文/代陽 李瑩瑩

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芻議城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源整合方案

文/代陽1李瑩瑩2

1.沈陽地鐵集團有限公司運營分公司；2.沈陽陸勝航空設備有限公司

在分析城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源分散供給方式存在弊端的基礎上，論述了弱電系統(tǒng)電源整合的范圍并具體給出了三個方案。指出采用弱電綜合UPS集中供電在系統(tǒng)投資、維護管理、節(jié)約資源等方面具有明顯優(yōu)勢。

城市軌道交通；弱電系統(tǒng)；電源整合

1 弱電系統(tǒng)的范疇及重要性

城市軌道交通弱電系統(tǒng)(以下簡稱弱電系統(tǒng)）主要包括通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)(AFC)、火災自動報警系統(tǒng)(FAS)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS),綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)、辦公自動化系統(tǒng)(OA)和屏蔽門系統(tǒng)(PSD)等。它是滿足城市軌道交通行車組織、運營管理的重要系統(tǒng)，它保證列車運行和乘客乘車安全，營造良好乘車環(huán)境；它能降低能源消耗，提高現(xiàn)代化管理水平，改善運營人員的工作條件。

2 弱電系統(tǒng)的供電

弱電系統(tǒng)的供電等級均為一級負荷供電，各系統(tǒng)由動力照明系統(tǒng)從變電所引接雙電源、雙回線路的交流電源至各弱電系統(tǒng)交流配電屏，末端自動切換，當使用中的一路出現(xiàn)故障時，應能自動切換至另一路。

弱電系統(tǒng)對供電質(zhì)量和供電可靠性要求較高，還需配備應急后備供電電源，在供電系統(tǒng)發(fā)生故障失電時，保證在一定時間內(nèi)弱電系統(tǒng)設備能正常工作。

3 UPS分散供電方式的優(yōu)勢與弊端

目前，國內(nèi)各城市軌道交通的通信、信號、綜合監(jiān)控、火災自動報警、環(huán)境與設備監(jiān)控、自動售檢票、門禁、自動滅火、屏蔽門等弱電系統(tǒng)基本上均各自獨立設置連續(xù)不間斷電源(UPS)，采用分散供電的方式。

3.1在線式UPS供電的優(yōu)勢

在常規(guī)配置方案中，各弱電系統(tǒng)一般都分別獨立設置后備電源，通常采用在線式UPS供電，將末端自動切換后的電源配送到在線UPS輸入端。在線式UPS電源不僅能提供持續(xù)的電源供應，還具有對電源進行穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁射頻干擾、防比電壓的浪涌和下陷等功能;在由正常供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時，其轉(zhuǎn)換時間為零。

3.2在線式UPS供電的弊端

隨著軌道交通建設與運營管理的不斷完善，分散設置的UPS的各種弊端也日漸凸顯出來，主要表現(xiàn)在:

(1)各弱電系統(tǒng)的UPS分別招標，配置的UPS品牌也不同，不利于資源共享和備品備件的采購，造成運營維護工作量大、蓄電池維護困難等問題。

(2)各弱電系統(tǒng)的保守設計造成單個系統(tǒng)UPS的設計容量較實際負載大很多，在設備配置上存在一定的浪費，但其又不能實現(xiàn)冗余備用，使得建設投資大、運營維修成本高。

（3）UPS實際負載較低(20%--40%）, UPS長期處于低負載工作狀態(tài)，對UPS設備壽命會產(chǎn)生不良影響;

為解決上述問題，避免分散式UPS的弊端，有必要將同一車站、車輛段、控制中心各弱電系統(tǒng)的UPS進行整合，綜合考慮設備容量及安裝面積，對UPS進行統(tǒng)一管理、監(jiān)控、運營維護及保養(yǎng)。將弱電系統(tǒng)的供電方式將由傳統(tǒng)的UPS分散供電方式向UPS集中供電方式轉(zhuǎn)變，將弱電系統(tǒng)的電源進行合理整合。

4 整合范圍

目前地鐵內(nèi)設置UPS裝置的系統(tǒng)有通信、信號、綜合監(jiān)控、屏蔽門等。車站還設置有變電所自用電系統(tǒng)和應急照明電源系統(tǒng)。它們都屬于重要的弱電系統(tǒng)，但它們的作用卻有所區(qū)別。如果所有弱電系統(tǒng)共用一套集中式UPS供電設備，一旦電源設備自身發(fā)生故障，或由于某一弱電系統(tǒng)故障引起UPS電源系統(tǒng)故障，將極大影響各弱電系統(tǒng)的正常工作，致使故障影響變大，無法行車運營。為此，首先應確定將哪些系統(tǒng)的UPS進行整合設置。

變電所自用電負荷包括交流負載與直流負載。直流電源的工作模式為:正常情況下通過允電模塊將交流電轉(zhuǎn)換為直流向負載供電，同時為蓄電池浮允。當一路交流電源失電時自動切換至另一路，仍然通過允電模塊供電，同時為蓄電池浮允;當兩路交流均失電時，蓄電池放電向負載供電。由此可見，變電所自用電系統(tǒng)主要在直流自用電系統(tǒng)，它與UPS方案有較大的不同。因此，變電所自用電系統(tǒng)需要單獨設置，不能納入UPS整合系統(tǒng)中。

信號系統(tǒng)由行車指揮和列車運行控制設備組成，可滿足軌道交通行車組織和運營管理的需要，保證列車的運行安全，凡涉及行車安全的設備必須滿足故障安全原則，可見對信號系統(tǒng)具有高可靠性和高可用性的要求。

FAS由火災報警裝置、消防控制設備及其他具有輔助功能的裝置組成，可直接操作聯(lián)動控制消防設施和防煙、排煙系統(tǒng)設備，或通過BAS關動控制防煙、排煙系統(tǒng)設備。

其它弱電系統(tǒng)的用電需求均相同，具備整合可能。

綜合以上因素，建議應用于地鐵內(nèi)的弱電綜合UPS系統(tǒng)的整合范圍為:通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)和屏蔽門控制系統(tǒng)(不含屏蔽門驅(qū)動系統(tǒng))，采用UPS集中供電方式。

5 系統(tǒng)方案設計

UPS整合前，雖然各系統(tǒng)分開設置UPS存在眾多弊端，但分散設置的UPS問能夠做到互不影響，某個系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，并不影響其它系統(tǒng)的工作，風險分散在各系統(tǒng)上。UPS整合后，將分散的各子系統(tǒng)風險集于一身，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，則會影響一大片，因此系統(tǒng)的可靠性顯得尤為重要。目前，比較可行的整合方案有以下幾種。

方案1:單機單母線方案。方案2:雙機雙母線方案。方案3:雙機單母線1+ 1冗余方案。

6 結(jié)語

采用弱電綜合UPS集中供電在系統(tǒng)投資、維護管理、節(jié)約資源等方面具有明顯優(yōu)勢。隨著UPS質(zhì)量的不斷提高，綜合UPS的應用越來越廣泛。

[1]王衛(wèi)東.城市軌道交通弱電系統(tǒng)電源整合方案的探討[J].電氣化鐵道，2006.

[2]趙美君.地鐵車站弱電系統(tǒng)集中UPS供電分析[J].電源技術應用，2007.

代陽（1983—）女，遼寧省沈陽市人，沈陽地鐵集團有限公司運營分公司值班站長，學士學位，主要從事地鐵運營管理工作。

李瑩瑩（1982—）女，遼寧省沈陽市人，沈陽陸勝航空設備有限公司技術員，學士學位，主要從事圖紙更改，文件整理等工作。