地铁行业UPS供电系统解决方案.doc

地铁行业UPS供电系统解决方案作者： 时间：2010-4-19 13:33:49 摘 要：文章介绍了中通信系统和电源子系统的概况，介绍了绿色电源系统的具体要求，并对特别适合于地铁电源系统的台达UPS的性能特点作了详细介绍。关键词：地铁 通信系统 绿色电源系统 UPS1 城市地铁通信系统概况近年来城市发展迅猛，国内各大城市陆续建设，地铁已经是一些大中型城市不可缺少的交通工具。地铁系统中通信系统是地铁工程运营指挥、企业管理、服务乘客和传递各种信息的网络平台。系统应具有先进性、开放性、可靠性、易扩充性、组网灵活性等特点，能传递语音、数据、图像等各种信息的综合业务数字通信网。通信系统在正常情况下应能保证列车安全高效运营，为乘客提供高质量的出行服务，在异常情况下能迅速转变为供防灾求援和事故处理的指挥通信系统。通信系统的重要性决定了通信系统供电设备的可靠性成为重中之重。由于市电电网中接有各种各样的负载，对电网造成了干扰和污染，恶化了供电质量，影响了负载设备的正常运行，导致服务器的数据丢失等问题的产生，给用户造成了不可估计的损失。UPS供电系统的建设目的，是通过UPS供电系统给机房内用电设备提供高质量、不间断电源，来保证用电设备正常工作。UPS不间断电源系统可以解决数据机房电源断电、电压尖峰、电压浪涌、频率漂移、谐波干扰、过欠压、电压波动及噪声电压等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。一般工程通信系统由以下13个子系统组成：传输系统;专用无线通信系统;公务电话系统;专用电话系统;广播系统;电视监视系统;时钟系统;旅客向导系统;综合布线系统;电源系统;公用传输系统;公用移动通信引入系统;公安、消防无线引入系统。2 地铁工程电源子系统概述为了保证通信设备在主电源中断或波动情况下，通信各子系统仍能可靠地工作，中电源子系统将承担全线范围内所有控制中心、车站、车辆段通信设备的供电。因此对供电系统要求有极高的可靠性，要有连续不断的、高效、安全、可靠的电力供应以保证负载运行。地铁工程电源子系统在控制中心、各车站、车辆段的通信设备室及电池室内分别设置UPS电源设备，免维护电池。控制中心、各车站、车辆段均采用在线式UPS，UPS系统只提供交流220V电源，通信各子系统如采用其它方式电源，由通信各子系统自配的整流装置产生。控制中心、各车站、车辆段的通信设备室均设有电源监控设备，其通信机房的环境参数、电源供应情况、电源设备的运行状态及故障告警信息将通过传输系统送到控制中心统一监测。电源子系统需要的设备有UPS、蓄电池组、动力环境监控系统，交流配电屏、双路电源切换屏、交流配电屏等设备组成。在世界能源和经济危机突显的今天，国家在积极倡导企业节能减排，绿色、节能、环保这些以前人们不太重视的词汇现在已经深入人心，国内很多城市的地铁工程也将打造一条绿色的系统的目标进行建设。3 如何打造地铁的绿色电源系统地铁电源系统一般包括UPS、蓄电池、动力环境集中监控，防雷箱，双路电源切换屏、输入输出配电屏等设备组成。通信电源系统为不间断电源系统，一般由强电引入两路交流380V电源至双路电源切换配电屏，按一级负荷供电给在线式UPS系统。UPS系统提供交流380V电源至通信机房交流配电屏，交流配电屏分配各220V分路至通信机房设备，并提供380V支路至公用传输机房交流配电屏。控制中心、各车站、车辆段的通信机房均设有监控设备，将通信机房的环境参数、电源供应情况、运行状态及故障告警信息将通过传输系统送到控制中心统一监控。电源系统中最核心的设备就是UPS，可以说绿色电源系统的主要因素也就是UPS。那么，UPS具备哪些功能才能称得上是绿色呢?UPS又有哪些绿色的功能适合在地铁电源系统中使用呢?3.1宽广输入电压范围UPS的输入电压范围代表了UPS适应电网的能力，同时电压范围宽广也有着降低用户投资成本，节能环保的作用。用户在对UPS供电系统的投资中，蓄电池往往占有很大的比例，例如地铁电源系统大多为要求后备延时时间在（24）个小时，这样在系统中就需要投入大量的蓄电池。UPS宽广的输入电压范围可以有效的减少电池的充放电次数，延长电池使用寿命，达到节能环保，节省投资的效果。特别是在电网波动较大的环境下，该功能发挥的作用越大。3.2高整机效率的用电量非常大，每年花在电上的费用是非常巨大的，另外，耗电量大也不能符合国家对企业节能减排的要求，所以在选用用电设备时，效率尤为重要，效率的高低是决定设备每年的耗电量有多少的最主要的一项参数，各UPS厂家也在苦心研究如何更高的提升UPS的整机效率以达到节能的效果，以80KVA的UPS为例，大多数设备的效率为92%左右，如果效率可以提升2%，一年可节省约11212度电，这还未算效率提升后设备无功损耗降低，减少发热，空调节省的电。