摘要:当今社会经济的不断发展,促使城市轨道交通工程数量的不断增多。因此,信号系统作为城市轨道交通列车运行的指挥系统,为列车运营的安全性、舒适性以及准点性提供强有力的保障。从运营、安全角度考虑,信号系统的正常平稳运行远比其他系统重要。因此,为实现信号设备的持续、稳定运行,其电源系统需要提供稳定、安全以及优质的电能。
关键词:城市轨道交通;信号UPS电源;方案
引言
不间断电源设备(UPS)作为城市轨道交通设备系统的重要组成部分,可以持续进行高质量供电。集中UPS电源系统具有过载能力强、设备布置集中、占地面积小、利于运营管理和节能降耗、综合投资和维护成本低、技术优势显著等优点,被城市轨道交通广泛应用并已成为UPS电源系统的重要发展方向。论文对城市轨道交通集中UPS电源系统的设计方案和应用进行分析和总结。
1UPS电源的相关内容
UPS电源系统,是一个独立电源系统,可以看作是一个蓄电系统。其中包含了蓄电池、逆变器及其开关等设备。UPS电源在运行过程中,具有安全性,整体上来说比较稳定。以避免因电压不稳而造成的停电问题,能够为计算机信息系统提供不间断的运行电力。当前的UPS电源,可以分为三种类型:第一种类型是被动后备式。这种类型的UPS电源,在造价成本上并不高,价格偏低,结构不复杂,主要适用于家用计算机中;第二种类型是在线互动式。这种类型的UPS电源,结构简单,在安装和使用上都比较便捷,而且所需要花费的成本不高,若是出现故障,维修的费用也比较低。另外,其在稳定性上比较好,基本能够满足消费者的需求,但容易受到干扰;第三种类型是双变换式。这种类型的UPS电源,是最为常用的一种,其具有较好的性能,强大的功能,而且能够对系统中的数据记性备份。
2电源设备工作原理
电源设备的输入来自供电专业配置的两路独立的市电,经过信号配电盘,送至信号电源屏,再由内部的Y型切换装置,进行输入总配电。然后送至UPS,再经UPS输出到电源屏进行各路交/直流输出的分配和检测。电源系统不仅能提供列车自动控制(ATC)系统及其子系统计算机用的电源,还可以为信号机、转辙机、计轴、继电器、站间联系等设备提供电源。UPS电源系统供电单元通常采用
3种方案:第一种是单机UPS结合稳压器供电方案,其外电网的两路独立市电作为输入,经过电源屏切换单元切换后,送至UPS,再输入到稳压器,稳压器输出给各种负载单元,常用于非集中站、培训中心、试车线等站点。第二种是UPS并机方案,外电网两路独立的输入电源,经过电源屏切换单元切换后,分别送至两台UPS,再由UPS向电源屏供电,输出稳定纯净的电流。两台UPS分别设置两条独立的输出母线,两条母线通过交/直流电源模块输出给负载供电。常用于联锁设备集中站、车辆段信号设备室、控制中心等站点。第三种则是双UPS双母线方案,两路市电独立输入,经两套独立切换单元,分别向各主、备用电源模块及两台UPS供电。两路外电源通过两套进线的双电源切换装置,可进行手动、自动切换,两台UPS相互独立,任意一台UPS故障,不影响另一台正常工作,保证后端服务器负载供电始终正常输出。此项方案的供电稳定性最优,但涉及既有电源屏改造,实施难度大,施工周期长,因此目前苏州轨道交通2号线暂未使用此项方案。
3UPS电源系统设置方案
3.1系统整合范围
