地鐵通信電源系統交流配電屏改造方案的研究

邰貴華

摘要：鑒于地鐵老線JLP-380型交流配電屏，較為陳舊，設備的主監控單元無法記錄歷史告警，部分車站告警模塊功能缺失，無法正常顯示告警，設備整體性能已經處于非穩定狀態，且該型設備目前已全面停產，采購備件存在困難，若發生故障，嚴重影響通信設備的正常運行。經研究分析，通過將老站的JLP-380型通信交流電源配電屏更換為鼎漢PDGL-30/380型交流配電屏，對交流配電屏和UPS進行技術改造，提升通信系統的設備可靠度。

關鍵詞：地鐵;通信交流配電屏;技術改造

引言

通信電源系統承擔全線范圍內所有車站、控制中心及停車場專網通信設備的供電，一般包括：交流配電屏、高頻開關電源、不間斷電源系統（UPS）和蓄電池組。它能保證通信設備在主電源中斷或發生波動情況下，專網通信各子系統設備仍能正常可靠地工作。

交流配電屏主要為CCTV、時鐘、廣播、專用操作臺、無線固定臺、公安、公網、OA、供電專業、能源監管系統的交流設備供電。由于老站交流配電屏設備老舊，配置相對簡單，所使用的UPS也達大修年限。經研究發現，目前老站通信設備房設備取電的方式，存在以下風險：

1）：原交流配電屏設備存在老化、功能落后、備件采購困難、無法遠程監控等問題，當交流配電屏的負載空開出現故障或者相關線纜出現故障，將不能及時發現告警信息。

2）：通信UPS故障時，若不能切換至靜態/維修旁路，導致通信全部交流負載掉電，嚴重影響列車正常運行。

為進一步提高通信設備供電的穩定性、可靠性，擬將老站的JLP-380型通信交流配電屏更換為鼎漢PDGL-30/380型交流配電屏。過程中需進行舊機柜的割接移除至指定地點，并將原有全部負載接入新增交流配電屏，同時需進行老站的UPS更換以及部分線纜的布放工作，滿足新UPS的接入需求。新增設備的遠程監控功能以及UPS蓄電池監控功能。

1 老站交流配電屏供電方式改造

由于需保證新交流配電屏安裝測試過程中，舊配電屏仍可正常工作，在設備房墻面上安裝一臺電源箱，將2路市電輸入電源箱，在電源箱分4路三相電輸出：2路固定輸出用于新設交流配電屏，2路臨時輸出用于既有交流配電屏，如圖1所示。

為實現這項功能，具體步驟如下：

1）、檢查設備狀態，斷開舊配電屏交流負載設備、UPS及市電輸入

測試舊交流屏市電輸入1、2路電壓值并記錄;依次對各220V負載設備進行正常關機;斷開高頻開關電源380V交流輸入，并確認傳輸、無線、電話系統在48VDC供電模式下工作是否正常;然后斷開舊交流配電屏各分路輸出空開，關閉UPS蓄電池空開、博微UPS關機、舊交流配電屏輸入1路、2路斷電;前往400V開關柜室，斷開通信1、2路電源開關，并驗證。

2）、市電輸入線接至電源箱，電源箱分兩路接至新、舊配電屏

將舊交流配電屏上輸入1路、2路的電源線抽回接至壁掛式電源箱;將2路壁掛式電源箱連接舊交流配電屏的電源線接入新、舊交流配電屏2路市電輸入端子。

3）上電測試舊交流屏負載設備，新交流屏上電空載試運行

前往400V開關柜室，閉合通信1、2路電源開關，并驗證;打開舊交流配電屏2路市電輸入開關，并驗證;UPS開機;閉合舊交流配電屏各分路輸出開關;依次對各220V負載設備進行正常開機;將高頻開關電源恢復至正常供電模式;驗證各系統功能是否正常;對新交流配電屏進行上電測試。

2 老站交流配電屏負載割接

1）400V輸出割接

對新交流配電屏進行上電測試，并將公安和公網的380V三相負載接至新交流配電屏，通信專業及其它220V負載仍通過舊交流配電屏取電，具體步驟如下：

關閉舊交流配電屏的2路市電輸入開關，并確認UPS已進入蓄電池供電模式，且各系統負載工作狀態正常;打開新交流配電屏1、2路市電開關;測試新交流配電屏各項功能。務必確認交流屏ATS及維修旁路功能正常;將公安和公網負載接入新交流配電屏;與公安和公網確認設備工作狀態是否正常。

