段皖秦

摘 要：本文通過對(duì)西安地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)所用UPS的研究，通過五個(gè)部分介紹UPS在BAS中的應(yīng)用探討UPS的工作原理、維保模式和故障處理要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：UPS；地鐵；BAS；

中圖分類號(hào)：U231.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shè)備主要為專用通信、民用通信、公安通信、綜合監(jiān)控、BAS、FAS、AFC、屏蔽門、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供不間斷的交流電源供應(yīng)，外供電源正常時(shí)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(tǒng)能繼續(xù)工作等待恢復(fù)正常供電。西安地鐵二號(hào)線主要采用的是梅蘭日蘭GalaxyPW系列和APC的SMART系列UPS設(shè)備供電，UPS電源系統(tǒng)將承擔(dān)全線范圍內(nèi)所有車站、運(yùn)營(yíng)中心、車輛段信號(hào)樓、綜合維修樓、停車場(chǎng)等弱電交流用電設(shè)備的供電。二號(hào)線BAS系統(tǒng)主要采用的是APC的SMART系列的UPS設(shè)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(dòng)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(jī)、10-100KVA的中型機(jī)，100KVA以上的大型機(jī)；按輸出波形分為方波、梯形波、和正弦波；按電池配置分為內(nèi)置式和外置式；按頻率的不同分為高頻機(jī)和工頻機(jī)。

（二）UPS的工作原理：

UPS的工作原理是利用電池化學(xué)能作為后備能量，在市電出現(xiàn)中斷供電等故障時(shí)，不間斷的為用戶設(shè)備提供（交流）電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，一般有整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)、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(shí)由市電直接向負(fù)載供電，當(dāng)市電異?；蚴щ娛牵ㄟ^轉(zhuǎn)換開關(guān)K1切換，改由蓄電池逆變供電。

2、在線互動(dòng)式UPS。

在市電正常時(shí)由市電直接向負(fù)載供電，逆變器和充電器合二為一，實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換，輸出通過變壓器跳變，實(shí)現(xiàn)分段穩(wěn)壓。當(dāng)市電電壓偏低或偏高時(shí)，通過UPS內(nèi)部穩(wěn)壓線路穩(wěn)壓后輸出。

3、在線式UPS。

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

二、APC公司SMART-UPS

西安地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)采用的10KVA及以下容量UPS均用APCSmart系列單進(jìn)單出雙轉(zhuǎn)換在線式（VFI）UPS設(shè)備。

（一）設(shè)備特性：

1、提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)的高可靠電源，保護(hù)數(shù)據(jù)

2、適于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

3、對(duì)可用性要求極高的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集線器等。

4、最佳配套電源

5、UPS與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通訊，即可通過串口、也可通過UPS接口實(shí)現(xiàn)

（二）雙轉(zhuǎn)換在線式UPS結(jié)構(gòu)：

雙轉(zhuǎn)換在線式UPS主要由整流器、逆變器、蓄電池、靜態(tài)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(fù)載。

旁路靜態(tài)開關(guān)：實(shí)現(xiàn)負(fù)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(dāng)主交流電源停電或超限時(shí)，向逆變器電路釋放能量，以對(duì)負(fù)載進(jìn)行后備式的供電。

三、UPS的維護(hù)和保養(yǎng)：

西安地鐵二號(hào)線BAS的UPS采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接到BAS控制器，從而實(shí)現(xiàn)BAS對(duì)UPS的狀態(tài)監(jiān)視和故障報(bào)警。BAS在車站兩端通風(fēng)空調(diào)電控室內(nèi)均設(shè)置UPS，為BAS和智能低壓設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源，為確保UPS穩(wěn)定運(yùn)行，二號(hào)線采取季檢的方式，對(duì)UPS的性能、功能和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

（一）UPS維護(hù)中的安全意識(shí)：

現(xiàn)場(chǎng)的操作人員已經(jīng)接受了安全培訓(xùn)，并有相應(yīng)的安全意識(shí)；帶電時(shí)維護(hù)和測(cè)量的工具必須是安全的；測(cè)量時(shí)使用安全設(shè)備，如手套、護(hù)目鏡、絕緣工具等。

（二）常用工器具：

螺絲批，扳手，數(shù)字式萬用表，紅外線溫度傳感器，電池測(cè)試儀，工作服，絕緣鞋，絕緣手套，護(hù)目鏡等等。

（三）UPS電源系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)：

1、UPS電源主機(jī)對(duì)環(huán)境溫度要求不高，但要求室內(nèi)清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會(huì)引起主機(jī)工作紊亂。儲(chǔ)能蓄電池則對(duì)溫度要求較高，標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為25℃，溫度太低，會(huì)使儲(chǔ)電池容量下降。其放電容量會(huì)隨溫度升高而增加，但壽命降低。西安地鐵二號(hào)線要求檢修人員在平時(shí)的檢修中，需定期清潔電池表面，觀察設(shè)備房溫度。

