好地促进集中UPS在实际运营中的效率。在进行设计时，一定多方面考虑，需要从实际情况出发设计方案，进行有针对性的研究。首先，我们在这个过程中必须要做好对每一个子系统进行综合分析的工作，其中主要包括对用电过程中的位置、用电容量、蓄电池的备用时间情况等的总和分析，通过全面的考虑后才能够使方案顺利进行，其次，还应遵循相应的原则性问题，其中主要包括对各个系统的备用时间在配电柜实现对各个系统用电有效的分时切断。第二由于地铁弱电系统中的子系统在进行工作时都是相对比较独立的，所以在设计时应当合理的运用分回路的方式进行各个子系统的供电，例如专用通信系统和公用通信系统都采用的是分回路供电。第三，通过对供电方式的了解后，针对于每一个子系统的供电过程都用使用每回路三相，在地铁的整个系统中，每一个子系统都需要进行二次配电，因为在通过子系统的二次配电以后更够保障三相中的负荷保持平衡。第四，要进行对蓄电池容量的计算，然后再确定电池和电池柜的数量。最后，地铁弱电系统集中UPS的容量相对来说比较大，所以电池柜的体积相对来说也比较大，也正是由于这种原因集中UPS适合单独设置电源室并且提出荷载要求[6]。上述就是对地铁弱电系统集中UPS的设计方案需要注意的五个关键点，再通过相关技术的实施将有效促进地铁事业的发展。

此外，我们还应该充分认识到信号系统是不同于其他系统的，它往往具有自身独特的发展特点。因此，当对其进行设计时，我们没有必要把信号系统考虑到整体系统之内对其进行研究分析。除信号系统之外，所有系统的总电容量大约在120KVA左右，研究之后我们就可以将信号系統进行适当的组合并且使之实现恰当的冗余，所以我们在工作过程中就可以选择容量为120KVA的在线式UPS，并且按照一级负荷的要求来进行供电。然后在配电的回路的过程之中采用时间继电器来对各个整个系统的备用时间来进行分时切断。对相关方案进行完善以后还用当在配电柜预留备用回路，将设计中的全线各站弱电集中UPS纳入到控制中心的UPS维护工作站进行统一管理，从而有效的实现UPS的远程监控。除了以上的方案流程外，还应当注意电容的计算，保证准确性，其次，对电量计算时要将所有负载相加，对UPS进行适当折算，通过这种手段的处理能够在一定程度上避免电容量过大而产生效率的降低[7]。

总结：通过对地铁弱电系统中运用的集中UPS的分析了解，能够在一定程度上对我国的地铁事业的发展起着很大的促进作用，同时，通过对集中UPS的主要功能了解后，其优点有很多，它还可以有效地解决各个系统之间分设UPS所产生的运用维护管理的不便，它不仅仅能够有效地提升运用管理效率还能够实现远程控制和实时维护，这对实现我国地铁事业的可持续性发展有着基本保障。我国以后的地铁建设中一定会以采用弱电集中UPS供电为主要供电方式，这是社会发展的必然趋势，也是实现地铁建设的主要技术手段，我相信通过我国科研技术人员的共同努力，在不久的将来，集中UPS供电将会取得更为全面的发展，而我国在该领域的发展也将会取得较大的进展。

参考文献：

[1]张纪军，周一峰.集中与分散两种供电方式的比较[J].黑龙江通信技术，2003.

[2]张乃国.UPS供电系统应用手册[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3]北京市地铁建设UPS电源整合设计指导意见.北京市地铁建设管理有限公司，2009，3

[4]黄探宇.高可靠性集中热备份UPS供电系统[J].南京工业大学学报，2002，24（3）.

[5]汪家荣，石俊杰.中、大型UPS蓄电池监测管理和容量配置[J].通信电源技术，2001，（4）.

[6]张文涧.城市轨道交通弱电系统电源建设及运营管理问题探讨[J].机电工程技术，2013，07：183—186.

[7]周悦.集中式不间断电源在城市轨道交通应用中的关键因素及对策分析[J].城市轨道交通研究，2013，08：44—48.