2）220V輸出割接

①將站內通信專業所有220V負載設備及高頻開關電源由舊交流配電屏遷出，接至新交流配電屏，具體步驟如下：

依次對各220V負載設備進行正常關機;斷開高頻開關電源380V交流輸入，并確認傳輸、無線、電話系統在48VDC供電模式下工作是否正常;斷開舊交流配電屏各分路輸出空開;關閉UPS蓄電池空開、博微UPS關機、舊交流配電屏輸入1路、2路斷電;斷開壁掛式電源箱所有開關，并驗證;將預敷設好的各220V負載系統及高頻開關電源線接入負載端的PDU或電源模塊接線端子;在新交流配電屏強制旁路條件下，先對時鐘系統上電，并驗證其功能，驗證完成后斷開時鐘系統負載開關，恢復交流配電屏正常模式。

②將蓄電池組從舊UPS上遷出，接至新UPS，并將新UPS接入新交流配電屏，啟用新UPS，具體步驟如下：

斷開蓄電池組與舊UPS的連接，并減少蓄電池組電池數量后，將蓄電池組接入新UPS;將新UPS輸入輸出接入供電線新交流配電屏;依次閉合壁掛式電源箱、新交流配電屏1、2路市電輸入、新交流屏→UPS開關，對UPS進行上電開機;驗證UPS各項功能;在UPS正常供電模式下，閉合新交流配電屏上各系統分路開關，并驗證各220V負載系統工作狀態;在負載全部接入的條件下，驗證UPS蓄電池供電、電子旁路和維修旁路的功能。

③新交流配電屏和新UPS聯調，具體步驟如下：

驗證新交流配電屏1、2路市電切換過程中UPS及負載是否會斷電;驗證完成后，將新交流配電屏恢復正常工作模式;本地驗證各系統功能是否正常;與網管工班通過網管終端確認本地設備是否全部恢復正常工作;通過控制中心調度大廳終端驗證本地CCTV、公務電話、專用電話系統功能。

改造后的設備原理及實物連接圖如圖2、3所示。新交流配電屏保持原有機柜上所有的供電空開，包含一級供電中的公網電源、輸出至UPS、輸出至高開、公安網電源、一路交流輸入、二路交流輸入、UPS輸出電源，還有所有原有的二級供電負載空開;主要由交流輸入配電電源、交流輸出配電單元、雙電源自動切換開關裝置（ATSE）、監控單元、故障告警裝置、防雷裝置、過壓保護等設備組成。輸入為兩路三相五線交流電源，經雙路電源切換和一次配電可以確保系統三相平衡，且輸出為單相電源輸出，配電柜輸出端有斷路器等保護措施，并進行二次分配，輸出至相關系統設備。系統配置有監控單元，可以對系統內電源故障作告警狀態輸出，發出可聞、可視告警信息。

新的交流配電屏為9155系列UPS供電，原來的三路UPS輸出改為單路輸出，以符合將來南京地鐵的UPS更換需求。UPS 系統主要包括由整流模塊（REC）和逆變模塊（INV）組成的AC-DC-AC 變換主回路、由反向并聯的可控硅組成的旁路靜態開關、維修旁路空開Q3BP、輸出隔離變壓器和逆變靜態開關、蓄電池組以及輸入Q1/輸出空開Q5 等。空氣斷路器Q1 控制主路交流電源輸入，整流模塊將交流電源變成直流電源，逆變模塊進行DC/AC 變換，將整流模塊和蓄電池提供的直流電源變換成交流電源，經過隔離變壓器輸出。蓄電池組在交流停電時通過逆變向負載供電。輸入電源也可以通過旁路靜態開關從旁路回路向負載供電。另外，對負載供電不間斷而對UPS 內部進行維修時，可使用維修旁路開關Q3BP。其原理圖如圖4所示。

經過改造，新交流配電屏通信電源供電系統具有以下優點：

①交流配電屏配置有保護裝置和顯示裝置，可以對過壓、欠壓、過流、缺相等故障進行保護裝置以及顯示信息，同時交流配電屏有告警功能，能在交流電源停電、供電恢復、缺相時發出可聞可見告警信號，且能夠通過硬消音按鈕消除告警信號，故障消除后可以自動恢復，并能儲存歷史記錄以便維護人員查閱。有效解決了原交流配電屏設備老化、功能落后、無法遠程監控等問題。

②UPS 采用帶輸出隔離變壓器的高頻雙變換結構和全數字控制技術，輸出穩定、潔凈、不間斷的電源，具備完備的網絡管理功能。

3 總結

通過對老站交流配電屏供電的風險及現場檢修困難進行分析，并對老站交流配電屏的供電方式及負載割接提出改造方案及施工步驟。將老站JLP-380型通信交流配電屏更換為新建站點使用的鼎漢PDGL-30/380型交流配電屏，新增設備的遠程監控功能以及UPS蓄電池監控功能。確保電源設備發生故障時，網管及現場人員快速定位故障點，有效提高了老站通信電源系統的可靠性，減少故障對運營的影響。

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