淺談UPS在西安地鐵二號線BAS系統中的應用

段皖秦

摘 要：本文通過對西安地鐵二號線BAS系統所用UPS的研究，通過五個部分介紹UPS在BAS中的應用探討UPS的工作原理、維保模式和故障處理要點。

關鍵詞：UPS；地鐵；BAS；

中圖分類號：U231.92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-02-00-02

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“UninterruptiblePowerSupply”的縮寫，UPS設備主要為專用通信、民用通信、公安通信、綜合監控、BAS、FAS、AFC、屏蔽門、綜合自動化系統提供不間斷的交流電源供應，外供電源正常時起到隔離和濾波作用，在外供電源中斷的情況下保證這些系統能繼續工作等待恢復正常供電。西安地鐵二號線主要采用的是梅蘭日蘭GalaxyPW系列和APC的SMART系列UPS設備供電，UPS電源系統將承擔全線范圍內所有車站、運營中心、車輛段信號樓、綜合維修樓、停車場等弱電交流用電設備的供電。二號線BAS系統主要采用的是APC的SMART系列的UPS設備。

一、UPS的分類及原理

（一）UPS的分類：

UPS的分類方法很多，按工作原理分為后備式、在線式和在線互動式；按供電方式分為單相輸入單相輸出，三相輸入單相輸出和三相輸入三相輸出；按輸出頻率分為10KVA以下的小型機、10-100KVA的中型機，100KVA以上的大型機；按輸出波形分為方波、梯形波、和正弦波；按電池配置分為內置式和外置式；按頻率的不同分為高頻機和工頻機。

（二）UPS的工作原理：

UPS的工作原理是利用電池化學能作為后備能量，在市電出現中斷供電等故障時，不間斷的為用戶設備提供（交流）電能的一種能量轉換裝置，一般有整流器、逆變器、靜態開關、旁路、蓄電池等組成，按UPS的工作原理可分為以下幾種：

1、后備式UPS。

在市電正常時由市電直接向負載供電，當市電異常或失電是，通過轉換開關K1切換，改由蓄電池逆變供電。

2、在線互動式UPS。

在市電正常時由市電直接向負載供電，逆變器和充電器合二為一，實現雙向轉換，輸出通過變壓器跳變，實現分段穩壓。當市電電壓偏低或偏高時，通過UPS內部穩壓線路穩壓后輸出。

3、在線式UPS。

在市電正常時，由市電經整流器提供直流供給逆變器工作，逆變器直接向負載提供交流電，同時充電器給蓄電池組充浮點，保證蓄電池滿容量。在市電異常時，逆變器由蓄電池提供能量。逆變器始終處于工作狀態，確保不間斷輸出，不存在切換時間問題。

二、APC公司SMART-UPS

西安地鐵二號線BAS系統采用的10KVA及以下容量UPS均用APCSmart系列單進單出雙轉換在線式（VFI）UPS設備。

（一）設備特性：

1、提供網絡級的高可靠電源，保護數據

2、適于保護網絡設備

3、對可用性要求極高的服務器、網絡交換機、集線器等。

4、最佳配套電源

5、UPS與網絡設備的通訊，即可通過串口、也可通過UPS接口實現

（二）雙轉換在線式UPS結構：

雙轉換在線式UPS主要由整流器、逆變器、蓄電池、靜態旁路、維修旁路組成。

整流器：將輸入的交流電變換成直流電，供給電池組充電及逆變器的輸入。

逆變器：將整流輸入的直流電變換為正弦交流電給負載。

旁路靜態開關：實現負載在逆變器與旁路交流電源之間的不間斷切換。

電池電路：有可充電的電池組組成。將直流能量貯存在電池組中，當主交流電源停電或超限時，向逆變器電路釋放能量，以對負載進行后備式的供電。

三、UPS的維護和保養：

西安地鐵二號線BAS的UPS采用標準協議，通過現場總線連接到BAS控制器，從而實現BAS對UPS的狀態監視和故障報警。BAS在車站兩端通風空調電控室內均設置UPS，為BAS和智能低壓設備提供穩定可靠的電源，為確保UPS穩定運行，二號線采取季檢的方式，對UPS的性能、功能和狀態進行檢測。

