地铁行业系统中的UPS集中供电方案

地铁行业系统中的UPS集中供电方案 艾默生网络能源有限公司UPS产品部  俞凯  一、地铁需采用UPS供电的各功能系统介绍 目前，在轨道交通各机电系统中，其主电源需采用交流不间断电源UPS装置来保证正常运行的功能系统有：通信系统、信号系统、综合监控系统、BAS（Building automatic system设备环境监控系统）、AFC（Auto fare collection自动售检票系统）、PIS（Passenger information system乘客资讯显示系统）、屏蔽门系统等。一般来说，与此对应的是不同的功能系统在每个应用点都有不同的机房。而地铁应用点主要在车站、控制中心、车辆段。  我们来对这些系统进行简单的解释：  通信系统：通信系统是指提供地铁行车指挥、运营管理、行政办公等有关部门和有关工作人员使用的通信设施。  信号系统：包括列车自动控制（ATC-Automatic train control）、自动监控（ATS-Automatic train supervision）、调度集中（CTC-Centralized traffic control）、自动防护（ATP-Automatic train protection）、自动运行（ATO-Automatic train operation）等系统和车辆段微机联锁系统  综合监控系统：由设备监控系统(EMCS-Electrical and Mechanical Control System)、防灾报警系统(FAS-Fire alarm system)和电力监控系统(SCADA-Supervisory control and data acquisition) 三个子系统组成的集成化的、一体化的计算机系统，该系统可达到提高效率、保障安全、节约能源的目的。  BAS系统：设备环境监控系统，对地铁建筑物内的环境与空气调节、通风、给排水、照明、乘客导向、自动扶梯及电梯、防淹门等建筑设备和系统进行集中监视、控制和管理的系统  PIS系统：乘客资讯显示系统，即通过控制中心、广告制作中心、车站控制系统对旅客提供列车服务、乘客引导、公共服务及商业信息等综合信息。  AFC系统：自动售检票系统，由车站售检票终端设备、车站子系统、中心子系统三级组成的计算机网络管理系统。  屏蔽门系统：滑动门单元，站台与列车间实现安全屏蔽。  当然，在不同的地铁设计单位中以上分类略有不同。 二、UPS在地铁各功能系统的应用现状 目前UPS在地铁各功能系统中的应用基本为分散供电，具体UPS设置的情况如下：•通信系统：在车站、控制中心和车辆段均设置UPS装置。1、在车站设2套，一套为专用系统UPS，一套为公共设备系统UPS。其中的专用系统UPS负责为有线传输设备、交换机设备、无线设备等供电。公共设备系统UPS负责为车站广播、时钟等设备供电。因此一套通信系统中会有多台小容量UPS为不同设备供电，非常分散。2、在控制中心设1套UPS为中央级设备供电，根据控制中心服务线路的数量确定UPS容量。3、在车辆段设置1套UPS为培训、维修及交换机等设备供电。2014年10月20日  •信号系统：信号系统在车站、控制中心和车辆段均设置UPS装置。车站的信号系统为列车提供相关的控制、防护、运行等功能，采用UPS供电容量为中小容量，控制中心和车辆段UPS装置容量相对较小。•综合监控系统：在车站、控制中心、车辆段等处均设置UPS装置。1、在车站主控设备房设置1套UPS，为车站主控设备房和车站控制室内车站级主控系统主要设备（计算机系统等）供电。其它例如环控电控室（环控设备如FAS系统、给排水、风阀等设备的电力控制室）也需设置UPS2、在控制中心设置1套容量较大的UPS，为综合监控系统设备供电。另设置1套UPS专为大屏幕（OPS）设备供电。3、在车辆段主控设备房设置1套UPS，供车辆段主控设备房内主控系统设备使用。在其它设备室配置容量相对较小的UPS•BAS、PIS、AFC系统：在车站设置以上系统的UPS装置，在车辆段主要设置BAS的UPS装置。1、在车站BAS系统主要设置1套UPS，在PIS系统主要设置1套中小容量的UPS，在AFC系统主要设置1套中小容量的UPS2、在车辆段BAS系统主要设置1套容量较小的UPS•屏蔽门系统：为车站屏蔽门驱动和控制分别设置一套UPS装置，容量中等，后备时间满足本车站站台所有屏蔽门/安全门开/关门的要求。以上UPS容量仅作参考，实际应用过程中会根据地铁线路的长短、工程容量及设计的不同分类进行相应的调整。目前综合来看，UPS在城市轨道中的使用大部分是一种分散供电的使用状况。这种状况的原因如下：1、建设中的系统总包导致的条块分离。目前在城市轨道系统的建设中，基本采用的是按照不同的分系统做分系统总包的方式，诸如通信的总包，信号的总包等等。电源的包就分散在每一个系统的总包之中。2、使用的习惯的问题，长期以来电源建设习惯就是和主设备分别挂靠。