城市轨道交通集中UPS电源系统设置方案研究
城市轨道交通弱电综合连续不间断电源(UPS)研究
Zh a n Zh a n l a n,Ch e n Xi a o l i n Ab s t r a c t I n o r d e r t o i mp r o v e t h e r e l i a b i l i t y o f p o we r s u p —
p l y a n d r e d u c e t h e p o s t — o p e r a t i o n a l ma i n t e n a n c e c o s t , t h e u s a g e o f UP S p o we r s u p p l y i n u r b a n r a i l t r a n s i t i s a n a l y z e d,
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城市轨道交通弱电综合连续不间断电源( U P S ) 研究
詹 占岚 陈 小林
( 广州地铁设计研究 院有 限公 司, 5 1 0 0 1 0 , 广州∥第一作者 , 工程师)
摘 要 对城 市轨道 交 通 内各 弱 电 系统连 续 不 间 断 电源 ( UP S ) 的使用情况进行分析。提 出弱 电综合 UP S整合 的系
城市轨道交通已成为人们 出行最便捷 、 经济和 高效 的交通工 具 之一 , 由此对 城 市轨道 交通 的安全 、 可靠运行提出了更高的要求 。当轨道交通的供电电 源因故 出现异常时 , 会对轨道交通造成严重 的影响 ,
( 1 )各 弱 电系统 的 UP S分别 招标 , 配 置 的 UP S
品牌也不同, 不利于资源共享和备品备件的采购 , 造
成运 营维护 工作量 大 、 蓄 电池 维护 困难等 问题 。
统方案及优 化建议 。采用 弱电综合 UP S集 中供 电, 在 系统
地铁弱电系统集中式UPS并机共用电池组方案优化
地铁弱电系统集中式UPS并机共用电池组方案优化摘要:地铁弱电系统UPS“1+1”并机冗余集中式供电方式是近年来各城市地铁的应用趋势。
UPS并机冗余共用电池组方案具有单台UPS故障退出并机系统后,负载后备电池供电时间保持不变的优势,可节省电池投资,减少电池安装空间、地板承重及电池维护工作量,在不少城市地铁线路已在应用。
常规的UPS并机共用电池组方案,当有UPS的整流器或逆变器发生故障时,UPS易退出并机系统,使负载失去供电冗余保障。
提出了一种优化的UPS并机共用电池组方案,通过将UPS的整流器与逆变器积木式的组合,可以显著地提升UPS并机共用电池组系统的可靠性。
该优化方案已经在杭州地铁7号线专用通信系统进行多工况测验验证,方案可行,具有创新性,得到用户的肯定。
关键词:集中式UPS;并机;共用电池组;方案优化引言地铁弱电系统主要有通信系统(可分为专用通信系统、民用通信系统和公安通信系统)、信号系统、综合监控系统(ISCS)、火灾报警系统(FAS)、门禁系统(ACS)、环境与设备监控系统(BAS)、自动售检票系统(AFC)和乘客信息显示系统(PIS)等系统,早期各系统均采用UPS分散式供电方式。
该方式存在以下不足:每个系统各配置一套中小功率的UPS,UPS容量使用率低,且电池配置浪费,经济性较弱。
分散式UPS因功率较小(通常10-50kVA),所以UPS通常与电池组在同一房间放置,各弱电系统设备总和占地面积大。
各弱电系统使用不同厂家或不同规格型号的UPS,不便于统一维护管理,备件也不通用,运维管理人员也难以熟练掌握维护维修技能。
基于这些不足,近些年各地城市新建的地铁线路,UPS集中供电方式成为主流方案。
不同城市地铁UPS集中供电整合的弱电系统不大一致,因为信号系统关系到行车安全,其特殊重要性使得信号系统目前还较少被纳入集中供电范畴。
专用通信系统作为地铁通信系统中最重要的系统,包含公务电话子系统、专用电话子系统、专用无线通信子系统、广播子系统、闭路电视监视子系统、视频会议子系统、乘客信息子系统、传输子系统、时钟子系统、集中网络管理子系统、电源子系统及接地子系统等众多子系统,总负载容量大,所以专用通信系统通常都纳入集中供电范畴。
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 t rain c ontrol)、自动监控(ATS-Automatic t rain s upervision)、调度集中(CTC-Centralized t raffic c ontrol)、自动防护(ATP-Automatic t rain p rotection)、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 a nd M echanical C ontrol S ystem)、防灾报警系统(FAS-Fire a larm s ystem)和电力监控系统(SCADA-Supervisory c ontrol a nd d ata a cquisition) 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。
浅谈城市轨道交通弱电UPS系统模式
浅谈城市轨道交通弱电UPS系统模式摘要:城市轨道交通弱电设备种类繁多、系统庞大,如变电所控制保护设备、各类设备监控系统、自动售检票、通信、信号、屏蔽门、火灾自动报警、事故照明等。
这些电源系统对供电质量和供电可靠性要求较高,且在供电系统发生故障失电时,还需配备应急后备供电电源,在一定时间内为这些系统设备提供应急处理用电。
本文从地铁弱电系统UPS供电的基本特点出发,结合地铁弱电系统对电源的要求进行分析,阐述了地铁车站弱电系统采用UPS集中供电模式的可行性。
