淺談地鐵弱電系統集中UPS設計

李凱堂

摘 要：隨著我國各地城市化的發展，人民的生活水平不斷提高，其中地鐵的研究應用為我國的交通進步有著推動作用，針對于地鐵技術的研究一直是我國的工作重點。弱電系統是一種廣泛應用在地鐵中的一項技術，通過對弱電系統的研究能夠更充分的了解電源的可靠性是對弱電系統至關重要的。弱電系統的電源可靠性研究需要的技術就是UPS設計。所以地鐵的弱電系統研究離不開種種技術的考驗，只有通過嚴格的技術要求才能更好地促進地鐵事業的發展，本文通過全面分析關于地鐵弱電系統集中UPS設計研究中主要面臨的問題并提出合理的設計方案，希望在以后的地鐵建設中能夠起到促進地鐵事業發展的作用，為我國的地鐵事業貢獻一份力量，并且在相關人員對地鐵領域進行研究時能夠提供一些借鑒。

關鍵詞：地鐵；弱電系統；集中UPS

一、針對于地鐵弱電系統中集中UPS設計的重要性分析

地鐵弱電系統中的UPS是一種不間斷電源同時它也是一種儲能裝置，是一種通過逆變器的恒壓恒頻而進行工作的不間斷電源。該設計當前在我國已經得到了及其廣泛的應用，當前其主要應用領域是在計算機、計算機網絡系統或者其他地電子設備之中，并實現為其工作提供不間斷的電力供應的目的。

地鐵事業的發展在一定程度上緩解了我國交通擁擠的現狀，也是一種科技進步的主要體現。在地鐵發展前期，其弱電系統的主要有兩種體現方式，包括信號和通信。同時也說明在地鐵發展前期的技術研究是相對來說比較簡單的，隨著社會的進步越來越多的人更為關注地鐵事業的發展，人民群眾對地鐵技術的要求也越來越高，所以針對于地鐵的發展是社會的進步也是人民群眾的推動作用所導致的[1]。現階段地鐵的弱電系統技術要求也不再像以前一樣簡單，而是注入了更多的技術含量，除了原本信號和通訊系統的研究以外，還增加了更為全面的系統設置，包括綜合監控系統、綜合安防系統、乘客資訊系統等應用，這些系統的正常運用都離不開對集中UPS裝置的依賴。但是由于每一個系統都要安裝UPS裝置并且需要運轉的系統較多，在一定程度上增大了地鐵的電容量，還會導致一些技術設計的偏差，所以在對現階段地鐵應用系統的設計時要對有關系統的集中UPS進行設計才能夠更好地保證地鐵的正常運行，在很大程度上對交通事故的發生率進行有效的控制，從而為實現我國地鐵事業的可持續性發展創造出更好的條件。

二、針對于當前我國地鐵弱電系統集中UPS的研究情況的分析

針對于我國現階段的地鐵事業發展研究中能夠發現很多弊端，通過地鐵系統的UPS整合性的分析，當前許多設備的弱電系統較多，我國在對弱電系統的管理中還不夠完善，因此也漸漸出現一些管理方面的問題。首先較為顯著地一點就是在對此系統進行設計的過程中沒有做到以他的具體運營管理模式為依據開展開具體的設計工作，增強各個系統的針對性，從而有效的將地鐵各個應用系統的整合確定其范圍。在對地鐵通訊系統進行研究時，我們可以發現，它一般可以分為三種子系統，主要包括專用通信系統、公眾通訊系統以及警用通訊系統。對三種子系統的作用進行分析，了解其對于地鐵運行的主要功能和歸屬管理管轄，其中專用通訊系統歸屬管轄是地鐵運用管理，公眾通訊系統的傳輸子系統歸屬地鐵建設方投資建設，而警用通訊系統在建成后歸屬公安部門管理。通過于弱電系統各UPS的整合可行性的分析，應當了解各系統的運營管理部門是否一致。在面對這一問題時，應該將專用通訊系統和公用通訊系統的傳輸子系統添加到集中UPS中，但是警用通訊系統還是和原本一樣由公安部門進行統一的系統管理[2]。

