鐵車站弱電系統(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，由于電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續(xù)過壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質量問題，使計算機等設備的電子系統(tǒng)受到干擾，造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤程序被沖掉等嚴重后果，引起巨大的經濟損失。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系統(tǒng)。UPS電源不僅能提供持續(xù)的電源供應，還具有對市電進行穩(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)、信號系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)和主控系統(tǒng)等。通信系統(tǒng)又分為地鐵專用通信、民用通信和公安通信三部分。弱電系統(tǒng)負荷大部分是計算機類負載，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)的供電特點是：一級負荷，各系統(tǒng)分別由來自變電所兩段母線分別饋出一路電源，末端自動切換，再配送到UPS輸入端；UPS為在線式，在市電正常供電時，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進行脈寬調制、濾波，再將直流電源重新變成交流電源，即它平時是由交流電經整流后又以逆變器方式向負載提供交流電源。一旦市電中斷，立即改由蓄電池以逆變器方式對負載提供交流電源。對在線式UPS電源而言，在正常情況下，無論有無市電，它總是由UPS電源的逆變器對負載供電，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動及干擾帶來的影響。顯而易見，在線式UPS電源的供電質量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，因為它可以實現(xiàn)對負載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉換到蓄電池供電時，其轉換時間為零。

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)冗余是采用同機型的兩套UPS設備串聯(lián)，實現(xiàn)主從熱備，主機一直滿載，備機蓄電池長期浮充，有一定的轉換實時間，擴展較困難，可適用性較小。并聯(lián)冗余指采用兩套或兩套以上的UPS設備并聯(lián)均分負載，相比串聯(lián)冗余具有一定的優(yōu)勢，在市場中占有的份額越來越大，新型模塊式UPS的出現(xiàn)將并聯(lián)冗余發(fā)展到一個新的臺階。模塊化UPS是從設計和工作的原理方面來講的，其本身(也就是模塊)就是一臺UPS，包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板。它可以打破傳統(tǒng)的“1+1”或“N+1”的冗余機制，實現(xiàn)“N+X”的故障冗余及升級擴容，采用的熱插拔技術可以允許單體模塊在不需停電的前提下任意進入或退出并聯(lián)單元，從而實現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護，同時無需專門的儀器或技術即可進行，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熱插拔并機結構圖如圖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大功率UPS向車站整個弱電系統(tǒng)負載提供應急供電。

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