城市軌道交通UPS整合應(yīng)用方案

一、前言

城市軌道交通車站內(nèi)包含眾多的弱電設(shè)備系統(tǒng)，如通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、辦公自動(dòng)化、門禁、自動(dòng)售檢票、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、屏蔽門、應(yīng)急照明、變電所綜合自動(dòng)化等這些系統(tǒng)負(fù)責(zé)地鐵車站的旅客運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)控、信息傳遞和乘客導(dǎo)引等，屬于重要或特別重要的一級(jí)負(fù)荷，需要可靠性很高的電源．以保證供電質(zhì)量和供電連續(xù)性。

在以往的軌道交通工程中．車站各弱電系統(tǒng)分別配置自己的電源系統(tǒng)，存在設(shè)備重復(fù)配置、利用率低，占地面積大，經(jīng)濟(jì)上不合理等缺點(diǎn)。在運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，各系統(tǒng)基本沒(méi)有專業(yè)的電源維護(hù)人員，造成實(shí)質(zhì)上的電源系統(tǒng)維護(hù)少或維護(hù)不當(dāng)?shù)臓顩r導(dǎo)致蓄電池容量降低，不能達(dá)到備用時(shí)間要求。國(guó)內(nèi)地鐵曾發(fā)生由于蓄電池的原因，造成行車中斷的情況。

隨著電力電子設(shè)備制造工藝和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，大容量電源系統(tǒng)和先進(jìn)控制技術(shù)在通信和電力系統(tǒng)中成熟使用，為軌道交通工程中實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)弱電電源系統(tǒng)的整合提供了有利條件。在中國(guó)已有的地鐵工程中，如北京地鐵機(jī)場(chǎng)線工程中已經(jīng)就車站弱電系統(tǒng)電源整合進(jìn)行了初步嘗試。

二、客戶需求

（一）整合原則及需求

對(duì)各電源系統(tǒng)的蓄電池、裝置進(jìn)行硬件整合和集中布置，便于電源系統(tǒng)的統(tǒng)一維護(hù)與管理。通過(guò)集中布置減少設(shè)備用房面積，降低車站土建工程造價(jià)。通過(guò)硬件整合減少設(shè)備重復(fù)配置．實(shí)現(xiàn)資源共享節(jié)省設(shè)備投資。

1、地鐵中各弱電系統(tǒng)對(duì)電源的可靠性要求很高,電源斷電時(shí)會(huì)造成地鐵停運(yùn)甚至人身傷害,帶來(lái)不可估計(jì)的損失，因此各車站電源整合系統(tǒng)分別設(shè)置兩套電源裝置（含整流器、逆變器、蓄電池）、負(fù)載同步控制器、智能控制單元等。

2、電源及蓄電池設(shè)置。設(shè)置兩套電源裝置，在工程實(shí)施工程中，具體收集每一個(gè)設(shè)備的用電需求資料，并由此計(jì)算出較精確的容量。為確保能夠長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)行，推薦UPS的最大負(fù)載量一般為60％～80％UPS的額定輸出功率。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，典型地鐵車站各弱電系統(tǒng)的負(fù)載總量一般約為90kVA左右，所以每套UPS的容量可選120kVA。

3、負(fù)載同步控制器。當(dāng)兩路UPS電源不同步時(shí)，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能造成負(fù)載電壓的擾動(dòng)、接通時(shí)電流過(guò)大而停機(jī)。如要在電源不同步時(shí)可靠地轉(zhuǎn)換．則必須增長(zhǎng)間斷時(shí)間（一般為15ms）．這樣將對(duì)負(fù)載非常不利（計(jì)算機(jī)負(fù)載電源間斷時(shí)間不大于8-10ms）。

4、智能控制單元。智能控制單元負(fù)責(zé)控制管理UPS電源裝置蓄電池，對(duì)UPS電源整合系統(tǒng)監(jiān)控信息上傳。

5、機(jī)房整體設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)“綠色機(jī)房、科技機(jī)房”的特點(diǎn)，響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”政策的號(hào)召，利用先進(jìn)技術(shù)及設(shè)計(jì)理念整體提高系統(tǒng)節(jié)能指標(biāo)。

（二）各弱電系統(tǒng)負(fù)載類型及需求分析

1、通信系統(tǒng)。負(fù)載類型：傳輸、無(wú)線、公務(wù)電話、專用電話、閉路電視、廣播、時(shí)鐘等子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。

2、信號(hào)系統(tǒng)。負(fù)載類型：信號(hào)系統(tǒng)旅客信息系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備．控制設(shè)備；電源要求：能連續(xù)供應(yīng)AC380/220V電源。

3、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（含環(huán)境監(jiān)控、門禁）。負(fù)載類型：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，環(huán)境監(jiān)控和門禁控制設(shè)備；電源要求：連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。

4、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）。負(fù)載類型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，AFC終端設(shè)備．電源要求：能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。

5、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。負(fù)載類型：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。

