轨道交通整合UPS系统浅析

摘要：电子设备应用技术与制造工艺的持续发展使得先进的控制技术与大容量电源系统能够在电力与通信系统中成熟运用。本文将对轨道交通整合UPS系统的必要性进行概述，研究轨道交通站和UPS系统的方案并进行方案对比。

关键词：轨道交通;UPS;直流电源

引言：目前，先进的控制技术与电源系统为国内各交通轨道工程有效整合电源系统创造了有利条件与充足的技术支持。基于此，对于轨道交通UPS系统整合的研究有着重要意义。

一、轨道交通整合UPS系统的必要性

现阶段，国内城市轨道交通的弱电系统庞大，设备种类较多，例如，变电直流操作电源、事故照明、火灾自动报警、屏蔽门、自动售检票、设备监控系统、信号设备、通信设备等要求较高的供电可靠性与供电质量。在供电系统出现故障时，应配置有后备紧急供电电源，可在一定时间内处理故障并提供紧急用电。

在传统的交通轨道工程中，施工团队会分别设置弱电系统的后备电源，进而确保各弱电系统都具有相对可靠的后备供电电源;分开设置各弱电系统的后备电源能够确保各弱电系统自行管理配电设备，能够有效避免因系统单机故障导致整个弱电系统的瘫痪。独立设置弱电系统的后备电源会需要用到大量蓄电池与配电柜，重复配置电源柜，产生较多的电源室、设备维护人员、较高的投资，同时也需要占据较大的土地面积。

二、轨道交通整合UPS系统的方案

（一）方案目的

轨道交通工程整合UPS系统的目的在于以下几方面：第一，整合各电源系统的充电装置与蓄电池装置，对各电源系统的充电装置与蓄电池装置进行集中布置，方便后续统一管理并维护电源系统。第二，通过对各电源系统的集中布置，在一定程度上减少电源系统设备的用地面积，有效降低车站的工程造价。第三，通过对电源系统充电装置与蓄电池硬件的有效整合，避免重复配置蓄电池，共享项目资源，节约设备投资。第四，统一选择电源品牌，方便后续的设备招标工作。

（二）UPS电源整合方式

轨道交通的UPS整合电源分别设置两套含有蓄电池逆变器、整流器的电源装置以及智能配电柜、智能控制电源、负载同步控制器。当系统正常运转时，UPS装置实现整流并逆变，借助两套系统设备均分电流，为各系统提供相同的高质量电源。当UPS装置的母联隔离开关处于正常时，该装置设备投入运转状态;当失去市电时，轨道交通的UPS装置逆变电池储

存能量，为各系统提供相同的高质量电源;当轨道交通的其中一套UPS装置发生故障时，由另一套UPS装置为各电源系统提供稳定供电;如果出现极端情况，轨道交通工程的两套UPS装置均发生故障。则通过。静态旁路。将事件传递给各电源系统，提供稳定高质量的电源。若需要临时清扫母线或更换维护开关时。应将母联开关分开，对各段母线进行分别维护与打扫。依照传统的设计过程，运营单位需要定期清扫供电设备，并在清扫期间初步核查供电设备;而整合后的UPS的装置能够充分满足传统的设计流程，与此同时，整合后UPS能够大大节约项目土地面积。

（三）直流电源整合方式

直流电源整合方式将蓄电池组与直流电充电模块进行有效整合，为站台、自动售检票、火灾自动报警、综合监控、信号设备、通信设备、变电所提供不停电电源。该种方式相比于分散设置方式，能够将蓄电池、充电模块、高频开关集中设置，便于统一维护各系统的蓄电池，方便轨道交通管理单位设置专业维修小组，增强维护质量[1]。与此同时，该种整合方式能够降低各系统的蓄电池容量，避免重复配置硬件，缩小占地面积;相比国内现行的电源整合系统具有先进性;但由于火灾报警、综合监控、信号设备、通信设备等弱电系统所需的电源制式较为特殊，需要为上述用电系统配置单独的逆变器，考虑到用电系统电源可靠性因素，各电源系统设置不含有蓄电池的UPS装置。

直流电整合系统的运转方式为：第一，在正常条件下，轨道交通的各弱电系统会借助两路电源实施供电。第二，若轨道交通各弱电系统的全部交流电源都出现故障、失去电力时，会由各弱电系统配备的蓄电池提供后备稳定电源，在蓄电池运转同时记录用电时间并依照各弱电系统的后备时间的不同，依次切掉系统负载。相比于UPS电源整合模式，直流电整合系统能够更进一步缩小电源整合室的占地面积，降低工程造价。

三、方案对比

将两种整合方案相比较可以发现，两种方案都具有一定的缺点。直流电整合方式的缺点在于：精度不如UPS电源系统，无法为信号设备，通信设备提供以网络设备、计算机设备为核心的稳定供电，只能作为各电源系统的后备电源;UPS电源系统具有较弱的抗电流冲击力，主要为感性冲击负载，无法适用于直流冲击负载电源系统。与此同时，UPS电源系统具有较高的输出精度，能够输出稳定的交流电源，更适用于为网络与计算机设备提供电源[2]。

在性能方面，直流电整合模式具有较高的可维护性、可靠性，能够有效解决冗余配置与蓄电池集中维护问题;其可实施性也较强，国内的大部分传统直流厂家具备整合直流电系统的能力。UPS电源系统具有较高的可维护性与可靠性、设备较少、集成度较高，能够在总投资不变的条件下处理冗余摄配置问题。相比之下，直流整合电源具有较好的经济性，整套系统和成本大约为175万，只占约40平方米的土地面积，而UPS电源整合系统的成本较高为250万，需要占据90平方米的土地面积。

四、结论

综上所述，轨道交通UPS整合系统具有一定必要性，具体的整合方案主要为UPS电源整合模式与直流电源整合模式，两者都具备较强的可维护性、可靠性、可实施性以及一定的经济性，能够提升轨道交通工程质量，降低土地占用面积，减少工程造价，提高十业主的经济效益。

参考文献：

[1] 杨飞.高压直流供电系统取代UPS供电系统研究[J].建材与装饰，2020，（13）：231，233.

[2] 張宁.城市轨道交通UPS集中供电系统技术与应用分析[J].电子测试，2019，（24）：123-124，23.

作者简介：

胡晓伟（1991-），男，籍贯：内蒙古呼和浩特，职称和学历：助理工程师本科，研究方向或专业：交通运输。