地鐵商用通信電源系統設備組成及應用

陳 序

（鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000）

1 概述

商用通信電源系統為不間斷供電系統。 按一級負荷供電，兩路獨立的三相交流電源經雙電源切換屏后接入UPS 電源，經UPS 輸出的交流電源通過雙電源切換屏的交流配電分路， 分別為商用傳輸系統、 商用集中監測告警系統以及三家電信運營商設備提供電源。 UPS 設備負責輸出純凈的交流電源。

2 商用通信電源系統組成

2.1 商用通信電源系統控制中心設備組成

圖1 控制中心的構成設備框圖

商用通信電源系統控制中心的輸入電源由低壓配電與照明專業引接兩路獨立三相五線制380V 交流電源接至商用通信設備室電源配電箱，輸出端加斷路器和防雷裝置，分界點在商用通信設備室電源配電箱輸出端， 電源配電箱由低壓配電與照明專業提供。

控制中心的商用通信電源系統由定制的雙路電源切換屏、UPS、蓄電池組、電源監控設備（UPS、雙電源切換屏、蓄電池組監控設備）以及電源網管設備和軟件構成。

2.2 商用通信電源系統車站設備組成

商用通信電源系統車站的輸入電源由低壓配電與照明專業引接兩路獨立三相五線制380V 交流電源接至商用通信設備室電源配電箱，輸出端加斷路器和防雷裝置，分界點在商用通信設備室電源配電箱輸出端， 電源配電箱由低壓配電柜與照明專業提供。

車站商用通信電源系統由雙路電源切換屏、UPS、 蓄電池組、電源監控設備構成。

圖2 車站的構成設備框圖

3 商用通信電源系統主要設備介紹

商用通信電源系統為商用通信系統提供電源，保證在主電源發生異常的情況下， 商用通信設備在規定的時間內仍能正常工作，等待主電源恢復正常。

商用通信電源系統能對商用通信系統設備不間斷地進行供電。 電源故障后，UPS 電源仍能為商用通信設備提供1 小時的電源供應。

車站雙電源切換可以實現為商用UPS、 運營商一次配電，運營商各自分配電源，并配置電表，可計量運營商使用的電量。一次配電輸出送給UPS 輸入端，交流配電屏可以對UPS 輸出進行再次配電，為商用傳輸系統、商用集中監測告警系統、直放站、RRU 等設備供電。

控制中心雙電源切換屏輸出1 路交流電源接UPS 輸入端，經UPS 輸出穩定的交流電源，由雙電源切換屏二次配電輸出，為商用傳輸系統、商用集中監測告警系統供電。

3.1 UPS

實現交流不間斷供電，將外電源凈化為穩定、純凈的交流電。 同時與蓄電池組配合，實現斷電情況下的持續供電。 UPS 設備為工頻雙變換在線式產品，即在外電源正常時，外電源先經過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成交流，經過電氣隔離后向負載輸出， 以保證輸出的電能是與外電源完全無關的再生的凈化電能。 外電源中斷時，由電池通過逆變器變換成交流輸出，以保證對負載的不間斷的正常供電。

3.2 雙電源切換屏

雙電源切換屏由雙電源切換開關、斷路器、接觸器、配電裝置、故障告警裝置等組成。

雙電源切換屏主要是將引入的兩路交流電源，分配一路作為主用輸出，另一路作為備用輸出。 當主用回路停電時，自動切換至備用回路輸出，并可實現人工切換。 輸入開關為自動時，具有短路保護功能，輸入電源自動或手動切換時，具有可靠的電氣連鎖和機械連鎖裝置。兩個輸入電源電路中，具有主用電路優先輸入功能。

電源切換屏將經過切換的交流引入電源分配若干輸出回路，配電供給UPS 電源和其他運營商設備。

3.3 蓄電池組

蓄電池組由獨立的開關進行控制。 無外電源情況下，允許用電池啟動UPS。 停電后，UPS 轉由電池供電，在UPS 將電池組電能放完后自動關機， 當外電源恢復正常后UPS 可自動開機啟動，恢復對設備的供電，同時對電池組進行充電。

蓄電池主要技術指標：（1）蓄電池符合YD/T799-2002 標準。 （2）蓄電池能在-15～+45℃環境條件下正常工作。 （3）蓄電池的殼、蓋符合GB/T 2408-1996 中的第8.3.2FH-1（水平級）和第9.3.2FV-0（垂直級）的要求。 （4）蓄電池能承受50kPa 正壓或負壓而不破裂、不開膠，壓力釋放后殼體不變形。 （5）標稱值為2V、12V 的蓄電池按規定試驗，10h 率的容量第1 次循環不低于0.95C10，第3 次循環達到C10；3h 和1h 率的容量在第4 次和第5 次以前達到，放電終止電壓符合規定。 （6）蓄電池以30I10（A）放電30min，脊柱、內部匯流排不融斷，其外觀不會出現異常。（7）蓄電池靜置28 天后，其容量保持率不低于96%。（8）蓄電池密封反效率不低于95%。 （9）蓄電池在正常工作過程中，沒有酸霧逸出；在充電過程中遇有明火，內部不引燃、不引爆。 （10）蓄電池的安全閥有自動開啟和關閉的功能，開閥壓是10～35kPa，閉閥壓是3～15kPa。 （11）單體蓄電池和由若干單體組成一體的組合蓄電池組中各電池間的開路電壓最高與最低差值不大于20mV（2V）、100mV（12V）。 （12）電池間連接電壓降△U≤10mV。 （13）采用封口劑的蓄電池，在溫度-30℃～+65℃之間，封口劑沒有裂紋與溢流現象。 （14）蓄電池的折合浮充壽命不低于10年。

