地铁弱电系统集中UPS设计研究

于韶洁

【摘 要】随着城市地铁的不断发展，弱电系统在地铁中的应用也越来越广泛，很多设备的供电都属于一级或二级负荷，对电源的可靠性要求相对较高，需要运用UPS。本文便主要分析地铁弱电系统集中UPS供电的整合设计，并研究了系统的用电特点，着重论述对地铁中多个系统的集中UPS整合设计方案，以期可以对相关领域的研究提供一些借鉴。

【关键词】地铁 弱电系统 UPS

在地铁运行与发展的初期，其弱电系统只有信号与通信两种，无论在设计上，还是在管理上，都相对容易。但随着科学技术的不断发展以及人们对地铁要求的日益提高，现阶段的地铁弱电系统所包含的内容越来越多，除了信号与通信两个系统以外，还包含AFC系统、ISCS系统、ISDS系统、PIS系统等，这些系统都需要利用UPS进行供电。但如果在每个系统中都装置UPS，不仅会使整个地铁的电容量增大，还会导致供电设计的偏差，所以，需要对这些系统进行集中的UPS设计。

1地铁系统UPS整合分析

当前地铁中的弱电系统较多，在运行过程中，管理相对分散，因此，在对地铁弱电系统进行集中UPS设计的过程中，需要以系统的运营管理模式以及安全性等因素为基础，进行有针对性的分析，从而将系统的整合范围确定下来。

通信系统主要由三个部分组成，分别为专用、公用以及警用，在UPS整合设计的过程中，可以将前两者的传输子系统加入到集中UPS中，警用系统则仍然由公安部门进行管理。信号系统中所包含的设备较多，其中车载设备与转辙机可以不加入到集中UPS中，但信号系统与地铁的行车安全密切相关，所以，在对其进行设计的过程中，需要在供电范围与供电方式上与专业部门协商[1]。ISCS系统中，除了SCADA系统以外，其他都可以加入到集中UPS中。AFC系统、ISDS系统以及PIS系统等，其核心设备都属于IT设备，所以，在对这些系统进行设计的过程中，需要充分考虑容量问题以及备用时间。

因此，地铁中的弱电系统在负载方面的类型大致相同，从技术的角度来看，都能够运用集中UPS的方式，进行统一供电，但在实际设计时，需要以实际情况为依托，根据地方性的系统运营维护模式与安全性要求来设计。

2地铁弱电系统用电分析

根据《地铁设计规范》规定，地铁中的弱电系统在用电过程中的负荷等级与蓄电池所需的备用时间是存在差异的，如对于通信系统来说，其供电负荷等级为一级负荷，备用时间不少于2小时；FAS系统虽然也是一级负荷，但备用时间为1小时；信号系统同样为一级负荷，备用时间为半小时；AFC系统的供电负荷等级为一级或二级，且不要求备用时间。所以，在设计集中UPS的过程中，需要将各个系统的负荷等级与备用时间进行统一，可以按照一级负荷进行设计，电池的备用时间方面，可以根据实际情况进行分时切断[2]。

在用电容量方面，ISCS系统只包含车站级设备，BAS与FAS需要单独进行计算，其备用时间可以与FAS一致。PIS系统与AFC系统，在确定备用时间的过程中，需要以工程经验为依托，闸机根据一次操作的完成时间进行计算[3]。因为由于地铁的建设方的不同，在将信号系统加入到集中UPS的过程中，会有不同的要求，所以，如果将信号系统排除，则集中UPS的容量大约为102KVA，信号系统可以另行计算。

3地铁弱电系统集中UPS设计

由上述分析可以明确，在地铁的弱电系统中，运用集中UPS进行供电是具备一定可行性的，在实际设计过程中，需要以实际情况为依托，进行有针对性的设计。设计时需要全面考虑系统中的每一个子系统，包括用电过程中的位置、容量以及蓄电池的备用时间，遵循以下几方面原则：第一，根据系统备用时间的不同，在配电柜的设计过程中，需要能够对每个系统实现用电的分时切断；第二，如果系统中的子系统都相对独立，那么可以运用分回路的方式来实现供电；第三，该供电方式在对每个系统进行供电的过程中，所运用的方法为每回路三相，在整体系统中，每个子系统都需要对其进行二次配电，从而确保三相中的负载保持平衡；第四，对蓄电池容量进行仔细严密的计算，最终将电池与电池柜数量确定下来；第五，集中UPS一般情况下会有很大的容量，所以，UPS柜的重量也会随之增加，电源室需要单独设置，并提出详细的荷载要求[4]。

由于信号系统的特殊性，在设计过程中，可以先不将信号系统考虑进整体系统中，其余所有系统的总电容量约为102KVA，再考虑到信号系统，需要组合并考虑适当冗余，因此可以运用120KVA的在线式UPS，依照一级负荷的方式进行供电，通过将时间继电器放入到配电回路中的方式，来完成对每个系统备用时间的分时切断。除此之外，配电柜中还需要设计备用回路，从而保证在增加新设备时也可以实现正常供电。在对集中UPS进行设计的过程中，地铁中的所有弱电系统都可以在集中UPS下实现控制，通过工作站进行统一管理，从而确保对整个地铁系统的远程监控与实时维护。

另外，在工程的实际设计过程中，还需要注意以下两方面：第一，在对电容量进行计算时，一定要严格准确，不能额外添加裕量；第二，在对用电量进行计算时，需要将所有设备的负载相加，之后以工程经验为基础，对UPS进行适当折算，以避免因容量过大而降低效率。

4结语

综上所述，在地铁弱电系统中运用集中UPS，不仅可以在很大程度上提升系统的运用管理效率，还能够实现对系统的远程监控与实时维护。另外，相比于分设UPS的供电方法。集中UPS在用电容量方面相对较小，所以，用电负荷要求也相对较低，符合节能环保要求，有很大的应用前景。

参考文献：

[1]张文涧.城市轨道交通弱电系统电源建设及运营管理问题探讨[J].机电工程技术，2013，07：183—186.

[2]周悦.集中式不间断电源在城市轨道交通应用中的关键因素及对策分析[J].城市轨道交通研究，2013，08：44—48.

[3]孙瑶.上海市轨道交通2号线东延伸段工程弱电UPS整合技术的设计研究[J].铁道标准设计，2010，04：106—109.

[4]王喜军，王小飞.地铁信号系统电源设计方案及相关故障应对办法研究[J].铁道通信信号，2012，07：19—22.