專利名稱：應用于城市軌道交通的弱電綜合ups電源系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及UPS電源技術領域，特別涉及一種應用于城市軌道交通工程的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)。
背景技術：
隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，軌道交通已經成為人們出行最便捷、經濟和高效的交通工具之一；與此同時，對于城市軌道交通的安全、可靠運行也提出了越來越高的要求。當給軌道交通供電的市電因故異常時，會給軌道交通造成嚴重影響，為此，相關機構一直在持續(xù)研究如何提高對城市軌道交通重要弱電系統(tǒng)供電的連續(xù)性、可靠性。目前，國內各城市軌道交通工程中，通信、信號、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、機電設備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、屏蔽門控制系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)基本上均各自獨立設置UPS，采用分散供電方式，分散設置的UPS在軌道交通建設與運營管理過程中，各種弊病也逐漸顯現出來，主要表現在1)各弱電系統(tǒng)的UPS分別招標，配置的UPS品牌也不同，不利于資源共享和備品備件的采購，造成運營維護工作量大、蓄電池維護困難等問題。2)各弱電系統(tǒng)以“安全儲備”為由，保守設計造成設計容量較實際負載大很多，但是又不能實現相互冗余備用，使得建設投資大、運營維修成本高；而且各弱電系統(tǒng)的UPS容量總體而言相對較小、可靠性低、能耗高、不利于節(jié)能和環(huán)保，沒有足夠的供電安全性與可靠性。為避免上述分散式UPS的弊端，有必要將同一車站、車輛段、控制中心各弱電系統(tǒng)的UPS分別進行整合，綜合考慮設備容量及安裝面積，對UPS進行統(tǒng)一管理、監(jiān)控、運營維護及保養(yǎng)。
發(fā)明內容針對現有軌道交通中UPS電源系統(tǒng)的不足，本實用新型的目的在于提供一種應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，實現對城市軌道交通各弱電系統(tǒng)的不間斷供
H1^ O本實用新型所采用的技術方案一種應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，包括電源輸入配電系統(tǒng)、UPS及蓄電池組系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)和UPS監(jiān)控系統(tǒng)，所述 UPS及蓄電池組系統(tǒng)分別與電源輸入配電系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)連接；所述電源輸入配電系統(tǒng)包括第一雙電源切換開關、給UPS主電路及旁路配電的斷路器、瞬態(tài)電壓浪涌抑制器， 該電源輸入配電系統(tǒng)通過第一雙電源切換開關與主電源、備用電源連接，所述第一雙電源切換開關、斷路器和瞬態(tài)電壓浪涌抑制器均設置在UPS設備室內的輸入配電柜內；所述UPS 及蓄電池組系統(tǒng)包括每臺UPS的整流/逆變主電路、靜態(tài)旁路、檢修旁路和蓄電池組，所述 UPS及蓄電池組分別設置在UPS設備室及蓄電池室內；所述智能配電盤系統(tǒng)，包括第二雙電源自動切換開關及配電斷路器、可編程邏輯控制器及檢測設備，用于向軌道交通的各弱電系統(tǒng)分配電力，所述可編程邏輯控制器檢測市電及電池電壓，當兩路主、備交流市電異常時，根據預定的設計方案分時控制給各弱電系統(tǒng)配電的饋出回路斷電，所述智能配電盤系統(tǒng)設置在UPS設備室內；所述UPS監(jiān)控系統(tǒng)分別與電源輸入配電系統(tǒng)、UPS及蓄電池組系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)連接，并對上述各系統(tǒng)進行監(jiān)控，所述UPS監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制單元與車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行信息交換，并通過全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)網絡對全線UPS進行監(jiān)控。在非信號設備集中站，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)采用UPS單機方案，設置一臺 UPS主機，并配置一套滿足弱電系統(tǒng)后備延時的蓄電池組，通過智能配電盤系統(tǒng)向軌道交通的各弱電系統(tǒng)供電。