- 地鐵工程電源子系統(tǒng)概述
- 地鐵電源系統(tǒng)組成與運作
- 采用寬輸入電壓范圍的UPS
- 采用高功率三相PFC架構設計的UPS
- 采用ECO模式運行UPS
通信系統(tǒng)在正常情況下應能保證列車安全高效運營，為乘客提供高質量的出行服務，在異常情況下能迅速轉變?yōu)楣┓罏那笤褪鹿侍幚淼闹笓]通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的重要性決定了，通信系統(tǒng)供電設備的可靠性也就成了重中之重，由于市電電網中接有各種各樣的負載，對電網造成了干擾和污染，惡化了供電質量，影響了負載設備的正常運行，導致服務器的數(shù)據丟失等問題的產生，給用戶造成了不可估計的損失。
UPS供電系統(tǒng)的建設目的，是通過UPS供電系統(tǒng)給機房內用電設備提供高質量的、不間斷電源，來保證用電設備正常工作。UPS不間斷電源系統(tǒng)可以解決數(shù)據機房電源斷電、電壓尖峰、電壓浪涌、頻率漂移、諧波干擾、過欠壓、電壓波動及噪聲電壓等由市電電源質量差對前端設備造成的危害。
一般地鐵工程通信系統(tǒng)由以下13個子系統(tǒng)組成：
⑴傳輸系統(tǒng)、⑵專用無線通信系統(tǒng)、⑶公務電話系統(tǒng)、⑷專用電話系統(tǒng)、⑸廣播系統(tǒng)、⑹電視監(jiān)視系統(tǒng)、⑺時鐘系統(tǒng)、⑻旅客向導系統(tǒng)、⑼綜合布線系統(tǒng)、⑽電源系統(tǒng)、⑾公用傳輸系統(tǒng)、⑿公用移動通信引入系統(tǒng)、⒀公安、消防無線引入系統(tǒng)
地鐵工程電源子系統(tǒng)概述
為了保證通信設備在主電源中斷或波動情況下，通信各子系統(tǒng)仍能可靠地工作，地鐵通信系統(tǒng)中電源系統(tǒng)將承擔全線范圍內所有控制中心、車站、車輛段通信設備的供電。因此對供系統(tǒng)要求要有極高的可靠性，要有連續(xù)不斷的、高效、安全、可靠的電力供應以保證負載運行。
地鐵工程電源子系統(tǒng)在控制中心、各車站、車輛段的通信設備室及電池室內分別設置UPS電源設備，免維護電池?？刂浦行?、各車站、車輛段均采用在線式UPS，UPS系統(tǒng)只提供交流220V電源，通信各子系統(tǒng)如采用其它方式電源，由通信各子系統(tǒng)自配的整流裝置產生。
控制中心、各車站、車輛段的通信設備室均設有電源監(jiān)控設備，控制中心、各車站、車輛段的通信機房的環(huán)境參數(shù)、電源供應情況、電源設備的運行狀態(tài)及故障告警信息將通過傳輸系統(tǒng)送到控制中心統(tǒng)一監(jiān)測。
電源子系統(tǒng)需要的設備有UPS、蓄電池組、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，交流配電屏、雙路電源切換屏、交流配電屏等設備組成。
在世界能源和經濟危機突顯的今天，國家在積極的倡導企業(yè)節(jié)能減排，綠色，節(jié)能、環(huán)保這些以前人們不太重視的詞匯現(xiàn)在已經深入人心，國內也有很多城市的地鐵工程也將打造一條綠色的城市軌道交通系統(tǒng)為目標來建設。
如何打造地鐵的綠色電源系統(tǒng)
地鐵電源系統(tǒng)一般包括UPS、蓄電池、動力環(huán)境集中監(jiān)控，防雷箱，雙路電源切換屏、輸入輸出配電屏等設備組成。
通信電源系統(tǒng)為不間斷電源系統(tǒng)，由強電引入兩路交流380V電源至雙路電源切換配電屏，按一級負荷供電給在線式UPS系統(tǒng)。
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UPS系統(tǒng)提供交流380V電源至通信機房交流配電屏，交流配電屏分配各220V分路至通信機房設備，并提供380V支路至公用傳輸機房交流配電屏。
控制中心、各車站、車輛段的通信機房均設有監(jiān)控設備，將通信機房的環(huán)境參數(shù)、電源供應情況、運行狀態(tài)及故障告警信息將通過傳輸系統(tǒng)送到控制中心統(tǒng)一監(jiān)控。
電源系統(tǒng)中最核心的設備就是UPS，可以稱做綠色的電源系統(tǒng)的主要因素也就是UPS，那么，UPS具備哪些功能才能稱得上是綠色呢？UPS又有哪些綠色的功能適合在地鐵電源系統(tǒng)中使用呢。
1寬廣輸入電壓范圍