关键词:轨道交通;弱电系统; UPS模式Abstract: urban rail traffic elv equipment various kinds and huge system, such as the control and protection system, various substation equipment monitoring system, automatic fare collection (afc), communication, signal, platform screen door, automatic fire alarm, accident lighting, etc. The power supply system of the power supply quality and power supply reliability requirement high, and the power supply system in fault happens when losing electricity, still need to matchEmergency backup power supply for power, at a certain time for these system equipment for emergency treatment of electricity. This article from the subway elv systems UPS power supply of the basic features of the paper, based on the subway for power of low voltage system requirements analysis, this paper expounds the subway station elv systems using UPS the feasibility of centralized power supply mode.Keywords: rail traffic; Elv systems; UPS mode1UPS概述以及现阶段地铁车站UPS电源系统布置UPS是不断电系统(Uninterruptible Power Supply)的简称,电源系统当停电时能够紧急取代市电供应电力给设备,就如同紧急照明设备一样。
轨道交通弱电系统集中UPS供电方案探讨
轨道交通弱电系统集中UPS供电方案探讨摘要:城市轨道交通工程弱电设备种类繁多,系统庞大。
UPS供电系统的可靠性越来越重要。
本文从工程实践出发,以减少后期运维公司运营成本,并提升系统可靠性为目的,详细的分析了UPS供电系统集中方案,并提出了改进措施。
关键词:UPS供电,集中式UPS城市轨道交通工程弱电设备种类繁多,系统庞大。
如通信(包括专用、民用、公安、录音、广播、CCTV、时钟、PIS)、信号、AIS(综合监控)、BAS(车站设备监控)、FAS(火灾自动报警)、AFC(自动售检票)、ACS(门禁)、SCADA(电力监控)、屏蔽门/安全门控制及驱动电源、变电所操作电源、低压开关柜控制电源、MCC柜控制电源、办公自动化(OA)等弱电系统均采用UPS供电。
为了降低投资成本、节约能源、方便运营维护,从二十一世纪末期开始,国内各城市城市轨道交通工程逐渐由原来分散式UPS供电方式整合为集中UPS供电方式。
下表1,表2,表3分别给出了青岛地铁某线路车站,控制中心和车辆段/停车场的实际UPS容量需求。
表1 典型车站UPS容量表2 典型控制中心UPS容量表3 典型车辆段/停车场UPS容量从表1,表2,表3数据来分析,如果还采用原来分散式UPS来给后端负荷供电的话,每个车站将有12套甚至更多的中小功率UPS,并且每套UPS自己都带有一套蓄电池组。
这将给线路后期运维带来巨大的工作量,并造成运维成本大幅上升。
因此,有必要对现有分散式UPS供电方案进行整合,进行集中供电。
1、弱电系统UPS整合方案分析屏蔽门/安全门驱动电源主要以门机为主,属于电动机性负载。
每次启动开/关门时会有有较大的冲击电流,对UPS逆变器产生冲击,冲击电流易促使其过载或转旁路。
因此国内地铁屏蔽门/安全门驱动电源一般采用抗浪涌能力较强的工频机进行单独供电。
在屏蔽门/安全门驱动电源选型时,应充分考虑UPS带载率,建议为30%-40%较为合适。
变电所操作电源大部分采用直流,采用离线式运行。
城市轨道交通信号UPS电源系统优化配置方案
城市轨道交通信号UPS电源系统优化配置方案摘要:近年来,我国的城市化进程有了很大进展,城市轨道交通工程建设越来越多。
信号系统是城市轨道交通中的重要系统,为列车安全运行提供强有力保障,而电源设备则需要持续给信号系统供电,以实现信号系统安全、稳定、可持续工作。
本文针对城市轨道交通信号电源设备运行时存在故障频发状况,首先分析了UPS电源电池不采用锂电池的原理,其次探讨了UPS配置方案及优化改造,从而提高对信号设备供电的安全性与可靠性。
关键词:城市轨道交通;信号系统;电源设备;优化改造引言信号系统作为保障城轨运输安全效率、提升系统自动化水平、降低系统能耗的重要技术装备,在促进城轨绿色低碳发展方面具有重要作用。
本文重点从层次化互联互通、一体化综合自动控制、基于车-车通信全自主运行、智能运维等方面开展研究与论述,总结了双碳战略驱动下我国城轨信号技术的创新实践和技术演进策略,以期为未来城轨信号技术发展提供参考和借鉴。
1为什么UPS电源电池不采用锂电池为什么目前使用中的多数大中型UPS电源用的是铅酸蓄电池,而不是锂电池?由于锂电他与铅酸蓄电池特性不同,充电曲线和回路不同,充电原理与不同品牌电源、不同型号也有不同,UPS电源锂电池组设计了一个能控制过充过放的保护板BMS。
假如锂电池按铅酸蓄电池方式,以一个电压及容量存一个单元(12V100Ah)然后再按每个机房的电力需求进行并联组合,就会出现每个锂电池组BMS之间已存在的电压与电量不同,在充电或放电状态会产生保护状况,出现无法使用现象。
