地鐵弱電系統集中UPS設計研究

于韶潔

【摘 要】隨著城市地鐵的不斷發展，弱電系統在地鐵中的應用也越來越廣泛，很多設備的供電都屬于一級或二級負荷，對電源的可靠性要求相對較高，需要運用UPS。本文便主要分析地鐵弱電系統集中UPS供電的整合設計，并研究了系統的用電特點，著重論述對地鐵中多個系統的集中UPS整合設計方案，以期可以對相關領域的研究提供一些借鑒。

【關鍵詞】地鐵 弱電系統 UPS

在地鐵運行與發展的初期，其弱電系統只有信號與通信兩種，無論在設計上，還是在管理上，都相對容易。但隨著科學技術的不斷發展以及人們對地鐵要求的日益提高，現階段的地鐵弱電系統所包含的內容越來越多，除了信號與通信兩個系統以外，還包含AFC系統、ISCS系統、ISDS系統、PIS系統等，這些系統都需要利用UPS進行供電。但如果在每個系統中都裝置UPS，不僅會使整個地鐵的電容量增大，還會導致供電設計的偏差，所以，需要對這些系統進行集中的UPS設計。

1地鐵系統UPS整合分析

當前地鐵中的弱電系統較多，在運行過程中，管理相對分散，因此，在對地鐵弱電系統進行集中UPS設計的過程中，需要以系統的運營管理模式以及安全性等因素為基礎，進行有針對性的分析，從而將系統的整合范圍確定下來。

通信系統主要由三個部分組成，分別為專用、公用以及警用，在UPS整合設計的過程中，可以將前兩者的傳輸子系統加入到集中UPS中，警用系統則仍然由公安部門進行管理。信號系統中所包含的設備較多，其中車載設備與轉轍機可以不加入到集中UPS中，但信號系統與地鐵的行車安全密切相關，所以，在對其進行設計的過程中，需要在供電范圍與供電方式上與專業部門協商[1]。ISCS系統中，除了SCADA系統以外，其他都可以加入到集中UPS中。AFC系統、ISDS系統以及PIS系統等，其核心設備都屬于IT設備，所以，在對這些系統進行設計的過程中，需要充分考慮容量問題以及備用時間。

因此，地鐵中的弱電系統在負載方面的類型大致相同，從技術的角度來看，都能夠運用集中UPS的方式，進行統一供電，但在實際設計時，需要以實際情況為依托，根據地方性的系統運營維護模式與安全性要求來設計。

2地鐵弱電系統用電分析

根據《地鐵設計規范》規定，地鐵中的弱電系統在用電過程中的負荷等級與蓄電池所需的備用時間是存在差異的，如對于通信系統來說，其供電負荷等級為一級負荷，備用時間不少于2小時；FAS系統雖然也是一級負荷，但備用時間為1小時；信號系統同樣為一級負荷，備用時間為半小時；AFC系統的供電負荷等級為一級或二級，且不要求備用時間。所以，在設計集中UPS的過程中，需要將各個系統的負荷等級與備用時間進行統一，可以按照一級負荷進行設計，電池的備用時間方面，可以根據實際情況進行分時切斷[2]。

在用電容量方面，ISCS系統只包含車站級設備，BAS與FAS需要單獨進行計算，其備用時間可以與FAS一致。PIS系統與AFC系統，在確定備用時間的過程中，需要以工程經驗為依托，閘機根據一次操作的完成時間進行計算[3]。因為由于地鐵的建設方的不同，在將信號系統加入到集中UPS的過程中，會有不同的要求，所以，如果將信號系統排除，則集中UPS的容量大約為102KVA，信號系統可以另行計算。

3地鐵弱電系統集中UPS設計

由上述分析可以明確，在地鐵的弱電系統中，運用集中UPS進行供電是具備一定可行性的，在實際設計過程中，需要以實際情況為依托，進行有針對性的設計。設計時需要全面考慮系統中的每一個子系統，包括用電過程中的位置、容量以及蓄電池的備用時間，遵循以下幾方面原則：第一，根據系統備用時間的不同，在配電柜的設計過程中，需要能夠對每個系統實現用電的分時切斷；第二，如果系統中的子系統都相對獨立，那么可以運用分回路的方式來實現供電；第三，該供電方式在對每個系統進行供電的過程中，所運用的方法為每回路三相，在整體系統中，每個子系統都需要對其進行二次配電，從而確保三相中的負載保持平衡；第四，對蓄電池容量進行仔細嚴密的計算，最終將電池與電池柜數量確定下來；第五，集中UPS一般情況下會有很大的容量，所以，UPS柜的重量也會隨之增加，電源室需要單獨設置，并提出詳細的荷載要求[4]。

由于信號系統的特殊性，在設計過程中，可以先不將信號系統考慮進整體系統中，其余所有系統的總電容量約為102KVA，再考慮到信號系統，需要組合并考慮適當冗余，因此可以運用120KVA的在線式UPS，依照一級負荷的方式進行供電，通過將時間繼電器放入到配電回路中的方式，來完成對每個系統備用時間的分時切斷。除此之外，配電柜中還需要設計備用回路，從而保證在增加新設備時也可以實現正常供電。在對集中UPS進行設計的過程中，地鐵中的所有弱電系統都可以在集中UPS下實現控制，通過工作站進行統一管理，從而確保對整個地鐵系統的遠程監控與實時維護。

另外，在工程的實際設計過程中，還需要注意以下兩方面：第一，在對電容量進行計算時，一定要嚴格準確，不能額外添加裕量；第二，在對用電量進行計算時，需要將所有設備的負載相加，之后以工程經驗為基礎，對UPS進行適當折算，以避免因容量過大而降低效率。

4結語

綜上所述，在地鐵弱電系統中運用集中UPS，不僅可以在很大程度上提升系統的運用管理效率，還能夠實現對系統的遠程監控與實時維護。另外，相比于分設UPS的供電方法。集中UPS在用電容量方面相對較小，所以，用電負荷要求也相對較低，符合節能環保要求，有很大的應用前景。

參考文獻：

[1]張文澗.城市軌道交通弱電系統電源建設及運營管理問題探討[J].機電工程技術，2013，07：183—186.

[2]周悅.集中式不間斷電源在城市軌道交通應用中的關鍵因素及對策分析[J].城市軌道交通研究，2013，08：44—48.

[3]孫瑤.上海市軌道交通2號線東延伸段工程弱電UPS整合技術的設計研究[J].鐵道標準設計，2010，04：106—109.

[4]王喜軍，王小飛.地鐵信號系統電源設計方案及相關故障應對辦法研究[J].鐵道通信信號，2012，07：19—22.