地鐵信號電源系統冗余配置方案探究

王曦

摘要：本文首先介紹了地鐵信號單套設備的配置，其次分析了地鐵信號電源的冗余配置方法，重點闡述了UPS聯機方法、冗余配置的必要性、雙母線、雙UPS、雙切換等多種供電方法這三個方面，最后系統總結了各種故障數據，意在優化電源系統冗余配置，選擇一個最優方案。

關鍵詞：冗余配置;地鐵信號;電源系統

地鐵作為城市建設的一種重要交通工具，它是一級負荷重要的負荷，因此維持電源系統的安全、穩定是十分重要的操作。

1.關于單套設備的配置

信號設備集中站存放著地鐵信號電源系統，電源屏、穩壓器、蓄電池、電源切換單元、不間斷電源共同組成了地鐵信號電源系統。就目前而言，國內并沒有統一硬性規定地鐵信號電源系統冗余配置方案，但我國普遍使用 UPS單套裝置+單套電源切換單元的配置方案，它的具體結構如圖一所示。

對于各類信號設備來說，交流轉撤機電源并不需要運用UPS設備，通過電源經過隔離變壓器便能切換其屏幕電源。像計軸主機、信號機、聯鎖機、電路軌道經過隔離變壓器使用UPS穩住其壓力，從而實現分配電路的目的。一般來說380V/220V的電源夜里剛好可以滿足低壓配電設備，配電箱里面的引入端子便是其信號設備電源。智能輔助管理設備和基本供電設備共同構成了電源信號系統，模板化設計被廣泛運用于我國信號智能電源屏中，當前我國的智能電源屏不僅能為各種直流信號裝置提供DC電源，而且可以滿足ATO、聯鎖字系統、ATS的用電需求。運用高頻電源開關便能控制其交流電源或直流電源，這樣便能維護和減少現場施工量。

2.地鐵信號電源系統冗余配置方法

2.1冗余配置的必要性

分析歷年各項實驗數據，地鐵信號系統的運行基本上依賴于單套設備配置方法，被廣泛運用于構建線網運行初期，其配套設備少、投資金額少，這種方法具備一定的優勢。但這種方法也存在一定的弊端，近幾年不少地鐵交通意外事故均是受各種電源信號的影響。

為了杜絕信號電源設備單點失效的不良影響，可以根據地鐵自身運行需要選擇雙UPS、UPS并機冗余方法、雙母線供電冗余方法。要想保證信號系統的穩定運行速率，需要重點監控信號電源設備容易發生的各種故障。不斷優化其榮譽配置方案，防止各項意外事故的發生。

一般來說，手動檢修旁路開關或旁路靜態開關均屬于UPS設備裝置，這樣一旦UPS模塊發生意外故障時，便能通過手動或自動旁路觸發負載供電。總的來說，UPS質量性能特別好，質量檢測完全達標。平均一年發生的故障時間不高于40分鐘，不發生任何故障的時間為60萬h左右，它的具體可用性指標高達百分之九十九以上。

2.2UPS聯機方法

UPS聯機方法被廣泛運用于構建地鐵信號過程中，一般來說，一套蓄電池或UPS容量便能滿足其基本供電負荷需求。相序、頻率、相位輸出同等的電壓，這兩臺設備擁有相同的容量。兩個蓄電池、1個穩壓器、一個電源切換單元共同組成了UPS聯機方法。

如果這兩臺UPS主機停止運行，可以通過靜態旁路來輸送電源。

隔離變壓器和穩壓器都是靜態旁路不可缺少的裝備，它是以負載供電的方式進行運行。根據機身的不同運行需求，觸電屏存在不同的電源板塊，通常情況下，兩臺UPS設備利用電源切換單元輸出，當UPS逆變、整流后，便能直接輸出直、交流配電，滿足所有設備的供電需求。

2.3雙母線、雙UPS、雙切換等多種供電方法

為了避免因各種單點故障造成的風險，可配置兩套冗余配置，;兩個蓄電池、兩個UPS裝置、兩個電源切換設備、兩個穩壓器、兩個電源屏這些共同組成了該項方案。圖二便是具體的操作流程示意圖。

2.3.1分析各種故障數據

（1）如果兩套穩壓器或切換單元都出現意外故障，就可以利用蓄電池實現放電作用，這樣就能通過負載實現逆變器的放電，如果只有一臺兩套穩壓器或切換單元發生意外情況，則可以使用另一臺穩壓器或切換單元保證UPS的供電需求。

（2）如果一臺UPS設備出現意外，且兩臺電路均無法運行時，則需要依靠另一臺UPS設備保證其供電需求，維護機身設備的運轉。

（3）在整個系統過程中，如果僅僅只是蓄電池發生了意外，則需要檢修或維護自身設備，優化其自身性能，這樣，至少有一臺UPS設備可以正常運行，另一臺UPS可以堅持無蓄電池工作。

2.3.2 接入負載方法

為了連接兩臺UPS的輸出母線，可以使用兩塊冗余電源模塊，運用交、直流單電源便能實現未冗余配置。部分未冗余設備仍然是運用直、交流負載，通過兩條電路輸入，便能順利連接UPS設備的輸出母線。如果冗余裝置自身使用了直、交流負載，可以根據其主設備的功能，連接兩UPS設備輸出母線。

3.總結

本文總結當前我國地鐵信號電源系統冗余裝置自身存在的問題，并給出了針對性建議。單套設備配置方法，雖然被廣泛運用于地鐵運行初期的修剪，但就目前整個環境而言，最好選用雙母線、雙UPS、雙切換等多種供電方法。

參考文獻

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[2]左旭濤.城市軌道交通信號電源系統配置與功能分析[J].現代城市軌道交通，2010（06）：16-18+1.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）