在信號設備集中站及運營控制中心，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)采用 UPS1+1并機冗余方案，設置兩臺UPS主機，并配置一套滿足弱電系統(tǒng)后備延時的蓄電池組 (兩臺UPS主機各帶一半容量的電池，整套蓄電池組滿足所有弱電系統(tǒng)后備延時的需求)， 通過智能配電盤系統(tǒng)向軌道交通的各弱電系統(tǒng)供電。所述每臺UPS的單機容量均能滿足系統(tǒng)總容量要求，兩臺UPS互為備份，當一臺UPS出現故障時，全部電池組能為另一臺正常使用的UPS電源供電；當某臺UPS出現故障時，能通過選擇性操作自動將故障的UPS單機從 UPS1+1并機系統(tǒng)中脫離出來，另一臺UPS仍能向弱電系統(tǒng)提供不停電電源。上述弱電系統(tǒng)(或負載)包括分別與智能配電盤系統(tǒng)連接的專用通信系統(tǒng)(含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、傳輸等)、公眾通信系統(tǒng)、警用通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、 自動售檢票系統(tǒng)和屏蔽門控制電源系統(tǒng)。其中，所述智能配電盤系統(tǒng)通過冗余配線方案給信號系統(tǒng)供電，即智能配電盤系統(tǒng)通過兩路饋出回路給信號系統(tǒng)供電，其它弱電系統(tǒng)采用單回路配電方案。上述第一雙電源切換開關接入的主電源和備用電源取自本站點降壓變電所的兩段0. 4kV母線，兩路電源經電源輸入配電系統(tǒng)的第一雙電源切換開關給UPS供電，瞬態(tài)電壓浪涌抑制器可吸收高壓浪涌，確保通過UPS旁路的電壓質量。上述智能配電盤系統(tǒng)通過第二雙電源切換開關與第三路交流電源連接，所述UPS 及蓄電池組系統(tǒng)的輸出與第三路交流電源經第二雙電源切換開關自動切換后，通過智能配電盤系統(tǒng)內的各饋出回路給各弱電系統(tǒng)供電，確保在UPS輸出異常時，自動切換到第三路交流電源應急供電。其中，UPS輸出為主用電源，第三路交流電源為應急后備電源，所述第三路交流電源取自本站點跟隨所或相鄰站點的0. 4kV母線。上述智能配電盤系統(tǒng)檢測市電及蓄電池電壓，當主電源和備用電源出現異常時， 智能配電盤系統(tǒng)通過可編程邏輯控制器按不同弱電系統(tǒng)的不同后備延時要求對各饋出回路分時斷電，使各弱電系統(tǒng)按照預置后備時間自動切除。所述智能配電盤系統(tǒng)上設有手動旁路開關，當可編程邏輯控制器出現故障或任何接觸器誤跳間時，通過該手動旁路開關實現對弱電系統(tǒng)的供電。上述UPS監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制單元與車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)之間采用冗余通信方式進行信息交換，采用有事主動上報的監(jiān)控方式，通過全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)網絡對全線UPS 進行監(jiān)控?；谏鲜鋈蹼娋C合UPS電源系統(tǒng)，本實用新型同時提供了一種應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS供電方法，包括以下步驟(1)正常情況下，由本站點降壓變電所提供的交流電源給UPS主機供電，由市電通過整流提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向弱電系統(tǒng)提供交流電；在主電源和備用電源均出現異常時，自動轉為蓄電池逆變給弱電系統(tǒng)供電；逆變器始終處于工作狀態(tài)，保證電源質量及不間斷輸出電源。(2)當主電源和備用電源均出現異常時，蓄電池放電，經逆變給弱電系統(tǒng)供電；(3)當主電源和備用電源均出現異常時，各饋線回路分別經延時后自動斷電切除弱電系統(tǒng)，確保各弱電系統(tǒng)不同的后備供電時間。本實用新型根據城市軌道交通的系統(tǒng)構成及其用電特點，設計出一種適用于整個軌道交通工程的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，與現有的UPS系統(tǒng)相比，具有以下技術特點(1)、本實用新型所述弱電綜合UPS電源系統(tǒng)有效整合了以下弱電系統(tǒng)的供電電源通信、信號、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、機電設備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、屏蔽門控制系統(tǒng)電源，更好地整合了系統(tǒng)電源資源，提高了電源系統(tǒng)的可靠性。