在信號系統設備中，它的主要組成具體包括計算機設備、網絡設備、控制設備、信號機、轉轍機等內容。其中的車載設備的用電一般是由車輛本身進行供電，因此轉轍機用電不能夠納入UPS系統。在車輛行駛時由于信號系統直接影響車輛安全，所以即使可以納入集中UPS供電的范圍，也應當通過具體的設計并與信號專業進行協商供電的范圍和主要方式。

針對綜合監控系統進行分析，我們可以發現其主要包含FAS、BAS、SCADA等系統組成。綜合監控系統是地鐵弱電系統中負責進行信息共享的平臺，但是綜合監控系統的子系統SCADA則是屬于供電電系統，因此不能夠納入UPS供電范圍，除此之外其他綜合監控系統設備均可以納入UPS供電范圍內。

自動售票系統、乘客資訊系統、綜合安防系統系統的組成成分有很多，其中比較重要的包括計算機、網絡設備、售票機、顯示器、編碼器、解碼器、監視器等設備組成。上面所提到的三種系統的核心設備都是屬于IT設備，因此在對此類系統進行設計時一定要進行充分的研究，對容量問題和備用時間進行合理規劃。通過對于弱電系統集中UPS的研究[3]。可以了解到其負載類型基本一致，從技術要求上進行分析，都能夠有效的運用UPS模式，進行提供不間斷的電力供應。其次，需要注意的問題是要綜合不同地區的運營模式和安全性分析來進行對UPS的整合。

三、針對于地鐵弱電系統集中UPS設計過程中用電現象的分析

在本部分中筆者將針對于對地鐵弱電系統集中UPS設計用電的研究來進一步了解地鐵弱電系統集中UPS的設計。在我國《地鐵設計規范》條例中，我們可以發現這樣的內容：它明確規定地鐵弱電系統在用電過程中所涉及到的負荷的等級以及蓄電池所需要的備用時間方面不能是完全相同的，而應該表現出較為明顯的差異。通過對其系統的具體分析能夠更為形象的了解其差異所在，對于通信系統、信號系統、FAS系統按照一級負荷供電，而對于FAS系統的負荷供電要求是不低于二級，通信系統的備用時間為四小時、FAS系統的備用時間為一小時、信號系統的備用時間為三十分鐘，而自動售檢票系統對備用時間沒有具體要求。通過對各個系統的備用時間和負荷等級分析后，還應當對UPS進行合理有效的設計，在設計過程中一定要注意把每一個系統的負荷等級和備用時間情況進行統一有效的記錄，對于負荷等級方面的設計來說可以按照一級負荷的要求來展開設計過程，同時備用時間必須要按照各個系統的實際工作運行情況和一些客觀因素的情況分析進行分時切斷[4]。

我國地鐵事業的發展主要體現在各個方面的技術要求，如果要想在地鐵事業上有所突破性的發展就一定要對各個系統進行完備，并且了解各個系統的負荷等級和備用時間，能夠在一定程度上對地鐵弱電系統集中UPS設計有著很大的促進作用，在對各個系統的負荷等級和備用時間進行了解后，針對于電容量方面也應當綜合考慮，針對于電容量方面的情況進行有效分析，綜合監控系統中往往只包含了車站級設備，因此BAS和FAS需要分別進行單獨的運算，其備用時間也可以和FAS一致。乘客資訊系統和自動售檢票系統的備用時間是根據平常的工作經驗進行規定的，閘機備用時間按完成一次操作計算。在我國各地的地鐵建設中對信號系統納入弱電集中UPS供電存在著不同的要求，當信號系統不納入地鐵弱電系統中的集中UPS時，要想較好的實現集中UPS的容量大約只需要大約120KVA，而對于信號系統的容量則可以另外進行具體計算。所以通過對于我國地鐵針弱電系統集中UPS設計用電的研究過程之后，能夠更加直觀的了解我國地鐵在對弱電系統集中UPS進行設計時的技術要求和各方面的控制管理，為我國地鐵事業的可持續性發展做基礎并促進我國科技的進步和經濟的飛速提升[5]。