另外,重要原因是因为锂电池的成本比铅酸蓄电池的高,用户难以承受。
考虑使用成本,应用范围不广。
目前市场上锂电池UPS大多数应用在一些性能要求比较高的特殊行业,主流还是使用铅酸蓄电池的UPS,锂电池要比传统铅酸蓄电池贵2~3倍。
铅酸蓄电池除了价格优势,其稳定性强,容量大,性价比高,最核心因素是铅酸电池可以浮充。
现在的多数主机是不支持锂电池的,锂电池UPS的市场份额占率比重非常小,厂家不想花费过多的人力物力去推广,所以导致市场上UPS电池更多采用铅酸蓄电池而不是锂电池。
城市轨道交通信号UPS电源系统优化配置方案
城市轨道交通信号UPS电源系统优化配置方案摘要:当今社会经济的不断发展,促使城市轨道交通工程数量的不断增多。
因此,信号系统作为城市轨道交通列车运行的指挥系统,为列车运营的安全性、舒适性以及准点性提供强有力的保障。
从运营、安全角度考虑,信号系统的正常平稳运行远比其他系统重要。
因此,为实现信号设备的持续、稳定运行,其电源系统需要提供稳定、安全以及优质的电能。
关键词:城市轨道交通;信号UPS电源;方案引言不间断电源设备(UPS)作为城市轨道交通设备系统的重要组成部分,可以持续进行高质量供电。
集中UPS电源系统具有过载能力强、设备布置集中、占地面积小、利于运营管理和节能降耗、综合投资和维护成本低、技术优势显著等优点,被城市轨道交通广泛应用并已成为UPS电源系统的重要发展方向。
论文对城市轨道交通集中UPS电源系统的设计方案和应用进行分析和总结。
1UPS电源的相关内容UPS电源系统,是一个独立电源系统,可以看作是一个蓄电系统。
其中包含了蓄电池、逆变器及其开关等设备。
UPS电源在运行过程中,具有安全性,整体上来说比较稳定。
以避免因电压不稳而造成的停电问题,能够为计算机信息系统提供不间断的运行电力。
当前的UPS电源,可以分为三种类型:第一种类型是被动后备式。
这种类型的UPS电源,在造价成本上并不高,价格偏低,结构不复杂,主要适用于家用计算机中;第二种类型是在线互动式。
这种类型的UPS电源,结构简单,在安装和使用上都比较便捷,而且所需要花费的成本不高,若是出现故障,维修的费用也比较低。
另外,其在稳定性上比较好,基本能够满足消费者的需求,但容易受到干扰;第三种类型是双变换式。
这种类型的UPS电源,是最为常用的一种,其具有较好的性能,强大的功能,而且能够对系统中的数据记性备份。
2电源设备工作原理电源设备的输入来自供电专业配置的两路独立的市电,经过信号配电盘,送至信号电源屏,再由内部的Y型切换装置,进行输入总配电。
然后送至UPS,再经UPS输出到电源屏进行各路交/直流输出的分配和检测。
浅谈城市轨道交通设备系统专业备用蓄电池电源的设计
浅谈城市轨道交通设备系统专业备用蓄电池电源的设计一、导读在城市轨道交通工程的设计中,设备系统专业各个子系统对本专业的备用蓄电池电源(不间断电源UPS)的设计要求不尽相同,包括电源负荷容量大小、后备供电时长等不同指标,所遵照的依据为现行几本规范和标准。
审图工作中,我们经常发现不同工程、不同设计单位在同一系统专业设计图纸中对备用蓄电池电源设计采用不同参数的情况,下面分不同情况进行概述。
二、现状(一)火灾自动报警系统、气体灭火控制系统在城市轨道交通项目中,火灾自动报警系统和气体灭火系统控制部分两个专业的备用蓄电池电源(不间断电源UPS)的设计要求一般依据如下规范和标准:《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013第10.1.5规定:“消防设备应急电源输出功率应大于火灾自动报警及联动控制系统全负荷功率的120%,蓄电池组的容量应保证火灾自动报警及联动控制系统在火灾状态同时工作负荷条件下连续工作3h以上。
”《地铁设计规范》GB 50157-2013第23.1.8条规定:“火灾自动报警系统直流备用电源宜采用专用蓄电池或集中设置的蓄电池组供电,其容量应保证主电源断电后连续供电1h;”在近期的送审项目中,遵循新规范和标准优先的原则,设计人多数选择设计为3h的供电时长,即遵守GB 50116-2013的相关条文规定。
(二)综合监控系统、环境与设备监控系统、消防广播系统(通信专业)、门禁专业在城市轨道交通项目中,综合监控系统专业的备用蓄电池电源(不间断电源UPS)的设计要求一般依据如下规范和标准:《地铁设计规范》GB 50157-2013第20.7.2条规定:“综合监控系统供电应符合下列规定:1 供电负荷等级应为一级负荷;2 综合监控系统宜选用不间断电源(UPS)设备和免维护蓄电池设备。
控制中心、车站综合监控设备的UPS电池后备时间应相同,其供电时间不宜小于1h。
”在城市轨道交通项目中,环境与设备监控系统专业的备用蓄电池电源(不间断电源UPS)的设计要求一般依据如下规范和标准:《地铁设计规范》GB 50157-2013第21.4.2条规定:“中央级硬件设备应按照下列要求配置:5 应配置在线式不间断电源,后备时间不应小于1h。
城市轨道交通集中式UPS电源系统设计
Design of Centralized U PS Power Supply System for U rban Rail Transit
W ANG Ya-bin (China Railway Design Group Limited,Tianjin 300251,China)
Abstract:Aiming at the practical engineering design problem s of the centralized UPS power supply system for urban rail transit,the operation scheme selection and engineering calculation m ethod of the centralized UPS power supply system were discussed.It provides strong support for the popularization and application of centralized UPS power system in urban