城市轨道交通设备系统负荷在车站及控制中心分布相对集中,可采用集中设置UPS方案,车辆段的停车场由于负荷分散,供电范围大,不适合设置集中UPS。根据地铁设备负荷分级和供电要求,专用通信系统设备、BAS设备、FAS设备同为一级负荷中特别重要负荷,须设置一套集中UPS,综合监控系统设备、门禁系统设备、AFC系统设备、PIS、供电可视化接地系统主机、环控柜等一级负荷采用另一套集中UPS电源系统供电。为保证信号系统设备的安全独立性、民用通信和公安通信系统设备的维护便利,宜各自设置UPS。变电所由于存在冲击负荷(随机5s),独立设置交直流一体化电源。屏蔽门系统主要为非线性负载,独立设置后备电源。应急照明系统对供电质量要求低,设置EPS供电。
3.2系统设置方案
国内城市轨道交通集中UPS电源系统常用方案有三种:UPS单机系统、并机冗余系统和并机双总线系统。(1)UPS单机系统。UPS单机系统方案由单UPS和单蓄电池组构成。当一路进线故障,由ATS切换到另一路进线电源供电。两路进线或整流器故障时由蓄电池组经逆变器供电,并通过分时下电功能满足各专业后备时间需求。当逆变器或智能控制单元故障则切换至静态旁路维持供电。单机系统结构简单,维护方便,可靠性低,电源系统故障影响面较大。深圳、南宁、长春、成都等城市轨道交通线路采用单机系统方案。(2)并机冗余系统。并机冗余系统方案采用双UPS和双蓄电池组,为避免压差形成环流,影响蓄电池寿命,两组蓄电池间不设开关,各自承担50%负载后备时间供电。并机冗余系统电源方案运行方式比较复杂,当一路进线故障,由ATS切换到另一路进线电源供电,两路进线电源均故障,由蓄电池组经逆变器供电;当其一UPS逆变器故障,由另一UPS承担全部负荷供电,若过载则切换到静态旁路;当其一UPS整流器故障,则故障UPS先通过蓄电池组放电,放电结束后,由另一UPS承担全部负荷供电,若过载则切换到静态旁路;当两台UPS逆变器均故障、两套智能控制单元均故障或其一UPS逆变器故障,另一UPS整流器故障时,切换至静态旁路维持供电;当UPS整流器均故障,则蓄电池组供电,放电结束切换至静态旁路维持供电。并机
冗余系统方案相对单机方案供电可靠、造价高。(3)并机双总线系统。并机双总线系统供电方案系统复杂,UPS相互独立,可靠性极高,造价高,适用于大型数据中心等关键场所。轨道交通行业中上海、广州部分地铁线路采用过此方式,运行方式与单机系统类似,详细过程不再赘述。
4UPS电源的应用效果
UPS电源新技术,在实际生活中的应用,起到了良好的效果。以轨道交通通信系统中的UPS电源应用为例。其为轨道交通通信系统,提供了不间断的电力,保障了通信系统的正常运行。应用UPS电源新技术,能够解决通信系统电池出现的停电现象,可延长电池的使用寿命,有效的控制好系统电池的环境温度。可对轨道交通通信系统实施远程控制和监督工作,确保UPS电源的正常运行,当其发生故障的时候,能及时发现,并且获取故障原因数据,以尽快处理和修复。这不仅加快了UPS电源的维修速度,还减少了运营成本,为轨道交通通信系统的正常运行提供了可靠保障。
结语
信号系统是保证城市轨道交通秩序井然的核心,是涉及行车安全的关键系统,在任何情况下,信号系统电源的可靠性都至关重要。与此同时,城市轨道交通土建造价与日俱增,在保障行车安全的前提下必须更加合理地配置资源。本文通过对苏州轨道交通2号线信号电源设备结构及属性功能的分析研究,分别针对单机型、并机型UPS以及UPS与稳压器的连接方式,提出信号UPS电源系统优化改造配置方案,配置高品质的电源设备,从而提高信号设备电源供电可靠性,确保现场信号电源设备稳定运行。各地城市轨道交通建设应综合考虑当地的实际情况,然后选择合适的信号供电方案,为日后的正常运行打下良好的基础。
参考文献
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