西安地铁电源集中监控可行性研究

杜更哲

【摘要】 西安地铁弱电系统，均配备有高可靠性的UPS进行不间断供电。目前各系统UPS电源都是独立配置，分散监控。这样造成了车站地下资源的浪费和设备重复投入，也无法实现实时监控。如果利用现有监控系统，对这些电源设备进行适当的整合，集中监控，就可以达到UPS的资源共享、增加设备运行可靠程度，降低维护工作量、压缩机房面积的目的。

【关键词】 地铁 UPS电源 集中监控 综合监控

一、 西安地铁目前UPS电源监控的现状

在西安地铁弱电系统，大多电源等级为一级负荷，这些弱电系统工作电压为380/220V，同时为了保证供电质量和供电连续性，都配备有UPS 进行不间断供电。

目前它们是分散、各自独立配置UPS，即根据各系统用电需求配置不同容量的UPS，独立配置监控。这种供电方式在一定程度上造成车站系统电源设备品牌多、配件种类多、网管多、专业性维护差、UPS 电源容量利用率低。

这种监控方式，UPS各自配备有的独立的监控终端，在日常维护、巡检当中，由工班员工每天逐站巡视一次，这样既造成了人力资源浪费，也无法做到实时监控。

另外，由于车站各弱电系统电源室单独设置，造成车站的电源设备用房总面积较大。

下文，讨论利用西安地铁现有综合监控平台，对车站弱电系统电源设备进行整合，从而实现UPS电源的资源共享、集中监控，降低维护工作量、简化工作程序、压缩机房面积。

二、 电源集中监控的范围和方式

西安地铁弱电系统主要包括通信系统、综合监控系统（含环境监控）、火灾自动报警系统（FAS）、自动售检票系统（AFC）等。屏蔽门系统的控制系统部分、这些一级负荷的弱电系统工作电压为380/220V，均配備有独立的UPS电源，可以纳入集中监控的范围。

这些电源系统为不间断供电系统，若以综合监控为核心进行集中监控整合，那么由供电专业引入两路独立交流380V市电电源，引至控制中心、各车站的综合监控电源室内。

综合监控电源室内，UPS均采用在线式，电源装置包含整流器、逆变器、蓄电池、智能控制单元及馈线智能配电柜。正常工作时，外供市电电源经过UPS 主机整流、逆变后为各个系统供电，当低压外电源失电时，由蓄电池电源经逆变后为各负载供电。UPS装置故障时自动切换到旁路开关，由低压380V 外供电源直接供电。因为UPS按一级负荷供电的，所以UPS集中设置一套或者两套或多套，以及设计方式，在这里本文不予讨论，但这并不妨碍集中监控这种方式的实现。

车站集中借用综合监控的监控节点终端，通过综合监控网络，由控制中心调度集中监控。

三、 西安地铁综合监控系统符合对UPS集中监控的硬件要求

西安地铁一、二、三号线共用一个运营中心，通过综合监控系统对各个机电、弱电、电力监控、火灾报警等系统进行监控。

（一） 综合监控系统全面覆盖UPS需要集中监控的范围

综合监控系统的监控形式有集成和互两种形式。集成系统有：电力监控系统（PSCADA）；环境与设备监控系统（BAS）。互联系统有：信号系统（SIG）；自动售检票系统（AFC）；广播系统（PA）；闭路电视监视系统（CCTV）；乘客信息系统（PIS）；综合网络管理系统；时钟系统（CLK）。因此，综合监控系统全面覆盖前面提到的UPS需要集中监控的范围。

（二） 西安地铁综合监控系统的网络结构特征易于实现对全线UPS的监控

综合监控系统在控制中心设置有中央监控系统，在所有车站设置车站级综合监控系统，并且把车辆段、主变电站作为一个特殊站点考虑。在车站级，综合监控系统监控和互联各系统，从而对中央级和站级UPS电源系统的监控易于实现。

（三） 西安地铁的综合监控系统控硬件设置的可扩展性、可维护性符合对UPS监控要求

西安地铁的综合监控系统采用了模块化设计，为系统的扩展预留一定的硬件提供了硬件的条件，所以为综合监控系统监控集成UPS提供了充足的可扩展的硬件基础。

西安地铁的综合监控系统的服务器、交换机、通信前端处理器等关键设备采用冗余配置来保证系统的可靠性，在任何网络设备，包括工作站、服务器、交换机、控制器等，如果发生单点故障，并不应影响整改综合监控系统的正常工作。系统的维护策略是只需通过很少的调整和预防性维护、维修，系统设置有测试点及诊断措施，这些都保证了系统在集成UPS监控系统后的可维护性。

四、 西安地铁综合监控系统软件平台，经升级后符合对UPS集中监控的软件要求

（一） 综合监控系统软件平台经过升级后，可以实现对不同品牌、不同型号、不同软件平台的UPS跨平台监控支持。

西安地铁综合监控各站级监控平台是以WEB方式，独立设置的，这一点符合对UPS进行网络能源监控的要求。其底层系统开发是基于JAVA的，软件平台经过升级后，可以实现Windows、Linux、HP-UX、Sun Solaris、IBM AIX 等多种平台的跨平台支持。所以，综合监控的电源监控系统能实现监控大多数主流UPS厂家的产品，比如艾默生网络能源公司研发的iTrust 系列，Nxa系列的 UPS，HiPulse系列UPS；APC的Smart-UPS系列等。使不同厂家生产的UPS在同一个监控平台下监控和维护管理。

（二） 对网络管理及软件平台监控参数的升级要求

西安地铁综合监控系统具备独立的网络管理系统。该网络管理系统实时地显示和记录综合监控系统监控范围内故障发生的起止时间、内容和地点，且伴有声光报警。

对UPS的网络监控和管理功能，应该实时监控全部电气参数、历史事件、操作记录等，容量应该达到半年存储的标准。显示应该多样化，应该适当包含柱状图，码表盘等显示模式，清晰明显。对于重要的报警信息，应当以显著的弹出框图显示。对历史数据，应当有单独的历史数据记录，对于监控数据的变化，应当以图表来显示。故障记录分析功能应具备，可查询打印各时间段输入输出电气参数的变化曲线存储分析功能，可细微的变化进行分析，查找电网或UPS故障的原因。这些软件参数特征，西安地铁的综合监控系统已经包含其中大部分功能，只需少量参数的添加、升级，即可满足要求。

（三） 对UPS工作的环境的监控

要保证UPS运行的工况稳定，就要求对UPS工作的环境进行监控。综合监控网络设置有防火墙，和外界网络实现物理的隔离。所以可以把UPS机房温湿度、红外、门禁、水浸等多路环境量的信号适配器接入的集中监控和处理，以实现对站级UPS室环境的监控。

五、 总结

总的来说，综合监控系统对UPS电源的监控范围，全面覆盖所要监控的弱电系统，硬件条件符合通过集成系统、互联实现对中央级、站点级UPS的监控要求；软件平台也符合对UPS进行监控的要求。因此，西安地铁的综合监控系统对弱电系统UPS实现实时监控是可行的。

[参考文献]

[1] 地铁设计规范GB50157-2003，中华人民共和国建设部，2003年8月1日第158号