通 往 电.涿 筏 】I:
Telecom Power Technology
Sep.25,2018,Vo1.35 No.9
根据 负荷计 算公 式 :
S】一 (P1K /cos ̄l+ P2K /eos ̄2+ …
+ S1K + 52K + … )K K k
结合负载设备情况 ,K 一般取0.8~0.95,K 一 般 取0.7~ 0.9;根 据 JGJ16—2008第 6.3.3条 ,Kk取
招标 施工 图阶段 多依 赖 于 工程 经 验 ,而 主 机容 量 定 型 和 电池容 量 配置依 赖 于 中标集 成 商 的技术 能 力 ,一 定 程 度上影 响 系 统设 计 的合 理 性 。集 中式 UPS的负 荷 计 算 主要 分 为主 机容量 计算 和 电池容量 计算 。
青岛地铁设备系统UPS设置方式研究
青岛地铁设备系统UPS设置方式研究对城市轨道交通设备系统UPS 需求进行技术分析,并结合地铁设计规范的相关要求,就集中式UPS 与分散式UPS 两类设置方式进行深入研究和对比,提出青岛地铁采用分散式UPS 与集中式UPS 相结合的方式进行设置。
青岛地铁4 号、6 号、8 号线采用了该种方式。
标签:地铁;设备系统;不间断电源UPS;设置方式0 引言城市轨道交通工程中,设备系统是保障列车安全运行、正常运营、应急处置和智能联动的中枢神经,主要包括专用通信系统、信号系统、综合监控系统、AFC系统、站台门系统等,这类设备系统对电源的质量、供电的连续性、供电的可靠性要求较高。
为满足其配电需求,需要采用UPS 设备为其提供高可靠性、高品质的不间断电源。
早期的国内城市轨道交通工程建设中,大多采用各设备系统独立设置UPS 电源系统的方式。
但是,这种UPS 电源系统的设置方式在实际运营过程中暴露出了一些弊端,如设备分散、维护管理专业化程度低、日常维护管理工作量大、经济性低等问题。
近年来国内城市轨道交通行业开始对UPS 进行不同程度的集中设置,但各地的集中范围、实施方式等各有不同。
另外,伴随着大容量电源系统、先进控制技术、分时下电技术等的成熟应用和不断进步,也为城市轨道交通中各设备系统UPS的集中设置提供了有利条件。
1 设备系统电源技术分析1.1 电源需求分析城市轨道交通设备系统UPS 按设置地点可分为车站、控制中心以及车辆段/停车场。
由于车辆段/停车场各设备系统机房设置相对分散,距离较远,设备系统集中设置UPS 的功率会大量损失在传输线路上,造成不必要的浪费。
因此,车辆段/停车场一般不采用集中设置UPS 的方式,仅在正线车站、控制中心统筹考虑是否将UPS 进行集中设置,具体分析如下。
(1)通信系统。
通信系统由民用通信、公安通信、专用通信三大部分组成。
民用通信系统大多由铁塔公司负责建设及运营维护;公安通信系统一般专供地铁公安使用,相对独立;专用通信系统、PIS 系统的负载主要为容性负载,并且多为计算机、网络通讯设备等,具备UPS 集中设置条件。
城市轨道交通集中UPS 电源系统设置方案研究
城市轨道交通集中UPS电源系统设置方案研究Research on the Setup Scheme of Centralized UPS Power Supply System forUrban Rail Transit王福鑫,黄幸福,郑侃(中铁二院工程集团有限责任公司,成都610000)WANG Fu-xin,HUANG Xing-fu,ZHENG Kan(China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd.,Chengdu610000,China)【摘要】论文结合国内城市轨道交通集中UPS电源系统的应用现状和专业需求,对集中UPS电源系统设备选择和配置方式进行比较和分析,同时,对系统相关设备容量的计算方法进行阐述。
【Abstract】Combined with the application status and professional demand of centralized UPS power supply system in domestic urban rail transit,this paper compares and analyzes the equipment selection and configuration mode of centralized UPS power supply system,and expounds the calculation method of the capacity of related equipment of the system.【关键词】轨道交通;集中UPS;设置方案;蓄电池【Keywords】rail transit;centralized UPS;setup scheme;battery【中图分类号】U231【文献标志码】A【文章编号】1673-1069(2020)02-0194-031引言不间断电源设备(UPS)作为城市轨道交通设备系统的重要组成部分,可以持续进行高质量供电。
城市轨道交通UPS集中供电系统技术探究
城市轨道交通UPS集中供电系统技术探究摘要:轨道交通是城市建设的重要内容,轨道交通的运动稳定性与供电系统有着直接关系,传统的UPS供电系统主要分布式供电为主,会产生较大的散流,影响轨道交通的运行成本。
集中UPS供电系统不仅具有低成本优势,同时其可靠性也有着明显优势,已逐渐成为UPS供电系统的主要模式。
本文重点研究了UPS 供电系统的应用优势,并对其应用前景进行了展望。
