城市軌道交通UPS整合應用方案

一、前言

城市軌道交通車(chē)站內包含眾多的弱電設備系統，如通信、信號、綜合監控、環(huán)境監控、辦公自動(dòng)化、門(mén)禁、自動(dòng)售檢票、火災自動(dòng)報警、屏蔽門(mén)、應急照明、變電所綜合自動(dòng)化等這些系統負責地鐵車(chē)站的旅客運輸環(huán)境監控、信息傳遞和乘客導引等，屬于重要或特別重要的一級負荷，需要可靠性很高的電源．以保證供電質(zhì)量和供電連續性。

在以往的軌道交通工程中．車(chē)站各弱電系統分別配置自己的電源系統，存在設備重復配置、利用率低，占地面積大，經(jīng)濟上不合理等缺點(diǎn)。在運營(yíng)維護中，各系統基本沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的電源維護人員，造成實(shí)質(zhì)上的電源系統維護少或維護不當的狀況導致蓄電池容量降低，不能達到備用時(shí)間要求。國內地鐵曾發(fā)生由于蓄電池的原因，造成行車(chē)中斷的情況。

隨著(zhù)電力電子設備制造工藝和應用技術(shù)的發(fā)展，大容量電源系統和先進(jìn)控制技術(shù)在通信和電力系統中成熟使用，為軌道交通工程中實(shí)現對各個(gè)弱電電源系統的整合提供了有利條件。在中國已有的地鐵工程中，如北京地鐵機場(chǎng)線(xiàn)工程中已經(jīng)就車(chē)站弱電系統電源整合進(jìn)行了初步嘗試。

二、客戶(hù)需求

（一）整合原則及需求

對各電源系統的蓄電池、裝置進(jìn)行硬件整合和集中布置，便于電源系統的統一維護與管理。通過(guò)集中布置減少設備用房面積，降低車(chē)站土建工程造價(jià)。通過(guò)硬件整合減少設備重復配置．實(shí)現資源共享節省設備投資。

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

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

3、負載同步控制器。當兩路UPS電源不同步時(shí)，在轉換過(guò)程中可能造成負載電壓的擾動(dòng)、接通時(shí)電流過(guò)大而停機。如要在電源不同步時(shí)可靠地轉換．則必須增長(cháng)間斷時(shí)間（一般為15ms）．這樣將對負載非常不利（計算機負載電源間斷時(shí)間不大于8-10ms）。

4、智能控制單元。智能控制單元負責控制管理UPS電源裝置蓄電池，對UPS電源整合系統監控信息上傳。

5、機房整體設計應體現“綠色機房、科技機房”的特點(diǎn)，響應國家“節能減排”政策的號召，利用先進(jìn)技術(shù)及設計理念整體提高系統節能指標。

（二）各弱電系統負載類(lèi)型及需求分析

1、通信系統。負載類(lèi)型：傳輸、無(wú)線(xiàn)、公務(wù)電話(huà)、專(zhuān)用電話(huà)、閉路電視、廣播、時(shí)鐘等子系統的計算機網(wǎng)絡(luò )通訊設備電源要求能連續供應AC220V電源。

2、信號系統。負載類(lèi)型：信號系統旅客信息系統等計算機、網(wǎng)絡(luò )設備．控制設備；電源要求：能連續供應AC380/220V電源。

3、綜合監控系統（含環(huán)境監控、門(mén)禁）。負載類(lèi)型：計算機、網(wǎng)絡(luò )設備，環(huán)境監控和門(mén)禁控制設備；電源要求：連續供應AC220V電源。

4、自動(dòng)售檢票系統（AFC）。負載類(lèi)型計算機、網(wǎng)絡(luò )設備，AFC終端設備．電源要求：能連續供應AC220V電源。

5、辦公自動(dòng)化系統。負載類(lèi)型：計算機、網(wǎng)絡(luò )設備：電源要求能連續供應AC220V電源。

6、屏蔽門(mén)系統。負載類(lèi)型屏蔽門(mén)控制、驅動(dòng)設備等電源要求：控制設備需連續供應AC220V控制電源驅動(dòng)設備需要DC110V驅動(dòng)電源。

7、火災自動(dòng)報警系統。負載類(lèi)型．計算機網(wǎng)絡(luò )設備、報警控制器等電源要求需連續供應AC220V電源。

8、變電所直流輔助電源。負載類(lèi)型:裝置電源、控制電源、電機電源，電源要求能連續供應DC220V電源。

9、車(chē)站應急照明系統。負載類(lèi)型．包括疏散照明和備用照明，電源要求能連續供應AC220V電源。

三、供電方案建議

根據上述客戶(hù)需求，我公司提供由Delta HIFT高智能容錯UPS所組成的雙總線(xiàn)供電系統。

1、UPS選型：

考慮到機房負載情況，以及對可靠性的要求，因此建議采用Delta HIFT高智能容錯120KVA UPS兩臺，組成雙總線(xiàn)供電系統。

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

另外針對系統對同步控制的要求，普通的雙總線(xiàn)系統會(huì )在兩臺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 )成為系統的單點(diǎn)故障點(diǎn)，因此會(huì )大大的降低系統的可靠性。而臺達HIFT系列UPS內置了同步控制功能，這樣系統就避免了同步控制器成為系統的單點(diǎn)故障，同時(shí)又降低了系統成本。

2、供電系統選擇：

鑒于系統的重要性及高可靠性要求。所以選擇Delta HIFT高智能容錯UPS系統——內部采用模塊化結構，組成模塊N+X冗余結構，因此系統供電可靠性要遠遠高于普通UPS所組成的雙總線(xiàn)供電系統。

3、蓄電池容量選擇：

系統后備放電30分鐘。

蓄電池型號：DCF126-12/200 12V 200Ah蓄電池

蓄電池數量：40顆（一組）

UPS電源整合系統分別從降壓所0.4V兩段母線(xiàn)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裝置冗余并機運行．共同分擔其負載電流向各用電系統提供AC380/220V不問(wèn)斷電源每臺UPS單機容量能滿(mǎn)足系統總容量要求。并設置智能控制單元，負責按設定的時(shí)間依次切除各種負荷。

屏蔽門(mén)系統、變電所輔助電源應急照明由各個(gè)系統獨立設置后備電源，不納入電源整合范圍。

方案系統圖：

方案配置清單：

四、方案優(yōu)勢分析

隨著(zhù)企業(yè)對可用性的要求越來(lái)越高，為機房或數據中心配置采用容錯技術(shù)的供電系統的必要性則突顯出來(lái)。所謂容錯，就是采用冗余的資源，使UPS系統具有容忍故障的能力，即在發(fā)生故障的情況下，仍能確保系統的逆變輸出，為由服務(wù)器和存儲等關(guān)鍵設備構成的網(wǎng)絡(luò )系統提供潔凈穩定的電源。

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

◆系統可靠性高

系統可靠性計算公式：

HIFT UPS模塊2+1冗余系統可靠性：

HIFT UPS模塊1+2冗余系統可靠性：

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

◆系統可靠性高

可用性是衡量系統提供持續服務(wù)的能力。

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