（一）UPS維護中的安全意識：

現場的操作人員已經接受了安全培訓，并有相應的安全意識；帶電時維護和測量的工具必須是安全的；測量時使用安全設備，如手套、護目鏡、絕緣工具等。

（二）常用工器具：

螺絲批，扳手，數字式萬用表，紅外線溫度傳感器，電池測試儀，工作服，絕緣鞋，絕緣手套，護目鏡等等。

（三）UPS電源系統使用注意事項：

1、UPS電源主機對環境溫度要求不高，但要求室內清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會引起主機工作紊亂。儲能蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，溫度太低，會使儲電池容量下降。其放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低。西安地鐵二號線要求檢修人員在平時的檢修中，需定期清潔電池表面，觀察設備房溫度。

2、在無外電靠UPS電源系統自行供電時，應避免帶負載啟動UPS電源，應先關斷各負載，等UPS電源系統起動后在開啟負載。因負載瞬間供電時會有沖擊電池，多負載的沖擊電流和加上所需的供電電流會造成UPS電源瞬間過載，嚴重時將損壞變換器。

3、由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險，因此裝卸導電聯接條、輸出線時應有安全保障，工具應采用絕緣措施，特別是輸出接點應由防觸摸措施，西安地鐵二號線對UPS維護要求在平時的檢修時，檢修人員需按照要求佩戴勞保用品，正確試用工器具，避免安全事故發生。

4、在任何情況下，都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環壽命和深度放電有關。放電深度越深、循環壽命越短，在充電試驗中或是放電檢修中，通常放電達到容量的30%--50%就可以。

（四）UPS電池的安裝要點：

隨著西安地鐵線路不斷增加，UPS的使用數量也會大幅度增長，由于UPS設備主要使用的是鉛酸蓄電池，在設備安裝、調試以及平時的使用中，應注意以下幾點：

1、電池應安裝在通風、散熱、無酸、堿或其他腐蝕性氣體的空間中，嚴禁安裝在完全密封的環境中，西安地鐵二號線設備房中均設置有通風系統，確保電池處于通風環境中；

2、安裝位置：電池安裝時應盡量與設備的其他部分隔離，盡量避免直接與印刷電路板鏈接，當因設計、空間限制或其它任何原因不能達到此兩項要求時，至少應使電池位于設備或單板的最下端，以防止電池在意外情況下發生漏液腐蝕設備部件或單板。

3、周圍材料：電池安裝空間的內表面應采用相應的耐腐蝕性材料。

四、UPS常見故障分析

UPS常見故障包括很多種，本文主要介紹和地鐵運行息息相關的故障情況，主要包括逆變時間短、UPS逆變狀態與在線狀態頻繁切換、主機工作指示燈無規則閃動或全亮、UPS不能啟動、市電斷電后UPS不能轉到逆變狀態下工作五種故障類型。

（一）UPS逆變時間短：達不到相應要求UPS逆變工作時間和蓄電池的容量有直接關系。可能有以下原因：一是由于蓄電池使用時間過長（達到2年以上）引起的，解決方法是更換蓄電池；二是電池充放電管理不好，一直處于充電狀態，沒有定期放電造成的，解決方法是重新調整充放電參數；三是安裝時沒有設置電池參數或電池參數不正確，出現逆變時間短的問題，解決方法是重新調整蓄電池包參數。

（二）UPS逆變狀態與在線狀態頻繁切換：可能是市電波動造成的。

（三）主機工作指示燈無規則閃動或全亮：可能是由于PC主機內參數混亂和漂移造成的，解決方法是重新恢復出廠參數。

（四）UPS不能啟動：可能smart-UPS是由直流啟動的，所以當沒有接電池、電池地點或電池有問題等情況下UPS就不能啟動。

（五）市電斷電后UPS不能轉到逆變狀態下工作：讓UPS在市電狀態下工作，將萬用表設在電壓檔，表筆接在UPS背面安德森插頭里面，直接測量達到UPS的直流電壓。

五、結束語

隨著對地鐵供電系統質量和可靠性的要求越來越高，UPS作為后備電源，在地鐵運營中起到至關重要的地位。UPS的保養和維護直接關系到地鐵設備工作的穩定性，作為一名地鐵維護人員，更要重視UPS維護與保養，不斷積累故障處理的經驗與方法，提高設備運行質量。

參考文獻：

[1]西安地鐵二號線BAS系統技術規格書.

[2]西安地鐵二號線BAS系統培訓教程.

[3]APCSMART-UPS操作手冊