3.4 電源網管系統

商用通信電源網管系統軟件功能如下：

系統管理，主要用于系統的安全性管理，分為用戶管理、權限管理、班次管理、門禁管理以及系統日志查詢五個部分。 用戶管理中，可注冊新用戶，定義用戶的有效時間，分配用戶權限，劃分用戶組等；權限管理是用于設置權限級別以及分解權限等；內容系統日志查詢用于查詢不同類型的操作日志及系統運行日志。監控系統控制平臺具有嚴格的權限管理，可以對設備的瀏覽權限和控制權限進行細分，對用戶訪問權限有詳細的設置，將訪問權限從高到低定義不同層次，不同層次對應不同的訪問權限，保證系統的安全和可靠性。 設置三級操作權限：值班人員只具有第一級操作權限以完成日常工作，如查看實時曲線，打印告警記錄，統計報表等；管理人員具有第二級操作權限，能夠修改系統配置和告警閥值等；超級用戶具有第三級權限，能夠設置和查看每位操作人員的操作權限和口令。 此外，還有職員管理、設備管理、告警管理、數據管理、工程資料管理等。

商用電源網管系統的主要技術指標參考值：（1）交流電壓、電流測量精度≤1%；（2）直流電流、電壓測量精度≤2%；（3）頻率測量精度≤2%；（4）蓄電池單體電壓測量精度≤1%；（5）溫度測量精度≤±0.5℃；（6）濕度測量精度≤5%；（7）監測數據刷新時間≤2s；（8）告警準確率大于99.99%；

4 商用通信電源系統系統設計方案

4.1 商用通信電源系統控制中心設計方案

（1）控制中心電源系統由定制的雙路電源切換屏、UPS、蓄電池組、電源監控設備（UPS、雙電源切換屏、蓄電池組監控設備）以及電源網管設備和軟件構成。

（2）雙電源切換屏輸出1 路交流電源接UPS 輸入端。 經UPS 輸出穩定的交流電源，由雙電源切換屏配電輸出，為商用傳輸系統、集中監測告警系統供電。 同時輸出端預留運營商端口，并配置電度表，分別計量運營商用電量。

（3）UPS 為商用傳輸設備、集中監測告警系統供電，蓄電池后備時間約為1 小時。 UPS 采用單機供電方式。

（4）控制中心電源設備的狀態信息和故障告警通過本地傳輸接入商用電源網管系統， 所有商用電源系統設備的運行狀態數據都在商用電源網管終端上顯示， 還可以通過商用電源網管系統對控制中心的UPS、雙電源切換屏、蓄電池組等進行遠端遙信、遙測、遙控和遙調，并可對蓄電池組進行遠端定期放電維護。

4.2 商用通信電源系統車站設計方案

在車站兩路獨立的三相交流電源送入雙路電源切換屏，該屏具有二次配電功能，一次配電為UPS 和運營商分路配電，并配置電度表。UPS 輸出經過雙電源切換屏進行二次配電，為商用傳輸系統、商用集中監測告警系統、光纖直放站、RRU 等設備供電。

（1）車站商用通信電源系統由雙路電源切換屏、UPS、蓄電池組、電源監控設備構成。

（2）UPS 為商用通信系統供電，蓄電池后備時間為1 小時。UPS 采用單機供電方式。

（3）雙電源切換屏具有二次配電功能，一次配電為UPS 和運營商分路配電，并配置電度表。UPS 輸出經過交流配電屏進行二次配電，為商用傳輸系統、商用集中監測告警系統、光纖直放站、RRU 等設備供電。

（4）各車站的電源設備均設有監控顯示模塊，通過機房監控網絡適配器模塊歸置集成系統匯總后，通過RJ45 接口，接入商用傳輸系統，到達控制中心，從而在網管界面顯示各個車站的電源設備實時運行數據。

4.3 商用通信電源系統網管設計方案

電源網管系統在車站和控制中心電源室設置監控接入單元，所有監控單元統一接入機房監控網絡，利用相應接口接入傳輸系統，把運行狀態數據和告警數據傳送到商用電源網管系統。

圖3 商用通信電源網管系統示意圖

通訊主機和模塊之間以網絡連接，采用主從方式通過各種通訊協議相互通訊， 取得各設備的實時數據。 為保障系統實時性，系統采用多線程方式，同時與各端口的設備通訊，便于對事件即時響應。 商用電源網管系統采用完全圖形化的人機交互界面，可以有組織地管理機房各種設備，并且采用了IP 的數據采集方式，確保了系統的擴容性。 今后如需擴充設備監控時，只需要增加相應的監控模塊，便可納入到現有的商用電源網管平臺。

商用通信電源網管系統與商用集中告警系統相連，并將商用電源系統的各種狀態信息輸出到商用集中監測告警服務器上。

5 總結

地鐵商用通信電源系統承擔控制中心、 車站設備的供電，是通信系統的重要保障。 本文詳細介紹了商用通信電源系統的網絡組成、 主要設備的功能及參數， 根據地鐵運營中管理專業化、技術先進化、對故障進行預防和快速有效處理的要求，提出了行之有效的設計方案。

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