UPS的輸入電壓范圍代表了UPS適應電網的能力，同時電壓范圍寬廣也有著降低用戶投資成本，節(jié)能環(huán)保的作用，用戶在對UPS供電系統(tǒng)的投資中，蓄電池往往占有很大的比例，例如地鐵電源系統(tǒng)大多為要求后備延時時間在2~4個小時，這樣在系統(tǒng)中就需要投入大量的蓄電池，UPS寬廣的輸入電壓范圍可以有效的減少電池的充放電次數(shù)，延長電池使用壽命，達到節(jié)能環(huán)保，節(jié)省投資的效果。特別是在電網波動較大的環(huán)境下，該功能發(fā)揮的作用越大。
2高整機效率
地鐵的用電量非常大，每年花在電上的費用是非常巨大的，另外，耗電量大也不能符合國家對企業(yè)節(jié)能減排的要求，所以在選用用電設備時，效率尤為重要，效率的高低是決定設備每年的耗電量有多少的最主要的一項參數(shù)，各UPS廠家也在苦心研究如何更高的提升UPS的整機效率以達到節(jié)能的效果，以80KVA的UPS為例，大多數(shù)設備的效率為92%左右，如果效率可以提升2%，一年可節(jié)省約11212度電,這還未算效率提升后設備無功損耗降低，減少發(fā)熱，空調節(jié)省的電。所以在地鐵電源系統(tǒng)在選用UPS時，效率是非常重要的一項參數(shù)。
3高輸入功率因子、低輸入諧波電流
綠色的UPS要有高輸入功率因子，低諧波電流。高輸入功率因子，可以使UPS對市電的利用率提高，減小無功損耗，達到節(jié)能的效果。諧波電流低，可以減小UPS對電網的污染，達到環(huán)保的功能。同時提高輸入功率因子及降低輸入電流諧波失真還可以減小UPS輸入端的線纜,保險,空開等容量,減少發(fā)電機匹配的容量,降低用戶的投資成本。
早期投入使用的UPS電源都是采用硅整流形式，內置輸出隔離變壓器，行業(yè)內稱為工頻機，而工頻機的輸入功率因子較低，一般在0.75~0.85左右，諧波電流一般都在20%~30%左右，想改善這些參數(shù)就需要采取一些措失如下：
6脈沖+無源濾波器PF>0.9,ITHD<10%.
12脈沖+無源濾波器PF>0.95,ITHD<5%.
有源濾波器PF>0.95,ITHD<5%.
混合濾波器PF>0.99,ITHD<3%.
從上述可以看出增加不同的設備可以使輸入功率因子和諧波電流達到不同等級的效果，但增加濾波器這樣的設備同樣要要有大量的投資，要占用機房空間以及還要增加設備的自身耗電。由于提升這些參數(shù)需要增加大量的投資往往讓用戶望而卻步。
那么，還有其它的解決UPS輸入功率因子和諧波電流的問題的方法嗎？當然，最好的解決方法就是選用采用高功率三相PFC架構設計的UPS，這種UPS無須外加濾波器就可以使用輸入功率因子提升至≥0.99，諧波電流降至3%以下，當然這種架構的UPS也會越來越受到廣大用戶的青睞。
4智能風扇變速功能
UPS的散熱基本是靠風扇來完成，如果風扇出現(xiàn)故障或者轉速不夠，UPS的運行就會出現(xiàn)問題，大多廠商的UPS都全將風扇的轉速設置為快速，而UPS供電系統(tǒng)中，大多數(shù)的帶帶比例都在60%~70%,并機系統(tǒng)中帶載比例會更少，會在30%~40%左右，這樣，如果風扇如果長年都是全速運轉，不但會浪費很多電能，也會降低風扇的使用壽命。
UPS具備智能風扇變速功能是指風扇具有多段轉速自動控制，UPS的控制系統(tǒng)可以根據負載的實際大小和環(huán)境溫度來控制風扇的轉速，來達到節(jié)能的效果，也能有效的延長風扇使用壽命。
5體積小、重量輕。
地鐵的電源系統(tǒng)機房大多都在地鐵下，地鐵工程在土建施工時需要有大量的投入，在地下每多挖一平米的空間要投入非常高昂的投入，包括人力，物力，和能源都會有很大的消耗。因此，動力機房空間也非常有限，要更合理的來利用，所以在選用設備時在保證設備質量的基礎上最好能選擇何積小、重量輕的設備，以便節(jié)省機房使用空間。
6ECO模式運行
ECO模式又稱經濟模式，UPS在正常運行時處于靜態(tài)旁路狀態(tài)，在市電波動超出可用范圍或市電斷電情況出現(xiàn)時，由蓄電池供電。
通過對機房電網進行評估,在電網情況較好的區(qū)域可采用ECO模式,采用此方式可使UPS的效率提高到97.5%,以400KVAUPS為例,
UPS額定容量:400KVA(輸出功率因子:0.8)
整機效率:93%
經濟模式效率:97.5％
若以80%負載使用經濟模式,則可以減少12.7KW功率損耗。轉化成一年可節(jié)省電費=12.7*365*24=111252KWH(約合11.12萬度電)
另外,由于UPS效率的提高及發(fā)熱量的減少,亦可節(jié)省機房空調設備的用電量及電費。ECO模式目前國內很少有使用，原因是工作時，市電直接供給負載使用，因此失去了UPS對負載的保護功能，另外市電由旁路切換至蓄電池供電時一般會有1~4ms的切換時間。所以在要求高可靠度的地鐵工程中，此項功能不會使用。
