天津地铁信号系统UPS电源配置的方案研究

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天津地铁信号系统 U P S电源配置的方案研究边兴悦

(天津市地下铁道集团有限公司，天津 3 0 0 0 0 0 )摘要：信号系统地面设备的供电方式通常采用两种电源配置：一种为独立的电源配置包括信号电源屏、单独 u p s ( a<间断电源)和蓄电池；另一种为由各设备专业统一整合的综合 U P S (含电池)供电，信号专业只设置独立的电源屏。无论以哪种方式对信号系统进行供电都应确保电源的稳定可靠，否则的话地铁信号系统全功能的实现将是一句空谈。 关键词：信号系统独立电源配置；综合 u P S;行车安全；信号系统全功能

在正常情况下，地铁行车运营由信号系统以 A T O模式按照 A T S 的计划时刻表运行，行车的安全完全由信号系统负责。信号系统的控制设备出于安全性和可靠性的考虑，采取了二乘二取二或三取二等配置。为了确保信号系统控制设备正常工作，系统的 U P S电源配置采取何种方法与整个系统相适应也显得至关重要。 1 U P S的工作原理 U P S电源系统由五部分组成：主路、旁路、蓄电池等电源输入电路，进行 AC/ D C变换的整流器，进行 D C/ A C变换的逆变器，逆变和旁路输出切换电路以及蓄电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求 ),输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由蓄电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。蓄电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与蓄电池容量大小成正比。 由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑旁路变氘输^ 特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便 U P S电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。2 U P S的工作方式

图 1后备式 U P S

图 2互动式 UP S框图

现在的 U P S通常采用静止转换工作方式

的 U P S。静止式 U P S从图 3双变换式 L I P S框图其位于市电与负载之间的工作方式来区分，可分为后备式 U P S、互动式U P S (也称准在线式 U P S )和双变换式 U P S (也称在线式 U P S )等三中心采用一套并机工作的大容量双变换式综合 u P s设备供电。这样

整合的好处在于通过增大 U P S的容量进而增加综合 U P S的可靠性 2 . 1后备式 U P S。后备式 U P S示意图见图 1。后备式 U P S是一种与可用性，增强了 U P S自身的抗冲击能力；同时也便于对 U P S进行价格低廉、仅能满足一般客户要求的普及型 U P S,容量一般只有 0 . 5 统一监控。为确保市电交流输入与 U P S交流输出的电源质量，综合 k V A一2 k V A左右。后备式 U P S可以满足普通商用或家用电脑等用 U P S由 I G B T整流器，电池变换器， I G B T逆变器、旁路及隔离变压器电设备。但对地铁信号系统这种大规模采用服务器等高端设备的系组成。综合 U P S至少提供通信、信号、综合监控(含F A S )、 B A S、 A F C 统来说，后备式 U P S的容量与供电质量是远远不够的。 设备所需的 5个输出回路，每个输出回路均为 3 8 0 V三相五线。综合 2 . 2互动式 U P S。互动式 U P S示意图见图 2。互动式 U P S功率因 U P S设备采用对其所带多个回路进行集中分时控制的方式，当 U P S 数较高，对于地铁信号系统早期单独配置的 U P S,通常采用互动式采用蓄电池供电时， U P S系统自动计时，达到相应的时间就自动切断 U P S,也就是准在线式 U P S电源。 相应备用时间的系统的供电，合理配置蓄电池组的容量。各系统所需 2 . 3双变换式 U P S。双变换式 U P S示意图见图 3。目前包括信号后备时间分别为：通信输出回路按照 2个小时备用时间考虑，信号输系统在内的大多数设备系统，都采用双变换式 U P S,也就是我们通常出回路按照 3 0分钟备用时间考虑，综合监控(含F A S )输出回路按照所说的在线式 U P S。 1个小时备用时间考虑， B A S输出回路按照 3 0分钟考虑，车站 A F C 3 UP S的选择设备按照 3 0分钟考虑，控制中心 A F C设备按照 6 0分钟考虑。 通过对上面三种工作方式 u p s特

点的简单了解，我们可以发现我们在将各设备系统的 U P S设备整合为综合 U P S的同时，也不双变换式 u P s (也称在线式 u p s )虽然结构较复杂，但性能完善，能基能忽视整合后带来的一系列问题，一方面由于每个综合 U P S的容量本解决所有电源问题，其显著特点是功率因数较高，能够持续零中断庞大，为了进一步保证对用电设备的供电质量， U P S厂家提供了重达地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的 5 0 0公斤的隔离变压器，这对设备的安装与放置产生较大的困难；另电源问题；由于需要较大的投资，通常应用在关键设备与网络中心等方面鉴于每个综合 U P S的容量庞大， U P S所需的蓄电池数量也大对电力要求苛刻的环境中也正因为双变换式 U P S具有上述优越的电大增加，对于安装 U P S的设备房间也提出了空间面积应较大，通风效气特性，而信号系统又是与地铁行车安全密切相关的控制系统，因果应良好等要求，以解决大容量大功率 U P S设备的散热问题。此外数此，信号系统应采用双变换式 U P S以切实保障系统的安全运行。考虑量众多的蓄电池，也使维护人员的维护工作量大大增加。 到信号电源屏已经采用了模块化的冗余设计，为了与信号电源屏相 5综述适应，如果能采用功率因数高，且电源容量较大的 U P S或采用 U P S 无论是采用对信号系统单独供电的电源屏及 U P S设备，还是采并机，将使整个电源系统乃至信号系统的可靠性、可用性大大提高。 用各设备系统统一整合的综合 U P S系统，都应确保电源的稳定可靠。 4综合 U P S在天津地铁 2、 3号线中的使用否则的话包括地铁信号系统在内的各个设备系统实现全功能将是一天津地铁 2、 3号线的通信、信号、综合监控、 A F C系统在每个车句空谈。 站采用一套单机工作的大容量双变换式综合 U P S设备供电，在控制一

种。

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