大連地鐵通信電源系統組成方案分析

于躍洲

（大連地鐵運營有限公司，遼寧 大連 116000）

1 控制中心電源系統方案

大連地鐵控制中心的通信電源系統主要為兩部分供電。一部分是為通信控制中心機械室的通信設備供電，此蓄電池組放置在通信機械室；另一部分就是為整個控制中心大樓供電，此蓄電池組放置在控制中心的集中供電室。

1.1 UPS工作模式

1.1.1 UPS正常工作模式

兩臺UPS裝置并機運行，各分擔50%負荷，并機系統指定追蹤系統旁路電源。UPS將市電經整流和逆變后給各個用電系統供電，同時給蓄電池組充電[1]。

1.1.2 UPS非正常工作模式

日常的供電內容主要由兩臺主備UPS提供，當一臺UPS設備故障時，輸出供電就會由另外一臺承擔。故障的UPS設備退出運行，同時在電源網管上進行告警，而另外一臺將會承擔全部的設備負荷。當兩臺UPS設備都發生故障時，存在兩種情況。一種情況是兩臺UPS的逆變器全部故障，那么設備將會由外部供電直接供電，沒有任何逆變的過程，UPS無法提供蓄電池供電。另一種情況就是兩臺UPS的整流器全部故障，UPS無法得到外部的供電，這樣只能由蓄電池進行供電，當蓄電池電量全部耗盡之后，UPS徹底無法輸出電力。當外部供電出現問題的時候，UPS設備正常工作，改為蓄電池供電，供電模式與整流器故障相同，當外部供電恢復，UPS設備工作模式轉換[2]。

1.2 分時下電

地鐵控制中心的電源系統對大樓內部的設備進行統一的供電，主要對控制中心通信設備、信號設備、AFC設備以及FAS、BAS等進行供電。電源設備采用2臺冗余的UPS，為通信設備提供了2 h的后備時長，信號設備提供了0.5 h的后備時長，AFC設備提供2 h的后備時長，FAS、BAS都是提供2 h的后備時長[3]。分時下電系統主要流程如圖1所示。

圖1 控制流程圖

1.2.1 觸發元件

當市電斷電之后，UPS的采集器就會感應到這種情況，立刻啟動蓄電池，UPS設備變為逆變工作模式，將蓄電池充電改為放電，從而為外部設備輸送電力。干接點為無源觸點，市電正常工作時該觸點斷開，當蓄電池逆變工作時觸點閉合，觸點電壓為220 V，最大電流為3 A[4]。

1.2.2 控制器

控制器就是信息采集設備，將所有外部數據進行收集，然后經過CPU進行數據分析和處理，從而為設備接下來的操作提供下電信號。

1.2.3 下電執行機構

本系統中完成下電功能的具體元件指的是斷路器和分勵脫扣器。由PLC控制分勵脫扣器的驅動電源開關，當分勵脫扣器電源開關閉合時，分勵脫扣器的線圈得電，分勵脫扣器動作使斷路器斷開，完成下電[5]。當市電異常、蓄電池投入瞬間，兩臺UPS向PLC發送兩個干接點信號，此時PLC開始計時。在計時過程中如果市電恢復，則計時指令取消。如果計時至0.5 h，則PLC輸出數字量驅動信號，相關系統的斷路器分勵脫扣器線圈得電，驅動該斷路器主觸點動作，實現該回路下電。繼續計時至1 h，同理，相關系統完成下電。PLC輸出下電指令后，同時通過斷路器的輔助觸點檢測該斷路器是否完成下電。若下電完成，則通過人際界面顯示下電完成信息；若下電未完成，則提示下電失敗告警信息[6]。

2 車站和車輛段電源系統方案

交流配電柜將經過切換（由供電專業人員進行切換）的交流電引入電源通過一次配電供給高頻開關電源和UPS。交流配電柜對UPS提供的交流電源進行分配，由交流二次配電回路分配給各交流用電設備[7]。

車站和車輛段的電源系統工作模式與控制中心有所不同，主要分為5種模式，即正常工作模式、蓄電池工作模式、旁路工作模式、智能節電工作模式以及維修工作模式。正常工作模式是指市電外部供電正常，為UPS提供兩路供電，設備通過整流器為蓄電池供電，將電量存儲在蓄電池中。蓄電池工作模式是指外部供電故障，UPS只能切換到蓄電池的工作模式，逆變器正式啟用，蓄電池由充電改為放電，外部設備由蓄電池供電。旁路工作模式就是人為將工作模式切換到旁路，直接將UPS甩開，由外部供電直接向設備供電。由于外部供電穩定性不足，沒有整流器的過濾，外部供電電流的震蕩往往會對設備產生巨大的影響，因此對于旁路工作模式來說一般不建議采用，除非是設備故障或者需要搶修才采用這種方式。節電模式即ECO工作模式是指設備空閑時會進行低能耗的運行，一旦設備開始工作，往往就會退出ECO工作模式。ECO工作模式可以大大提高系統的工作效率，具有一定的節能降耗效果。維修工作模式是指對設備進行全面維修時采用的工作模式，這種模式也是斷開UPS設備，通過外部供電對設備進行直接供電。當維修模式結束之后，人工切換UPS設備運行模式為正常工作模式[8]。

3 電源集中監控系統方案

大連地鐵專用通信電源監控系統建設的目的是通過對車站的通信設備室內的高頻開關電源、蓄電池組、UPS設備及配電設備等進行集中監控和管理，確保通信機房安全，保證設備可靠運行，減少維護運營成本，維護通信網絡的安全暢通[9]。

在每個站點的交流配電柜內均安裝1套智能集中監控單元，采集所有電源設備運行信息和環境監控信息。智能集中監控單元配置有以太網模塊提供的RJ45接口連接至以太網通道，將相關設備信息通過傳輸系統傳送至電源集中監控系統，如圖2所示。專用通信系統1號線和2號線分別在控制中心配置1臺交換機，通過RJ45口與以太網連接，其余接口分別連接監控終端主機，作為集中監控終端設備對整個系統進行監控，可接受時鐘系統的時鐘信號作為標準時間，并發送系統報警信息給集中報警系統[10]。

圖2 集中監控系統圖

4 結 論

大連地鐵電源系統作為大連地鐵通信專業的重要組成內容，為系統設備提供后備電源。一旦市電供電出現問題，電源系統就會提供后備蓄電池的供電能力，從而避免通信系統在外部供電出現問題的時候立刻停電。因此，對于通信電源系統，相關人員需要加強日常的巡檢，確保設備穩定運行，為進一步促進大連地鐵的健康發展提供有力保障。