四、針對于對地鐵弱電系統集中UPS的設計方案的分析

通過對于地鐵系統UPS的整合以及用電情況進行具體分析后，在地鐵弱電系統中合理的運用集中UPS進行不間斷電力供應就成為了一種較為可行的方案，所以通過對地鐵弱電系統集中UPS的設計方案能夠更好地促進集中UPS在實際運營中的效率。在進行設計時，一定多方面考慮，需要從實際情況出發設計方案，進行有針對性的研究。首先，我們在這個過程中必須要做好對每一個子系統進行綜合分析的工作，其中主要包括對用電過程中的位置、用電容量、蓄電池的備用時間情況等的總和分析，通過全面的考慮后才能夠使方案順利進行，其次，還應遵循相應的原則性問題，其中主要包括對各個系統的備用時間在配電柜實現對各個系統用電有效的分時切斷。第二由于地鐵弱電系統中的子系統在進行工作時都是相對比較獨立的，所以在設計時應當合理的運用分回路的方式進行各個子系統的供電，例如專用通信系統和公用通信系統都采用的是分回路供電。第三，通過對供電方式的了解后，針對于每一個子系統的供電過程都用使用每回路三相，在地鐵的整個系統中，每一個子系統都需要進行二次配電，因為在通過子系統的二次配電以后更夠保障三相中的負荷保持平衡。第四，要進行對蓄電池容量的計算，然后再確定電池和電池柜的數量。最后，地鐵弱電系統集中UPS的容量相對來說比較大，所以電池柜的體積相對來說也比較大，也正是由于這種原因集中UPS適合單獨設置電源室并且提出荷載要求[6]。上述就是對地鐵弱電系統集中UPS的設計方案需要注意的五個關鍵點，再通過相關技術的實施將有效促進地鐵事業的發展。

此外，我們還應該充分認識到信號系統是不同于其他系統的，它往往具有自身獨特的發展特點。因此，當對其進行設計時，我們沒有必要把信號系統考慮到整體系統之內對其進行研究分析。除信號系統之外，所有系統的總電容量大約在120KVA左右，研究之后我們就可以將信號系統進行適當的組合并且使之實現恰當的冗余，所以我們在工作過程中就可以選擇容量為120KVA的在線式UPS，并且按照一級負荷的要求來進行供電。然后在配電的回路的過程之中采用時間繼電器來對各個整個系統的備用時間來進行分時切斷。對相關方案進行完善以后還用當在配電柜預留備用回路，將設計中的全線各站弱電集中UPS納入到控制中心的UPS維護工作站進行統一管理，從而有效的實現UPS的遠程監控。除了以上的方案流程外，還應當注意電容的計算，保證準確性，其次，對電量計算時要將所有負載相加，對UPS進行適當折算，通過這種手段的處理能夠在一定程度上避免電容量過大而產生效率的降低[7]。

總結：通過對地鐵弱電系統中運用的集中UPS的分析了解，能夠在一定程度上對我國的地鐵事業的發展起著很大的促進作用，同時，通過對集中UPS的主要功能了解后，其優點有很多，它還可以有效地解決各個系統之間分設UPS所產生的運用維護管理的不便，它不僅僅能夠有效地提升運用管理效率還能夠實現遠程控制和實時維護，這對實現我國地鐵事業的可持續性發展有著基本保障。我國以后的地鐵建設中一定會以采用弱電集中UPS供電為主要供電方式，這是社會發展的必然趨勢，也是實現地鐵建設的主要技術手段，我相信通過我國科研技術人員的共同努力，在不久的將來，集中UPS供電將會取得更為全面的發展，而我國在該領域的發展也將會取得較大的進展。

參考文獻：

[1]張紀軍，周一峰.集中與分散兩種供電方式的比較[J].黑龍江通信技術，2003.

[2]張乃國.UPS供電系統應用手冊[M].北京：電子工業出版社，2003.

[3]北京市地鐵建設UPS電源整合設計指導意見.北京市地鐵建設管理有限公司，2009，3

[4]黃探宇.高可靠性集中熱備份UPS供電系統[J].南京工業大學學報，2002，24（3）.

[5]汪家榮，石俊杰.中、大型UPS蓄電池監測管理和容量配置[J].通信電源技術，2001，（4）.

[6]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.

[7]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.