三、UPS供电方案在地铁供电系统的应用趋势分散供电可靠性较低，而在地铁的不间断供电系统中，综合监控、BAS、PIS、AFC、FAS、列车安防等弱电系统的负载非常重要，如果UPS、电池或内部模块系统等出现故障，会造成断电、运输中断等重大问题。因此目前在新建设的地铁供电系统中采用集中供电方式已经渐渐成为趋势，即为以上各系统进行集中供电或为一个系统的各个分散负载进行集中供电，集中供电的优势如下：1、集中供电整体成本比分散供电低，随着UPS容量的增加其单位容量的成本是降低的2、集中供电的可靠性远远大于分散供电，大容量UPS的可靠性高于中小容量UPS3、集中供电便于安装、维护和管理在集中供电系统中，UPS系统有着不同的组网方式，可靠性从低到高，一般可分为：单机供电系统、两台UPS组成的串联热备份系统、多台UPS组成的直接并机系统、多机UPS组成的双母线供电系统等。鉴于地铁系统的重要性和特殊性，艾默生推荐为地铁行业用户提供高可靠性UPS供电方案，如1+1冗余并机或双母线供电系统解决方案。UPS在地铁系统的应用趋势逐渐向集中供电方向发展，如将多台小容量UPS供电的通信系统变为由2台中大容量UPS1+1冗余并机的供电方式。另外在广东、上海等新上的地铁线路中，还将多个系统相应集中起来由多套冗余并机或双母线方式的UPS系统来进行供电，从而大大提高了整个地铁供电系统的可靠性。四、艾默生网络能源有限公司为深圳地铁3号线用户提供业界领先的UPS电源集中供电解决方案深圳地铁三号线需要对下列系统进行不间断的供电：（1）专用通信系统（2）信号系统（3）自动售检票系统（4）自动化集成系统（5）BAS/FAS系统（6）民用通信系统（7）公安通信系统（8）门禁系统（9）办公自动化（OA）系统UPS设备的容量要求见下表：以下为负载对UPS设备容量要求表：（1）弱电综合电源室（2）车辆段注：车辆段信号电源室配置的UPS电源，为车辆段信号设备及车辆段控制中心弱电各系统提供所需的后备电源。其所要求集中供电方式下配置的UPS如下表：表7-1以横岗控制中心UPS应用为例分析：所要求采用的是2台200KVAUPS1+1冗余并机供电方式，将通信、门禁、信号、AFC、自动化集成、BAS、FAS等系统的负载集中起来采用UPS进行供电：艾默生选用2台NX系列200KVAUPS1+1冗余并机系统，为该控制中心的所有重要设备采用集中供电方式进行高可靠性的供电。配置方案：以下为供电系统结构拓扑图：方案要点分析：地铁线路的控制中心是该线路的控制枢纽，集地铁行政管理和运营指挥为一体,包括有通信、信号、综合监控等各个地铁运营的子系统，重要性不言而喻。如果由于UPS、电池、内部模块系统等的故障而造成地铁断电、停运甚至安全事故等问题，其后果是非常严重的。为了确保控制中心各系统的重要负载得到高可靠性的供电保障，艾默生为用户提供了具有卓越性能的NX系列UPS和“1+1”冗余并机UPS供电系统。采用1＋1冗余并机供电系统为控制中心中各个系统的至关重要的负载提供高可靠性的供电系统，为获得“高可利用率”的电源供应奠定坚实的运行基础。该系统以后的扩容和升级也会显得十分方便。随着地铁行业用户业务的增长和延长线的新建需要，在需要对负载设备进行扩容时，只需对现有的并机系统进行扩容增加相应容量的NX系列UPS即可，而无需新建一套新的UPS供电系统，从而为客户节省相应的建设成本，并依然保持该供电系统的高可靠性。采用1＋1冗余并机供电系统的高可靠性体现在以下方面：1.确保在有一台UPS出故障时，仍然能够为所有重要负载提供不间断的高可靠的电源。2.冗余并机系统带来了负载用电的可靠性的显著提升，并使该类负载的供电可靠性达到99.999%甚至更高。3．此种系统有着优秀的开放性和良好的前瞻性，系统以后的扩容和升级也会显得十分方便。在随着地铁行业用户业务的增长，对负载设备进行扩容时，只需对现有的并机系统进行扩容即可，而无需新建一套新的UPS供电系统，从而为客户节省相应的成本，并依然保持该供电系统的高可靠性。由于不同系统的后备时间要求不同，因此可采用智能配电盘实现不同系统要求分别输出不同时间的要求，由工业级PLC来进行控制。智能配电盘对5分钟、15分钟、0.5小时、1小时供电的分路设定时装置,对2小时以上的供电分路不设计时装置。智能配电盘PLC按程序控制备用时间满足用户设定的每一路最长（2小时）和最短时间（5分钟）的供电及断电功能。由于艾默生UPS的卓越产品品质受到轨道交通行业用户的青睐，艾默生UPS在轨道交通行业的应用也遍地开花，例如在上海地铁、广州地铁、深圳地铁、北京地铁、重庆轻轨等许多轨道交通行业用户中均得到相关的应用。在轨道交通行业的广泛应用确立了艾默生网络能源在业界的领先主导地位，同时，这也是轨道交通行业用户对艾默生UPS的卓越品质和高可靠性能的充分肯定。伴随着将来轨道交通建设的蓬勃发展和广阔前景，艾默生UPS也将会用更高质量的电源和更高可靠性的解决方案作地铁大发展的守护神，开辟更广阔的应用天地！