鐵車(chē)站弱電系統(tǒng)集中UPS供電分析

1、概述

UPS在其發(fā)展初期，僅被視為一種備用電源。后來(lái)，由于電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續(xù)過(guò)壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題，使計(jì)算機(jī)等設(shè)備的電子系統(tǒng)受到干擾，造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤(pán)程序被沖掉等嚴(yán)重后果，引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成一種具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能的電力保護(hù)系統(tǒng)。UPS電源不僅能提供持續(xù)的電源供應(yīng)，還具有對(duì)市電進(jìn)行穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁射頻干擾、防止電壓的浪涌和下陷等功能。地鐵弱電系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、屏蔽門(mén)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)和主控系統(tǒng)等。通信系統(tǒng)又分為地鐵專(zhuān)用通信、民用通信和公安通信三部分。弱電系統(tǒng)負(fù)荷大部分是計(jì)算機(jī)類(lèi)負(fù)載，作為地鐵這樣一種大規(guī)模公共交通工具，其安全性顯得更為重要，所以地鐵弱電系統(tǒng)的供電特點(diǎn)是：一級(jí)負(fù)荷，各系統(tǒng)分別由來(lái)自變電所兩段母線(xiàn)分別饋出一路電源，末端自動(dòng)切換，再配送到UPS輸入端；UPS為在線(xiàn)式，在市電正常供電時(shí)，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波，再將直流電源重新變成交流電源，即它平時(shí)是由交流電經(jīng)整流后又以逆變器方式向負(fù)載提供交流電源。一旦市電中斷，立即改由蓄電池以逆變器方式對(duì)負(fù)載提供交流電源。對(duì)在線(xiàn)式UPS電源而言，在正常情況下，無(wú)論有無(wú)市電，它總是由UPS電源的逆變器對(duì)負(fù)載供電，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動(dòng)及干擾帶來(lái)的影響。顯而易見(jiàn)，在線(xiàn)式UPS電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為零。

2、模塊式UPS

UPS的冗余主要有兩種：串聯(lián)冗余和并聯(lián)冗余。串聯(lián)冗余是采用同機(jī)型的兩套UPS設(shè)備串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)主從熱備，主機(jī)一直滿(mǎn)載，備機(jī)蓄電池長(zhǎng)期浮充，有一定的轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)間，擴(kuò)展較困難，可適用性較小。并聯(lián)冗余指采用兩套或兩套以上的UPS設(shè)備并聯(lián)均分負(fù)載，相比串聯(lián)冗余具有一定的優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)中占有的份額越來(lái)越大，新型模塊式UPS的出現(xiàn)將并聯(lián)冗余發(fā)展到一個(gè)新的臺(tái)階。模塊化UPS是從設(shè)計(jì)和工作的原理方面來(lái)講的，其本身(也就是模塊)就是一臺(tái)UPS，包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)及附屬的控制電路、CPU主控板。它可以打破傳統(tǒng)的“1+1”或“N+1”的冗余機(jī)制，實(shí)現(xiàn)“N+X”的故障冗余及升級(jí)擴(kuò)容，采用的熱插拔技術(shù)可以允許單體模塊在不需停電的前提下任意進(jìn)入或退出并聯(lián)單元，從而實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線(xiàn)維護(hù)，同時(shí)無(wú)需專(zhuān)門(mén)的儀器或技術(shù)即可進(jìn)行，提高了UPS系統(tǒng)的可靠性和適用性。模塊式UPS的出現(xiàn)在一定程度上解決了大功率UPS集中供電在可靠性上的瓶頸，模塊式UPS熱插拔并機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3、大功率UPS集中供電分析

UPS的供電方式可分為UPS集中供電方式和UPS分散供電方式兩種。集中供電方式是指由一臺(tái)大功率UPS向車(chē)站整個(gè)弱電系統(tǒng)負(fù)載提供應(yīng)急供電。

分散供電是現(xiàn)在比較流行的一種配備方式，就是根據(jù)設(shè)備的需要分別配備適合的中小功率UPS。

集中UPS供電是隨著整體機(jī)房的出現(xiàn)而漸出現(xiàn)的，證券、移動(dòng)、聯(lián)通、電信等行業(yè)整體機(jī)房或區(qū)域中心機(jī)房的不斷出現(xiàn)，這使集中UPS供電的發(fā)展也提上了日程。整體機(jī)房對(duì)電源的要求是：高可靠性、便于擴(kuò)展、易于管理和節(jié)省空間。而今UPS并機(jī)冗余、熱插拔式以及數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展使得UPS的可靠性得到很大的提高，能漸漸滿(mǎn)足整體機(jī)房的電源可靠性需求。