关键词:城市轨道交通;UPS集中供电系统;技术探究引言:现阶段,我国经济发展进入了新的阶段,一、二线城市的轨道交通建设规划取得了快速的进步,伴随着产业的规模化和集约化,城市发展所需的轨道交通规模更加庞大。
这种背景下,我国城市轨道交通建设需要配套更多的新型技术,提升城市轨道交通建设能力,电力系统需要做出相应的改革,保证轨道交通的供电水平。
作为城市轨道交通系统的重要一环,供电系统的稳定性直接关系到轨道交通的运行安全,供电不稳定很容易出现交通安全事故,产生严重的损失。
1.城市轨道交通UPS集中供电系统的应用现状城市轨道交通供电系统按照设计理念的差异,一般有UPS集中供电式和分散供电式两种,UPS分散式供电系统中的子系统UPS是独立的,UPS集中供电系统中则实施统一供电方案[1]。
在UPS分散式系统中,变电站进行降压变电,将外接电源的点转换为35Kv,每段电缆母线都需要馈出多路馈线,与UPS电源进连接,同时,通信源、信号源、FAS也需要连接到双电源模式下,这种模式下,通信、信号,FAS都需要连接两路电源,并且由电源切换箱集中控制,在供电系统运行时,主路断开,旁路会自动完成切换电源,为轨道交通提供不间断的供电。
与分散式供电系统相比,UPS集中式供电系统的结构较为简单,在降压变电所400V降压变电站引出两段母线,馈出1路电连接集中式UPS电源,集中式UPS电源与配电箱连接。
分散式UPS和集中式UPS各有优势,但集中式UPS供电系统的投资成本方面具有较大优势,既能降低设备采购成本,也能减少设备维护工作。
地铁弱电综合UPS系统结构和方案的研究
1概述随着地铁行业的迅速发展,传统的国内地铁各弱电系统一般采用分散设置UPS的供电方式,在地铁的实际运营管理过程中,分散设置UPS的各项弊病也逐渐显现出来,目前地铁弱电综合UPS系统已经越来越被业内专家所认可,不仅可以有效降低UPS的整体投资,还能节省运营管理的维护成本。
国内很多地铁陆续开展了针对弱电综合UPS合设的各项研究,目前北京、深圳及上海地铁等地的相关线路已经有弱电综合UPS投入运营使用。
关于UPS合设优劣的相关技术问题,在此不作详细论述。
本文主要阐述弱电综合UPS系统选型和方案选择,让大家了解究竟哪一种UPS,哪一种方案比较适合。
2 UPS结构型式及整流方式选择2.1一体化UPS和模块化UPS的选择目前UPS的结构型式有两种,一种是一体化的UPS,另一种是模块化的UPS。
一体化UPS主要由整流器、逆变器和静态开关等几部分组成;模块化UPS采用标准的结构设计,每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成,其中功率模块可并联,平均分担负载。
模块化UPS发展的难点主要集中在功率密度的提高和并联数量的增加及降低价格、提高可靠性等几个方面。
结合目前UPS技术的发展现状和对两种UPS型式的应用,现阶段地铁中推荐集中UPS系统采用一体化UPS。
当然随着模块化UPS的发展,模块化UPS的技术问题和价格问题得以解决,模块化UPS有着更大的优势。
2.2工频机和高频机的选择针对传统UPS而言,根据其整流方式的不同,行业内一般将其分为工频机和高频机两种。
一般地,将采用晶闸管整流方式的UPS称为工频机,而将采用IGBT整流方式的UPS称为高频机。
工频机高频机区别在于升压环节:采用工频变压器升压为工频机,采用高频直流斩波升压为高频机。
总的来说,若采用工频机时,输入、输出需加隔离变压器,并且由于采用晶闸管整流方式,系统谐波较大,往往需要加装谐波滤波器,导致设备体积很大,但是工频机有稳定性高、抗冲击能力极强等优点;而若采用高频机,则由于设备体积较小,重量较轻,既方便设备运输又有利于减小土建面积,随着IGBT可靠性的大幅度提升,系统可靠性也有保障。
城市轨道交通信号UPS供电方案研究
0 引 言
信号电源屏作为信号系统的供电设备,其供出 电源的质量将影响到信号设备的正常工作,进而影响 到行车的效率和安全,需要根据现场的实际情况选取 合适的信号电源配置方案。
单 UPS 是指信号电源系统配置方案中只设置一 套 UPS 设备,包括两种情况。 2.1.1 单 UPS(不带转辙机)+ 稳压器
单UP(S 不带转辙机)+稳压器方案配置如图1所示。 由配电箱引入两路可靠的独立电源,经电源切换单元 处理后,输出一路送入后续模块。计轴、信号机以及 联锁机等设备对供电电源的稳定性有要求,其所需的 电源需经稳压器处理后送至 UPS,然后经过后续对应 模块处理供电。对于其他一些对电源稳定性要求不高 的设备,其所需的电源直接由电源切换单元送至 UPS, 经过后续模块处理送入设备 [1]。
UPS 是指不间断供电系统,为地铁信号设备提供 稳定不间断的电源。它由变流器、开关以及蓄电池组成, 在输入电源故障时能通过蓄电池为负载供电。蓄电池是 一种可以反复充放电的电池,与 UPS 配套使用时,通 过 UPS 中的逆变器将其储存的电能转换成市电,使得 信号设备在停电的情况下能够正常工作一定的时间。
2020 年 11 月 10 日第 37 卷第 21 期
doi:10.19399/ห้องสมุดไป่ตู้.cnki.tpt.2020.21.028
Telecom Power Technology
Nov. 10,2020,Vol. 37 No. 21
设计应用
城市轨道交通信号 UPS 供电方案研究
地铁行业UPS供电系统解决方案
地铁行业UPS供电系统解决方案
1 城市地铁通信系统概况
近年来城市轨道交通行业发展迅猛,国内各大城市陆续建设城市地铁,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。
一般地铁工程通信系统由以下13 个子系统组成:
⑴传输系统;⑵专用无线通信系统;⑶公务电话系统;⑷专用电话系统;⑸广播系统;⑹电视监视系统;⑺时钟系统;⑻旅客向导系统;⑼综合布线系统;⑽电源系统;⑾公用传输系统;⑿公用移动通信引入系统;⒀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。