所以在地铁电源系统在选用UPS时，效率是非常重要的一项参数。3.3高输入功率因数、低输入谐波电流绿色的UPS一定要有高输入功率因数，低谐波电流。高输入功率因数，可以使UPS对市电的利用率提高，减小无功损耗，达到节能的效果。谐波电流低，可以减小UPS对电网的污染，达到环保的功能。同时，提高输入功率因数及降低输入电流谐波失真还可以减小UPS输入端的线缆，保险，空开等容量，减少发电机匹配的容量，降低用户的投资成本等等。早期投入使用的UPS电源都是采用硅整流形式，内置输出隔离变压器，行业内称为工频机，而工频机的输入功率因数较低，一般在0.750.85左右，谐波电流一般都在20%30%左右，如果想改善这些参数就需要采取一些措施如下： 6脉冲+无源滤波器： PF0.9，ITHD0.95，ITHD0.95，ITHD0.99，ITHD0.99），总谐波电流低（iTHD0.99） 、低输入电流谐波（3%）台达C系列UPS采用专利的IGBT整流技术，使UPS减少了对电网的谐波污染，成为“绿色电源”的典范。同时可以减小UPS输入端的线缆、保险、空开等容量，减少发电机匹配的容量，降低用户的投资成本。不须增加额外的滤波器，而增加UPS的损耗。先进的电池管理专家技术针对UPS系统的重要组成部分电池，需要倍加呵护与管理，确保市电中断时能持续提供高质量电源。C系列UPS采用先进的电池管理专家技术，可使电池时刻都在维护人员及UPS的智慧管理当中。电池管理的主要内容如下：具有均充/浮充自动转换充电模式，均充模式可以消除各个电池单元端电压的不平衡度，缩短电池的充电时间。消除长时间浮充引起的电池极板间的钝化现象。具有电池定期排程在线安全测试功能，无须任何监控软件，在面板上即可操作完成。测试时整流器不关闭，负载没有任何断电风险。具有自动测试电池容量和实时电池后备时间显示功能，让用户更精确掌控关闭哪些不重要负载，保护核心负载。可根据负载的大小来调整电池的低压关机电压。充电电流/电池安时数/更换电池时间等均可以在面板上调整。宽广的输入电压输入电压的范围（-25%+20%），70%负载时输入电压的范围达到（-30%+35%），适应供电环境恶劣的大部分地区使用，降低电池的放电次数及损耗，延长电池使用寿命。输出电压稳定度高输出电压静态调整率小于1%，0100%负载急变时输出电压动态调整率小于5%。100%不平衡负载下，相电压差小于1%，电压相位移小于2度。标准配置手动维护旁路开关（MBS）降低平均修护时间（MTTR），维修效益最高。智慧风速控制多段式冷却风扇速度控制，改善系统可靠度、效率、噪音及提高风扇使用寿命。友善接口LCD智能显示大型LCD显示画面，提供用户简易方便的操作管理及维护指示，采用熟悉的菜单式管理，轻松学会操作。显示画面的主要内容为：全中文LCD显示画面。尺寸小、友善重量轻、散热佳Power Density功率密度表现为相同架构UPS，体积尺寸最小，重量最轻。散热以计算机仿真辅助分析及设计为最佳。符合RoHs标准公司一直以节能、环保爱地球为主理念，在緑色引领世界的今日，通过全面导入无铅制程，高度重视绿色环保，我公司产品不仅完全符合欧盟RoHs环保要求，更有部分指标优于欧盟标准。台达C系列UPS将整机效率大幅提高至94%以上，且风扇可根据负载及温度进行多段调速，输入电流谐波小，减少线缆的损耗，减少输入空开容量等，从细节能够更好的满足客户的省电需求，同时响应国家节能降耗的号召。具有标配紧急停机（EPO）功能标准配置紧急关机按钮，可远程/近端控制UPS，一旦有紧急事故发生，可以立即切断输入、输出、电池等开关，使UPS完全孤立出来，可以减少事故（特别是因电引起的火灾）进一步扩大。6 总结本文分析的内容是针对地铁通信系统内的电源子系统。通信系统的电源子系统为地铁工程中使用UPS数量最大的系统，同时还有其它系统也有UPS使用需求。在信号系统，AFC系统以及BAS系统及屏蔽门等系统中都有不同容量的UPS需求，不同城市的地铁工程电源系统的应用都有所差异，主要还是要看设计单位对整体系统的规划和设计。轨道交通的快速发展无疑缓解了城市交通的压力，促进发展的同时也代表了一个城市的形象。地铁作为一个大规模的公共交通工具，对系统安全性的要求非常高。中达电通以为用户打造一条稳固的交直流供电系统为宗旨，凭借多年为各行业提供一体化的动力整合方案，在电源行业