大连地铁通信电源系统组成方案分析

于跃洲

（大连地铁运营有限公司，辽宁 大连 116000）

1 控制中心电源系统方案

大连地铁控制中心的通信电源系统主要为两部分供电。一部分是为通信控制中心机械室的通信设备供电，此蓄电池组放置在通信机械室；另一部分就是为整个控制中心大楼供电，此蓄电池组放置在控制中心的集中供电室。

1.1 UPS工作模式

1.1.1 UPS正常工作模式

两台UPS装置并机运行，各分担50%负荷，并机系统指定追踪系统旁路电源。UPS将市电经整流和逆变后给各个用电系统供电，同时给蓄电池组充电[1]。

1.1.2 UPS非正常工作模式

日常的供电内容主要由两台主备UPS提供，当一台UPS设备故障时，输出供电就会由另外一台承担。故障的UPS设备退出运行，同时在电源网管上进行告警，而另外一台将会承担全部的设备负荷。当两台UPS设备都发生故障时，存在两种情况。一种情况是两台UPS的逆变器全部故障，那么设备将会由外部供电直接供电，没有任何逆变的过程，UPS无法提供蓄电池供电。另一种情况就是两台UPS的整流器全部故障，UPS无法得到外部的供电，这样只能由蓄电池进行供电，当蓄电池电量全部耗尽之后，UPS彻底无法输出电力。当外部供电出现问题的时候，UPS设备正常工作，改为蓄电池供电，供电模式与整流器故障相同，当外部供电恢复，UPS设备工作模式转换[2]。

1.2 分时下电

地铁控制中心的电源系统对大楼内部的设备进行统一的供电，主要对控制中心通信设备、信号设备、AFC设备以及FAS、BAS等进行供电。电源设备采用2台冗余的UPS，为通信设备提供了2 h的后备时长，信号设备提供了0.5 h的后备时长，AFC设备提供2 h的后备时长，FAS、BAS都是提供2 h的后备时长[3]。分时下电系统主要流程如图1所示。

图1 控制流程图

1.2.1 触发元件

当市电断电之后，UPS的采集器就会感应到这种情况，立刻启动蓄电池，UPS设备变为逆变工作模式，将蓄电池充电改为放电，从而为外部设备输送电力。干接点为无源触点，市电正常工作时该触点断开，当蓄电池逆变工作时触点闭合，触点电压为220 V，最大电流为3 A[4]。

1.2.2 控制器

控制器就是信息采集设备，将所有外部数据进行收集，然后经过CPU进行数据分析和处理，从而为设备接下来的操作提供下电信号。

1.2.3 下电执行机构

本系统中完成下电功能的具体元件指的是断路器和分励脱扣器。由PLC控制分励脱扣器的驱动电源开关，当分励脱扣器电源开关闭合时，分励脱扣器的线圈得电，分励脱扣器动作使断路器断开，完成下电[5]。当市电异常、蓄电池投入瞬间，两台UPS向PLC发送两个干接点信号，此时PLC开始计时。在计时过程中如果市电恢复，则计时指令取消。如果计时至0.5 h，则PLC输出数字量驱动信号，相关系统的断路器分励脱扣器线圈得电，驱动该断路器主触点动作，实现该回路下电。继续计时至1 h，同理，相关系统完成下电。PLC输出下电指令后，同时通过断路器的辅助触点检测该断路器是否完成下电。若下电完成，则通过人际界面显示下电完成信息；若下电未完成，则提示下电失败告警信息[6]。

2 车站和车辆段电源系统方案

交流配电柜将经过切换（由供电专业人员进行切换）的交流电引入电源通过一次配电供给高频开关电源和UPS。交流配电柜对UPS提供的交流电源进行分配，由交流二次配电回路分配给各交流用电设备[7]。

车站和车辆段的电源系统工作模式与控制中心有所不同，主要分为5种模式，即正常工作模式、蓄电池工作模式、旁路工作模式、智能节电工作模式以及维修工作模式。正常工作模式是指市电外部供电正常，为UPS提供两路供电，设备通过整流器为蓄电池供电，将电量存储在蓄电池中。蓄电池工作模式是指外部供电故障，UPS只能切换到蓄电池的工作模式，逆变器正式启用，蓄电池由充电改为放电，外部设备由蓄电池供电。旁路工作模式就是人为将工作模式切换到旁路，直接将UPS甩开，由外部供电直接向设备供电。由于外部供电稳定性不足，没有整流器的过滤，外部供电电流的震荡往往会对设备产生巨大的影响，因此对于旁路工作模式来说一般不建议采用，除非是设备故障或者需要抢修才采用这种方式。节电模式即ECO工作模式是指设备空闲时会进行低能耗的运行，一旦设备开始工作，往往就会退出ECO工作模式。ECO工作模式可以大大提高系统的工作效率，具有一定的节能降耗效果。维修工作模式是指对设备进行全面维修时采用的工作模式，这种模式也是断开UPS设备，通过外部供电对设备进行直接供电。当维修模式结束之后，人工切换UPS设备运行模式为正常工作模式[8]。

3 电源集中监控系统方案

大连地铁专用通信电源监控系统建设的目的是通过对车站的通信设备室内的高频开关电源、蓄电池组、UPS设备及配电设备等进行集中监控和管理，确保通信机房安全，保证设备可靠运行，减少维护运营成本，维护通信网络的安全畅通[9]。

在每个站点的交流配电柜内均安装1套智能集中监控单元，采集所有电源设备运行信息和环境监控信息。智能集中监控单元配置有以太网模块提供的RJ45接口连接至以太网通道，将相关设备信息通过传输系统传送至电源集中监控系统，如图2所示。专用通信系统1号线和2号线分别在控制中心配置1台交换机，通过RJ45口与以太网连接，其余接口分别连接监控终端主机，作为集中监控终端设备对整个系统进行监控，可接受时钟系统的时钟信号作为标准时间，并发送系统报警信息给集中报警系统[10]。

图2 集中监控系统图

4 结 论

大连地铁电源系统作为大连地铁通信专业的重要组成内容，为系统设备提供后备电源。一旦市电供电出现问题，电源系统就会提供后备蓄电池的供电能力，从而避免通信系统在外部供电出现问题的时候立刻停电。因此，对于通信电源系统，相关人员需要加强日常的巡检，确保设备稳定运行，为进一步促进大连地铁的健康发展提供有力保障。