基于地铁车站弱电系统UPS集中供电研讨
基于地铁车站弱电系统UPS集中供电研讨摘要:随着城市地铁的不断发展,弱电系统在地铁中的应用也越来越广泛,很多设备的供电都属于一级或二级负荷,对电源的可靠性要求相对较高,需要运用UPS。
本文针对地铁车站弱电系统UPS集中供电进行了简要研讨,以供参考。
关键词:地铁车站;弱电系统;UPS集中供电1、UPS电源设备分类及组成1.1UPS电源分类UPS按工作原理基本可分成后备式、在线互动式和在线双转换式三大类。
三种类型UPS的工作方式各不相同,适用于不同的工作场合。
1)后备式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电超出其工作范围或停电时,通过转换开关转为电池逆变供电。
其特点是:结构简单,体积小,成本低,但输入电压范围窄,输出电压稳定精度差,有一定的切换时间。
这类UPS适用于对供电质量要求不高,允许有很短时间供电中断的场合,如家用计算机配置的就是此类UPS电源。
2)在线互动式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电偏低或偏高时,通过UPS内部稳压线路稳压后输出,当市电异常或停电时,通过转换开关转为电池逆变供电。
其特点是:有较宽的输入电压范围,噪音低,体积小等特点,但同样存在切换时间。
3)在线双转换式UPS在市电正常时,将市电进行整流提供直流电压给逆变器工作,由逆变器向负载提供交流电,在市电异常时,逆变器由电池提供能量,逆变器始终处于工作状态,保证无间断输出。
其特点是:有极宽的输入电压范围,无切换时间且输出电压稳定精度高,特别适合对电源要求较高的场合,但是成本较高。
目前,在国内地铁领域广泛应用的基本都是在线双转换式的UPS电源。
1.2在线双转换式UPS电源组成及功能1)在线双转换式UPS电源由整流模块(或整流器)、逆变器、静态开关、旁路开关和监控模块组成,当外供交流正常供电时,UPS可看成一台稳频稳压电源,既向蓄电池组充电又向逆变器供电,逆变器输出洁净的交流电源。
停电时,由蓄电池组经逆变器向负载供电。
城市轨道交通弱电系统综合UPS供电设计分析
城市轨道交通弱电系统综合 UPS供电设计分析摘要:在进行城市轨道交通工程建设时,会应用到各种类型的弱电设备,包含了多种子系统。
例如通信、综合监控、办公自动化、变电所操作电源等弱电系统,都采用了UPS供电的形式。
为了降低整体的建设成本,对资源进行有效的节约,为后期运营维护工作的开展,提供有效的支持。
我国在进行城市轨道交通工程建设时,对传统的分散式UPS供电方式进行了改善和优化,逐渐采用了集中UPS供电的方式。
本文就城市轨道交通弱电系统综合UPS供电设计进行相关的分析和探讨。
关键词:城市轨道交通;弱电系统;综合UPS供电设计;分析探讨在我国现代经济不断发展的过程中,城市人口数量也在不断的增加,对交通提出了更高的要求。
轨道交通已经成为我国居民出行常用的工具之一,要想保证城市轨道交通的运行安全,就要对供电电源进行精细化设计。
因为一旦轨道交通在运行的过程中,供电电源存在异常,就会引发安全性事故问题。
要对城市轨道交通中,重要弱电系统的供电形式进行专门的设计,实现连续的供电,提高电力能源的应用安全性和可靠性。
要对传统分散式电源设计形式应用时,存在的各项缺陷进行有效的弥补[1]。
一、城市轨道交通弱电系统综合UPS供电设计措施(一)选用合理的设置形式目前在进行地铁工程建设时,主要存在通信和、综合监控以及火灾自动报警等弱电系统,这些系统都采用了UPS供电的形式,需要对其中一些重点系统的UPS进行整合设置。
对于变电所的建设来说,用电负荷主要包含了交流的负载以及直流的负载。
在进行直流电源应用时,正常情况下可以选用充电模块,将交流电转化为直流电,实现负载的供电,同时可以为蓄电池充电。
当一路的交流电源失电时,可以自动切换到另一路的电源中,仍然选用充电模块,实现电力能源的供电,也可以同时为蓄电池充电。
如果存在两路交流电源的失电,电池会出现放电等现象,实现负载的供电。
变电所在进行用电系统建设的过程中,直流用电系统的建设,与UPS系统的建设存在一定的差异。
城市轨道交通信号UPS供电方案研究
设计应用城市轨道交通信号UPS供电方案研究邝香琦(武汉铁路职业技术学院,湖北武汉信号电源屏作为信号系统的供电设备,其供电方案的设计关乎系统的可靠性。
通过介绍城市轨道交通信UPS供电的配置方案,最后综合分析方案的利弊,为现场设计提供参考。
城市轨道交通;信号电源系统;配置方案Research on UPS Power Supply Scheme of Signal Based on Urban Rail TransitKUANG XiangqiWuhan Railway Vocational College of TechnologyAs the power supply equipment of signal system,the design of power supply scheme of signal power is related to the reliability of the system.The thesis introduces the comosition of UPS about urban rail transit signal firstly then analyzes the configuration scheme of urban rail UPS about urban rail transit signal.Finallydisadvantages of the scheme are ananlyzed comprehensicely to provide reference for field design.signal inteligent power supply panel转辙机电源模块所需的电源由UPS 向转辙机模块供给,而不是由电源切换模块直接供给的。
