1无锡地铁建设有限责任公司 江苏无锡 2140002江苏航天大为科技股份有限公司 江苏无锡 214000
摘要：本文主要以某城市地铁四号线为例对不间断电源（UPS）整合在轨道交通中的应用进行了详细的分析。某城市地铁四号线各线普遍采用的是双 UPS 冗余方案，在车站主要弱电机房一端设一间 UPS 电源室和一间蓄电池室，两套 UPS 冗余配置。输入端设两个 ATS 切换后分别输入两套 UPS，两台 UPS 的旁路共用一台稳压器，两组蓄电池独立设置，馈出母线采用单母线分段方式，正常运行方式时母联开关合闸，配电柜为每个用电负荷提供两路电缆，两路电缆在末端并联，同时给负荷供电。设备容量一般在 100～120kVA 之间，电池后备时间根据各系统需要，从 0.5小时到 2 小时不等，停电时根据各系统不同需求分时切除。
关键词：不间断电源；整合；轨道交通；应用
UPS电源是否安全关系着供电质量与供电连续性。在以往的城市轨道交通中，各弱电系统均都配备了自己独立的UPS电源系统，除存在设备形成重复性配置、经济效益差等问题，同时也使运营维护困难程度不断增加。伴随电子技术的不断发展与成熟，大容量形式的电源系统与先进现代化的控制技术获得广泛应用，所以为城市轨道交通的弱电系统电源整合奠定了基础，在对弱电系统的UPS电源系统实施整合期间，需不断实施检验和实践，只有这样才可以确定最适合的使用方案。
1.不间断电源（UPS）整合原则与范围
1.1不间断电源（UPS）整合原则
通过对城市轨道交通系统中的UPS电源实施整合，可以为电源系统的有效维护与管理提供便利，同时还可不同程度的降低设备用房占地，避免设备出现重复配置，充分节省工程造价，对UPS电源实施整合一定要严格遵从以下几点内容：①经过整合后的UPS电源必须可以满足各系统对于UPS电源的不同需求，由此确保各系统都可以安全有序运行；②对UPS电源系统实施整合期间，要把电源室设置在与弱电负荷中心较近的位置，这样可为馈电电缆布局创设便利的条件，降低线压和线损情况的出现，确保供电线路安全稳定性；③在对UPS电源系统实施整合期间，需全方位的思考各系统电源不同需求及实际负载量，在此前提下实施UPS硬件配置；④在整合UPS电源系统时，应最大程度防止不同系统之间电源相互干扰[1]。
1.2不间断电源（UPS）整合范围
城市轨道交通系统中的弱电系统主要包含信号、通信、综合监控、自动售检票、屏蔽门、办公自动化、火灾自动报警、车站应急照明、变电所直流辅助电源等系统，各系统负载类型与电源需求都是不同的，所以在对UPS电源实施整合时，一定要结合各弱电系统电源实际需求与特点来明确整合范围。①通信、信号、综合监控、办公自动化、火灾自动报警、自动售检票等系统都是以计算机、网络设备等为主要容性负载的，需使用AC380/220V规格的电源，所以较适合选用UPS电源来进行供电；②屏蔽门系统主要负载是在站台，其驱动电机是点感性负载，而且具有功率较低，冲击电流大的特点，如采用UPS电源整合系统实施供电，一定会干扰电压稳定性，所以并不适合把这一系统分配到电源整合范围中；③变电所与车站场所的弱电系统一般都在车站两侧，然而电源位置通常都会设置在弱电系统负荷中心，因此可以确定变电所负载与UPS电源室间距离非常远，这样便会增大线压，所以此系统并不适合电源整合；④车站应急照明系统主要是以电感负载为主，并且存在于车站的每个角落，所以供电线路呈迂回状态，也不适合电源整合。因此，针对适合电源整合的系统应将其划分至UPS电源系统整合范围之内，并统一使用一组UPS电源，针对不适合电源整合的系统，需为其设置自己独立性的备用电源[2]。
2.不间断电源（UPS）整合在轨道交通中的应用
2.1不间断电源（UPS）整合应用背景