6、屏蔽門系統(tǒng)。負(fù)載類型屏蔽門控制、驅(qū)動(dòng)設(shè)備等電源要求：控制設(shè)備需連續(xù)供應(yīng)AC220V控制電源驅(qū)動(dòng)設(shè)備需要DC110V驅(qū)動(dòng)電源。

7、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。負(fù)載類型．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、報(bào)警控制器等電源要求需連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。

8、變電所直流輔助電源。負(fù)載類型:裝置電源、控制電源、電機(jī)電源，電源要求能連續(xù)供應(yīng)DC220V電源。

9、車站應(yīng)急照明系統(tǒng)。負(fù)載類型．包括疏散照明和備用照明，電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。

三、供電方案建議

根據(jù)上述客戶需求，我公司提供由Delta HIFT高智能容錯(cuò)UPS所組成的雙總線供電系統(tǒng)。

1、UPS選型：

考慮到機(jī)房負(fù)載情況，以及對(duì)可靠性的要求，因此建議采用Delta HIFT高智能容錯(cuò)120KVA UPS兩臺(tái)，組成雙總線供電系統(tǒng)。

該型號(hào)產(chǎn)品的物理尺寸：520×910×1695（W×D×H） 重量：230Kg

另外針對(duì)系統(tǒng)對(duì)同步控制的要求，普通的雙總線系統(tǒng)會(huì)在兩臺(tái)UPS之間增加外置同步控制器，不但額外增加了成本，最關(guān)鍵的是增加的外置同步控制器會(huì)成為系統(tǒng)的單點(diǎn)故障點(diǎn)，因此會(huì)大大的降低系統(tǒng)的可靠性。而臺(tái)達(dá)HIFT系列UPS內(nèi)置了同步控制功能，這樣系統(tǒng)就避免了同步控制器成為系統(tǒng)的單點(diǎn)故障，同時(shí)又降低了系統(tǒng)成本。

2、供電系統(tǒng)選擇：

鑒于系統(tǒng)的重要性及高可靠性要求。所以選擇Delta HIFT高智能容錯(cuò)UPS系統(tǒng)——內(nèi)部采用模塊化結(jié)構(gòu)，組成模塊N+X冗余結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)供電可靠性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通UPS所組成的雙總線供電系統(tǒng)。

3、蓄電池容量選擇：

系統(tǒng)后備放電30分鐘。

蓄電池型號(hào)：DCF126-12/200 12V 200Ah蓄電池

蓄電池?cái)?shù)量：40顆（一組）

UPS電源整合系統(tǒng)分別從降壓所0.4V兩段母線引進(jìn)一路AC380V電源作為兩套UPS裝置的輸入電源。

正常工作時(shí)，兩套UPS裝置冗余并機(jī)運(yùn)行．共同分擔(dān)其負(fù)載電流向各用電系統(tǒng)提供AC380/220V不問(wèn)斷電源每臺(tái)UPS單機(jī)容量能滿足系統(tǒng)總?cè)萘恳?。并設(shè)置智能控制單元，負(fù)責(zé)按設(shè)定的時(shí)間依次切除各種負(fù)荷。

屏蔽門系統(tǒng)、變電所輔助電源應(yīng)急照明由各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置后備電源，不納入電源整合范圍。

方案系統(tǒng)圖：

方案配置清單：

四、方案優(yōu)勢(shì)分析

隨著企業(yè)對(duì)可用性的要求越來(lái)越高，為機(jī)房或數(shù)據(jù)中心配置采用容錯(cuò)技術(shù)的供電系統(tǒng)的必要性則突顯出來(lái)。所謂容錯(cuò)，就是采用冗余的資源，使UPS系統(tǒng)具有容忍故障的能力，即在發(fā)生故障的情況下，仍能確保系統(tǒng)的逆變輸出，為由服務(wù)器和存儲(chǔ)等關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供潔凈穩(wěn)定的電源。

HIFT（High-Intelligent Fault-Tolerance）------海福系列，即是Delta公司最新推出的高智能容錯(cuò)UPS，它的顯著優(yōu)勢(shì)和帶給客戶的價(jià)值包括但不限于：

◆系統(tǒng)可靠性高

系統(tǒng)可靠性計(jì)算公式：

HIFT UPS模塊2+1冗余系統(tǒng)可靠性：

HIFT UPS模塊1+2冗余系統(tǒng)可靠性：

HIFT UPS組成的N+X冗余供電系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載量占設(shè)備容量的大小與系統(tǒng)的可靠度息息相關(guān)，實(shí)際負(fù)載量越低，系統(tǒng)冗余度越高，系統(tǒng)可靠度也就越高。這恰恰是普通UPS所無(wú)法比擬的。

◆系統(tǒng)可靠性高

可用性是衡量系統(tǒng)提供持續(xù)服務(wù)的能力。

HIFT UPS采用模塊N+X冗余技術(shù)，可在線熱插拔故障模塊，MTTR可視為0