这种配置方案应用在南昌地铁1号线和2号线、北京地铁昌平线以及石家庄地铁1号线等。
2.2 双UPS双UPS 是指信号电源系统配置方案中设置两套UPS 设备,具体有以下3种情况。
地铁ups实施方案
地铁ups实施方案地铁UPS实施方案一、背景介绍随着城市化进程的加快,地铁作为城市重要的交通工具,承载着越来越多的乘客出行需求。
然而,地铁作为封闭式的环境,一旦出现停电故障,将会给乘客的出行带来极大的不便和安全隐患。
因此,为了保障地铁系统的正常运行和乘客的安全,地铁UPS实施方案显得尤为重要。
二、UPS系统的作用UPS(Uninterruptible Power Supply)系统是一种能在电源中断时提供临时电能的设备。
在地铁系统中,UPS系统的作用主要体现在两个方面:一是在电源突然中断时,UPS系统能够迅速接管电源,保障地铁设备的正常运行;二是在电源恢复后,UPS系统能够平稳地将电源切换回来,避免电源突然恢复对设备造成的损坏。
三、地铁UPS实施方案1. 系统选型:根据地铁系统的特点和需求,选择适合的UPS系统,包括容量、输出波形、输出电压等参数的选择。
2. 设备布局:根据地铁站点的实际情况,合理布局UPS设备,确保覆盖范围广、响应迅速。
3. 系统连接:将UPS系统与地铁设备进行连接,确保在电源中断时能够迅速接管电源,并在电源恢复后平稳切换。
4. 系统测试:对UPS系统进行定期测试和维护,确保系统的稳定性和可靠性。
5. 应急预案:制定地铁UPS系统的应急预案,包括故障处理流程、人员职责分工等,确保在发生电源故障时能够迅速有效地应对。
四、实施方案的优势1. 提高地铁系统的可靠性和稳定性,减少因电源故障造成的停运时间和安全隐患。
2. 保障乘客的出行安全和舒适,提升地铁系统的服务质量和乘客满意度。
3. 降低因电源故障对地铁设备造成的损坏,延长设备的使用寿命,降低维护成本。
五、总结地铁UPS实施方案的制定和实施,对于保障地铁系统的正常运行和乘客的出行安全具有重要意义。
通过合理选型、设备布局、系统连接、定期测试和应急预案的制定,能够有效提高地铁系统的可靠性和稳定性,降低因电源故障带来的影响,为乘客提供更加安全、舒适的出行环境。
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城市轨道交通集中UPS电源系统设置方案研究作者:王福鑫,黄幸福,郑侃来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》2020年第02期【摘 ;要】论文结合国内城市轨道交通集中UPS电源系统的应用现状和专业需求,对集中UPS电源系统设备选择和配置方式进行比较和分析,同时,对系统相关设备容量的计算方法进行阐述。
【Abstract】 Combined with the application status and professional demand of centralized UPS power supply system in domestic urban rail transit, this paper compares and analyzes the equipment selection and configuration mode of centralized UPS power supply system, and expounds the calculation method of the capacity of related equipment of the system.【关键词】轨道交通;集中UPS;设置方案;蓄电池【Keywords】rail transit; centralized UPS; setup scheme; battery【中图分类号】 U231 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 【文献标志码】A ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 【文章编号】1673-1069(2020)02-0194-031 引言不间断电源设备(UPS)作为城市轨道交通设备系统的重要组成部分,可以持续进行高质量供电。
集中UPS电源系统具有过载能力强、设备布置集中、占地面积小、利于运营管理和节能降耗、综合投资和维护成本低、技术优势显著等优点,被城市轨道交通广泛应用并已成为UPS电源系统的重要发展方向。
论文对城市轨道交通集中UPS电源系统的设计方案和应用进行分析和总结。
2 UPS配置类型UPS由整流器、逆变器、转换开关、储能装置及控制系统组成,UPS配置主要有以下三种类型[1]。
2.1 双变换(在线式)UPS逆变器持续处在工作状态,正常状态下由整流器/逆变器给负载供电,整流器对蓄电池组浮充电。
当输入供电超出预定允差,由蓄电池组和逆变器组合持续供电。
UPS开关采用静态开关,切换时间微秒级,电源输出波形为交流正弦波,稳定且精度高。
2.2 在线互动式UPS正常状态下,输入电源通过稳压装置向负载供电,逆变器反向工作,对蓄电池组充电。
当输入供电异常时,逆变器实现逆变工作状态,由蓄电池组和逆变器持续供電。
电源输出波形为模拟交流正弦波,切换时间小于4ms,稳频性能不理想。
2.3 后备式UPS工作原理类似于EPS,正常状态下,输入旁路通过稳压装置供电。
当输入电源异常时,紧急切换至蓄电池组/逆变器组合保持负载功率的持续性。
UPS结构简单,电源输出波形为交流方波,切换时间为4~10ms,适合供电质量要求不高的非关键场所。
由于城市轨道交通设备系统负荷对供电质量要求高,集中UPS电源应采用双变换(在线式)UPS,工作原理如图1所示。
图1 ; 在线UPS工作原理3 UPS的性能对比根据整流工作模式等方案的不同,目前行业内形成工频型UPS、高频型UPS及模块化UPS的三种发展趋势。