某城市地铁四号线引用香港地铁设计理念与运营模式，并同时提出UPS电源系统整合要求。为某市地铁设计融入全新理念。某市地铁四号线属于该市轨道交通系统中自南向北的一条轨道交通线路。途径四个行政区。正线全长约28.177千米。此条地铁线车站数量非常多，规模也较庞大，对此系统的UPS电源整合要求非常迫切。整合优势也非常突出。
2.2不间断电源（UPS）整合设计
2.2.1UPS电源室设计
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UPS电源布置图（图1）
针对现时期的UPS电源容量设置，仅考虑1.2到1.5倍余量范围，未思考冗余量的设置，在UPS主机中设置电子旁路、手动维修旁路。UPS主机一旦发生故障，那么便会由静态转换开关自动的调整到电子旁路上，由市电来进行供电。当UPS电源检修时，则会打到手动旁路，从供电系统中把UPS主机摘除，以实施检修。在此过程中并不会对设备供电产生任何影响。这种设置形式可靠性非常高，是现时期轨道交通地铁UPS设置的重要发展趋势[3]。冗余的设置不但会增大投资量，而且还会产生较严重的浪费，同时还需增大房间面积和电池数量，通对各方面的比较，综合的思考，单机UPS系统加设旁路开关的这种设计是比较合理的。
UPS电源系统经过整合以后，为综合监控系统创造了较大的便利性。因为UPS电源系统其对于地铁来说是非常重要的一项设备，所以综合监控系统一定要对其运行情况实施随时的监控，具体监控信息如表1所示。
表1监控信息
当UPS电源设备实施分散设置时，综合监控便需对各专业所设置的UPS位置设计模块，模块数量比较多，并且相互间距离较远，对设计、施工和后续运营管理并不便利。如UPS进行集中设置，便能够有效解决这一问题，综合监控仅需设置一个模块，再利用一个通信口把全部信息传送到管理中心，能够很大程度减少投资，同时还便于管理。
2.2.2UPS设备选择
对于UPS设备选择来说，当前主要分为工业级和商业级。虽然工业级UPS重量与外形规格都非常大而且造价也较高，然而其工作效率却非常稳定，而且维护也较方便，同时适应能力也较强，在思考UPS重要性的前提下，确定此地铁4号线适合使用工业级的UPS[4]。
对于UPS技术来说应满足以下几点要求：①对非线性的负载一定要具备良好的动态响应与适应性；②为了防止安全性和隔离负载故障不会对UPS产生影响，需配置独立性的输出隔离变压器装置；③一定要能够有效控制电网内浪涌电压、频率和电流漂移等干扰；④具备可以有效预防过载、过压、过热、欠压、短路等能力的出现；⑤当电网停电以后，需保证UPS可以满足负载需求，能够不间断的为地铁线路正常运行供电；⑥保证计算机可以对UPS及电池进行监控和通信等功能；⑦需设置手动维护旁路开并；⑧具备过载能力，通常不能小于150%；⑨能够有效满足不同专业对于UPS供电和时间上的需求。
3.结语
总体来说，城市轨道交通系统中的UPS电源整合可以更高效的配置电源资源，不仅可以提升城市轨道交通系统中弱电系统经济效益，同时还能够有效降低后期维护工作压力，提升电源运行安全性，并还可促进城市轨道交通的长远稳定发展。伴随科技的快速发展与进步，设置最科学并且实用性高的方案，以最大程度发挥UPS电源整合优势。
参考文献：
[1]何治新.城市轨道交通UPS应用探讨，采用集中式UPS供电系充应确保可靠性[J].电气应用，2017（2）：13-14.
[2]王国富，张立峰，刘海东.济南轨道交通R1线弱电系统不间断电源建设主案探讨[J].城市轨道交通研究，2017，20（12）：108-112.
[3]史涨疆.城市轨道交通UPS集中供电系统技术与应用探讨，访广州地铁设计研究院有限公司副总工程师何治新[J].电气应用，2017（12）：10-13.
[4]罗情平.城市轨道交通UPS蓄电池的性能与应用[J].现代城市轨道交能，2017（7）：51-53，57.