2、在無外電靠UPS電源系統(tǒng)自行供電時(shí)，應(yīng)避免帶負(fù)載啟動(dòng)UPS電源，應(yīng)先關(guān)斷各負(fù)載，等UPS電源系統(tǒng)起動(dòng)后在開啟負(fù)載。因負(fù)載瞬間供電時(shí)會(huì)有沖擊電池，多負(fù)載的沖擊電流和加上所需的供電電流會(huì)造成UPS電源瞬間過載，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。

3、由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險(xiǎn)，因此裝卸導(dǎo)電聯(lián)接條、輸出線時(shí)應(yīng)有安全保障，工具應(yīng)采用絕緣措施，特別是輸出接點(diǎn)應(yīng)由防觸摸措施，西安地鐵二號(hào)線對(duì)UPS維護(hù)要求在平時(shí)的檢修時(shí)，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(fā)生。

4、在任何情況下，都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和深度放電有關(guān)。放電深度越深、循環(huán)壽命越短，在充電試驗(yàn)中或是放電檢修中，通常放電達(dá)到容量的30%--50%就可以。

（四）UPS電池的安裝要點(diǎn)：

隨著西安地鐵線路不斷增加，UPS的使用數(shù)量也會(huì)大幅度增長(zhǎng)，由于UPS設(shè)備主要使用的是鉛酸蓄電池，在設(shè)備安裝、調(diào)試以及平時(shí)的使用中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、電池應(yīng)安裝在通風(fēng)、散熱、無酸、堿或其他腐蝕性氣體的空間中，嚴(yán)禁安裝在完全密封的環(huán)境中，西安地鐵二號(hào)線設(shè)備房中均設(shè)置有通風(fēng)系統(tǒng)，確保電池處于通風(fēng)環(huán)境中；

2、安裝位置：電池安裝時(shí)應(yīng)盡量與設(shè)備的其他部分隔離，盡量避免直接與印刷電路板鏈接，當(dāng)因設(shè)計(jì)、空間限制或其它任何原因不能達(dá)到此兩項(xiàng)要求時(shí)，至少應(yīng)使電池位于設(shè)備或單板的最下端，以防止電池在意外情況下發(fā)生漏液腐蝕設(shè)備部件或單板。

3、周圍材料：電池安裝空間的內(nèi)表面應(yīng)采用相應(yīng)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(yùn)行息息相關(guān)的故障情況，主要包括逆變時(shí)間短、UPS逆變狀態(tài)與在線狀態(tài)頻繁切換、主機(jī)工作指示燈無規(guī)則閃動(dòng)或全亮、UPS不能啟動(dòng)、市電斷電后UPS不能轉(zhuǎn)到逆變狀態(tài)下工作五種故障類型。

（一）UPS逆變時(shí)間短：達(dá)不到相應(yīng)要求UPS逆變工作時(shí)間和蓄電池的容量有直接關(guān)系?？赡苡幸韵略颍阂皇怯捎谛铍姵厥褂脮r(shí)間過長(zhǎng)（達(dá)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(tài)，沒有定期放電造成的，解決方法是重新調(diào)整充放電參數(shù)；三是安裝時(shí)沒有設(shè)置電池參數(shù)或電池參數(shù)不正確，出現(xiàn)逆變時(shí)間短的問題，解決方法是重新調(diào)整蓄電池包參數(shù)。

（二）UPS逆變狀態(tài)與在線狀態(tài)頻繁切換：可能是市電波動(dòng)造成的。

（三）主機(jī)工作指示燈無規(guī)則閃動(dòng)或全亮：可能是由于PC主機(jī)內(nèi)參數(shù)混亂和漂移造成的，解決方法是重新恢復(fù)出廠參數(shù)。

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

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

五、結(jié)束語

隨著對(duì)地鐵供電系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性的要求越來越高，UPS作為后備電源，在地鐵運(yùn)營(yíng)中起到至關(guān)重要的地位。UPS的保養(yǎng)和維護(hù)直接關(guān)系到地鐵設(shè)備工作的穩(wěn)定性，作為一名地鐵維護(hù)人員，更要重視UPS維護(hù)與保養(yǎng)，不斷積累故障處理的經(jīng)驗(yàn)與方法，提高設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]西安地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書.

[2]西安地鐵二號(hào)線BAS系統(tǒng)培訓(xùn)教程.

[3]APCSMART-UPS操作手冊(cè)