淺談西安地鐵二號(hào)線正線信號(hào)電源系統(tǒng)

摘 要：地鐵信號(hào)系統(tǒng)是控制列車安全運(yùn)行的裝置，電源設(shè)備是保證信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠保證。地鐵電源系統(tǒng)包括信號(hào)電源屏、UPS（不間斷電源）及蓄電池，向信號(hào)設(shè)備提供所需種類的穩(wěn)定電源。文中主要針對(duì)信號(hào)電源屏、UPS原理進(jìn)行分析，提出了西安地鐵正線信號(hào)系統(tǒng)電源設(shè)備的配置方案。

關(guān)鍵詞：地鐵 信號(hào)系統(tǒng) 電源屏 UPS

中圖分類號(hào)：U23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（b）-0130-01

地鐵信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)集行車指揮和列車運(yùn)行控制為一體的重要機(jī)電系統(tǒng)，為了確保控制設(shè)備正常工作，系統(tǒng)的電源配置也應(yīng)與整個(gè)系統(tǒng)相適應(yīng)。信號(hào)系統(tǒng)的電源設(shè)備包括信號(hào)電源屏、UPS（不間斷電源）和蓄電池等，本文就正線信號(hào)設(shè)備集中站電源系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 電源屏

1.1 原理

二號(hào)線電源屏采用鼎漢PZG系列信號(hào)智能電源屏，兩路三相四線制外部電源經(jīng)過防雷單元后進(jìn)入輸入切換單元，再經(jīng)過一級(jí)防雷通過UPS，經(jīng)UPS穩(wěn)壓處理變成純凈的交流電源再送到電源屏各交、直流模塊，模塊的輸出進(jìn)入交直流配電單元，交流模塊通過隔離變壓器隔離后給信號(hào)設(shè)備供電，直流模塊內(nèi)部高頻隔離后輸出給信號(hào)設(shè)備。

2 UPS

2.1 UPS的工作原理

二號(hào)線采用的是艾默生UPS。聯(lián)鎖集中站兩路外部輸入采用三相四線制，電源經(jīng)信號(hào)電源屏的自動(dòng)切換裝置后提供給UPS。電源屏與UPS監(jiān)測(cè)單元采用RS485/RS232串行接口通過屏蔽通信電纜連接，市電供電在220 V+15%（-20%）（即176～253 V）時(shí)，UPS認(rèn)為電網(wǎng)電壓基本正常，交流電通過工頻變壓器直接輸送給負(fù)載；市電在176～253 V之間時(shí)，逆變器正常工作的同時(shí)還給電池充電，一旦市電異常，經(jīng)電池逆變給負(fù)載供電。轉(zhuǎn)換時(shí)間小于0.15 s，不會(huì)影響設(shè)備的正常工作。

市電正常供電時(shí)，交流輸入經(jīng)AC/DC整流器轉(zhuǎn)換成直流，一方面給蓄電池充電；另一方面給逆變器供電，逆變器自始至終都處于工作狀態(tài)，將直流電壓經(jīng)DC/AC逆變器逆變成交流電壓給用電設(shè)備供電。當(dāng)市電中斷或不能滿足UPS的輸入要求時(shí)，UPS的輸入AC/DC整流器將關(guān)閉，蓄電池將以無(wú)切換時(shí)間的方式向逆變器供電。當(dāng)市電重新恢復(fù)供電時(shí)，蓄電池便停止向逆變器供電，此時(shí)機(jī)內(nèi)充電器向蓄電池組補(bǔ)充消耗的電能，以備再次使用。

當(dāng)市電存在且在UPS輸入允許范圍內(nèi)時(shí)，由于DC/AC逆變器發(fā)生故障或負(fù)載功率大于逆變器輸出額定功率時(shí)，為保證負(fù)載仍能正常工作，靜態(tài)開關(guān)切換到旁路供電狀態(tài)。當(dāng)逆變器恢復(fù)正常或負(fù)載功率降到逆變器輸出額定功率之內(nèi)時(shí)，輸出靜態(tài)開關(guān)將自動(dòng)由旁路供電切換到逆變供電狀態(tài)。（如圖1所示）

2.2 UPS的四種工作模式

2.2.1 市電逆變供電模式

當(dāng)輸入市電和輸出負(fù)載在正常范圍內(nèi)時(shí)，負(fù)載所需的電源由市電通過整流器整流變成直流、再經(jīng)逆變器變成交流輸出提供給負(fù)載，同時(shí)內(nèi)置充電器對(duì)電池模塊進(jìn)行充電。

2.2.2 旁路供電模

UPS運(yùn)行中出現(xiàn)輸出過載、故障等情況時(shí)，負(fù)載所需的電源由市電輸入直接經(jīng)旁路提供；同時(shí)內(nèi)置充電器對(duì)電池充電。若出現(xiàn)市電斷電或市電電壓超出范圍（120～253 Vac），UPS將不能為負(fù)載提供電源。

2.2.3 電池逆變工作模式

當(dāng)主路市電掉電或不正常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)無(wú)間斷地切換到電池工作模式，由電池逆變出用戶所需的三相四線交流電源向負(fù)載供電。市電恢復(fù)后系統(tǒng)自動(dòng)無(wú)間斷地恢復(fù)到正常工作模式。

2.2.4 ECO模式

在ECO模式下，當(dāng)旁路電壓在220 Vac±10%、頻率在50±2 Hz范圍內(nèi)時(shí)，負(fù)載由旁路供電。

2.3 不停電檢修維護(hù)

需要對(duì)UPS電源及電池等進(jìn)行全面檢修或設(shè)備故障需維修時(shí)，可以通過閉合維護(hù)開關(guān)Q3BP，將負(fù)載轉(zhuǎn)向維修旁路直接供電，以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS不停電維護(hù)。維修需要斷開UPS內(nèi)部的主路、旁路輸入電源和電池輸入開關(guān)以及輸出開關(guān)，實(shí)現(xiàn)UPS內(nèi)部不帶電而對(duì)負(fù)載仍然維持供電的維修工作模式。

3 結(jié)語(yǔ)

西安地鐵二號(hào)線自開通以來(lái)，經(jīng)過兩年的運(yùn)營(yíng)時(shí)間證明電源系統(tǒng)配置非常穩(wěn)定可靠，此配置未發(fā)生過一次電源故障，為信號(hào)設(shè)備提供了可靠的不間斷電源，保障了電氣設(shè)備的良好工作狀態(tài)。

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