工频型UPS采用SCR(可控硅)整流器、IGBT逆变器和隔离变压器的设计方案。
由于可控硅的过流能力强(10In,20ms),直流母线电压低,且采用隔离变压器,可有效避免负载短路冲击和降低零地电压,可靠性高。
由于采用可控硅及隔离变压器,增大损耗,效率低于高频机。
工频型UPS的制造工艺成熟,应用广泛,故障率低。
高频型UPS整流器采用升压型脉宽调制IGBT技术,开关频率在几千至几万赫兹,远高于工频机。
直流母线电压可达800~1000V,故蓄电池组须通过电池变换器PFC接入母线,若逆变器功率器件发生短路,则母线高电压对负载会有冲击。
近年来,IGBT制造技术已取得较大进步,高频型UPS可靠性也相应提高并得到认可。
模块化UPS采用高频化结构技术,可以冗余并联,扩展灵活,能够实现在线热插拔和热更换,适合中等以上规模不间断电源供电方案,如表1所示。
4 集中UPS电源系统设置方案4.1 系统整合范围城市轨道交通设备系统负荷在车站及控制中心分布相对集中,可采用集中设置UPS方案,车辆段的停车场由于负荷分散,供电范围大,不适合设置集中UPS。
根据地铁设备负荷分级和供电要求,专用通信系统设备、BAS设备、FAS设备同为一级负荷中特别重要负荷,须设置一套集中UPS,综合监控系统设备、门禁系统设备、AFC系统设备、PIS、供电可视化接地系统主机、环控柜等一级负荷采用另一套集中UPS电源系统供电。
为保证信号系统设备的安全独立性、民用通信和公安通信系统设备的维护便利,宜各自设置UPS。
变电所由于存在冲击负荷(随机5s),独立设置交直流一体化电源。
屏蔽门系统主要为非线性负载,独立设置后备电源。
应急照明系统对供电质量要求低,设置EPS供电。
4.2 系统设置方案国内城市轨道交通集中UPS电源系统常用方案有三种:UPS单机系统、并机冗余系统和并机双总线系统。
4.2.1 UPS单机系统UPS单机系统方案由单UPS和单蓄电池组构成。
当一路进线故障,由ATS切换到另一路进线电源供电。
两路进线或整流器故障时由蓄电池组经逆变器供电,并通过分时下电功能满足各专业后备时间需求。
当逆变器或智能控制单元故障则切换至静态旁路维持供电。
单机系统结构简单,维护方便,可靠性低,电源系统故障影响面较大。
深圳、南宁、长春、成都等城市轨道交通线路采用单机系统方案。
4.2.2 并机冗余系统并机冗余系统方案采用双UPS和双蓄电池组,为避免压差形成环流,影响蓄电池寿命,两组蓄电池间不设开关,各自承担50%负载后备时间供电。
并机冗余系统电源方案运行方式比较复杂,当一路进线故障,由ATS切换到另一路进线电源供电,两路进线电源均故障,由蓄电池组经逆变器供电;当其一UPS逆变器故障,由另一UPS承担全部负荷供电,若过载则切换到静态旁路;当其一UPS整流器故障,则故障UPS先通过蓄电池组放电,放电结束后,由另一UPS承担全部负荷供电,若过载则切换到静态旁路;当两台UPS逆变器均故障、两套智能控制单元均故障或其一UPS逆变器故障,另一UPS整流器故障时,切换至静态旁路维持供电;当UPS整流器均故障,则蓄电池组供电,放电结束切换至静态旁路维持供电。
并机冗余系统方案相对单机方案供电可靠、造价高。
北京、武汉、广州、青岛、济南、长沙、杭州、厦門、成都控制中心等大部分城市轨道交通线路采用此方案。
4.2.3 并机双总线系统并机双总线系统供电方案系统复杂,UPS相互独立,可靠性极高,造价高,适用于大型数据中心等关键场所。
轨道交通行业中上海、广州部分地铁线路采用过此方式,运行方式与单机系统类似,详细过程不再赘述。
5 蓄电池组配置5.1 蓄电池选型目前,轨道交通行业UPS电源系统除上海地铁采用磷酸铁锂电池外,多采用阀控式铅酸蓄电池或胶体蓄电池。
磷酸铁锂电池体积小、比能量大、寿命长且绿色环保,但造价高,成本为铅酸电池的2~3倍。
阀控式密封铅酸蓄电池应用广泛,有较强的高倍率放电能力,故障时内部压力增大,存在安全风险。
胶体电池仍属于贫液式铅酸电池,在铅酸电池基础上加入气相SiO2 、凝胶剂等制成,板栅材质多采用酚醛树脂或PVC。
胶体蓄电池设计寿命较铅酸蓄电池长且使用安全,同等容量下采用2V蓄电池,空间需求大,配套的监测设备多,综合造价高,维护工作量大。
此外,UPS蓄电池组并联组数不应超过4组,故蓄电池容量400Ah以下的UPS电源系统宜采用12V蓄电池,即车站和控制中心集中UPS电源系统宜分别选择12V和2V胶体蓄电池。
蓄电池对比如表2所示。
表2 ; 蓄电池对比表5.2 蓄电池组容量设置集中UPS蓄电池容量计算方法不同于变电所直流电源蓄电池采用的阶梯计算法,常用电流计算法、恒电流法、恒功率法及电源计算法。
例如,采用恒电流算法时,应先计算蓄电池的最大放电电流值:I=■在这公式中,P(VA)为UPS容量,Pf为UPS输出功率因数,N为UPS标称电池电压的节数,I为UPS最大放电电流,V为蓄电池组临界放电电压,η为逆变器转换效率。
设计时依据不同专业负荷依次计算不同后备时间最大放电电流,通过计算结果查找蓄电池的恒电流放电系数表,由此确定蓄电池型号及组数。
5.3 蓄电池组管理方案蓄电池组宜配置在线监测系统,对蓄电池组相关指标进行实时监测并与UPS监测数据同时上传至综合监控或智能运维系统,以便运营统一管理。
在线均衡系统除能够实现在线监测功能外,还能对电池组进行大电流的充放电,实现蓄电池组的在线均衡和活化。
由于目前尚无标准明确在线均衡功能的相关指标,效果有待实际验证。
6 结语城市轨道交通作为城市发展的重要基础设施,设备系统稳定运行是其安全运营的重要保障。
采用合理、经济的集中UPS电源系统配置方案将有利于地铁设备系统的稳定运行、资源配置整合及节能降耗。
【参考文献】【1】中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册(第四版)[M].北京:中国电力出版社,2016.。