(2)、在信號設備集中站及控制中心采用1+1并機冗余方案，其余站點采用UPS單機方案。(3)、在信號設備集中站及控制中心采用1+1并機冗余UPS系統(tǒng)方案，設置二臺UPS 主機，蓄電池組按一套配置，兩臺UPS各分配一半電池的容量，整套蓄電池組滿足所有弱電系統(tǒng)后備延時的用電需求，每臺UPS單機容量均能滿足系統(tǒng)總容量要求；兩臺UPS互為備份，當一臺UPS出現故障時，全部電池組能為另一臺正常使用的UPS電源供電；當某臺UPS 出現故障時，能通過選擇性操作自動將故障的UPS單機從UPS并機系統(tǒng)中脫離出來，另一臺 UPS仍能向負載提供電源。(4)、在各弱電系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)負荷配電采用冗余配線方案，其余負載系統(tǒng)采用單回路配電方案，大大提高了對影響軌道交通行車安全的信號系統(tǒng)設備的供電可靠性。(5)、UPS的兩路主、備電源來自本站點降壓所不同的兩段0. 4kV母線，經第一雙電源切換開關給UPS供電；第三路交流電源取自本站點跟隨所或相鄰站點的0. 4kV母線，UPS 輸出與第三路交流電源經智能配電盤系統(tǒng)的第二雙電源切換開關自動切換后給負荷開關 {共 ο(6)、在智能配電盤系統(tǒng)設置第二雙電源自動切換開關，UPS輸出與第三路交流電源經智能配電盤系統(tǒng)的雙電源切換開關自動切換后給負載供電，UPS輸出為主用電源，確保 UPS輸出異常時負載不停電運行。(7)、智能配電盤系統(tǒng)可檢測市電及電池電壓，當兩路主、備交流市電異常時，各饋線回路經給定延時分別自動斷電切除負載，確保各負載后備供電時間。(8)、在智能配電盤面板上設置了手動旁路開關，當可編程邏輯控制器出現故障或任何負荷接觸器誤跳間時，可通過手動開關實現對負載的供電。(9)、UPS監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制單元與車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)間采用冗余通信方式進行信息交換，采用有事主動上報的監(jiān)控方式，通過全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)網絡對全線UPS進行監(jiān)控管理。本實用新型適用于城市軌道交通工程，采用上述的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，可極大地提高UPS系統(tǒng)的可靠性，降低對UPS的投資成本、減少蓄電池總容量配置且增加各系統(tǒng)的后備總容量、減少車站設備用房面積、減少土建投資、便于實現對UPS的集中管理維護和監(jiān)控與運營管理、減少備品備件數量、節(jié)約使用維護成本，具有極大的技術、經濟和社會效益。

圖1為本實用新型所述非信號設備集中站弱電綜合UPS電源系統(tǒng)的示意圖；圖2為本實用新型所述信號設備集中站弱電綜合UPS電源系統(tǒng)的示意圖。其中UPS——不間斷電源；ISCS——綜合監(jiān)控系統(tǒng)；FAS——火災自動報警系統(tǒng)；BAS——機電設備監(jiān)控系統(tǒng)；ACS——門禁系統(tǒng)；AFC——自動售檢票系統(tǒng)；OCC——運營控制中心；FEP——前置通信處理器；PLC——可編程邏輯控制器；ATS——電源切換開關； TVSS——瞬態(tài)電壓浪涌抑制器；DSP——數字信號處理器；IGBT——絕緣柵雙極型晶體管； MTBF——平均無故障時間；SCR——可控硅整流器；SPWM——可控硅整流器。
具體實施方式
本實用新型所述應用于城市軌道交通工程的弱電綜合UPS系統(tǒng)，包括電源輸入配電系統(tǒng)、UPS及蓄電池組系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)、UPS監(jiān)控系統(tǒng)；其中所述電源輸入配電系統(tǒng)包括第一雙電源切換開關(以下簡稱ATS)、給UPS主電路及旁路配電的斷路器、瞬態(tài)電壓浪涌抑制器(以下簡稱TVSS)，第一雙電源切換開關ATS的兩路主、備交流電源輸入來自于本站點降壓變電所不同的兩段0. 4kV母線，兩路電源一路為主用，另一路為備用電源，當主電源有故障時，自動切換到備用電源供電，轉換時間不超過100ms，兩路電源經第一雙電源切換開關ATS切換后給UPS主電路及旁路供電，TVSS吸收高壓浪涌，確保通過UPS旁路的電壓質量，所述電源輸入配電系統(tǒng)設置在UPS設備室內的輸入配電柜內；所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)中，每臺UPS都設有整流/逆變主電路、靜態(tài)旁路和檢修旁路，UPS主電路的三相輸入電源連接到整流器，整流后得到直流電壓，蓄電池組接到直流母線上，通過控制母線電壓實現對蓄電池組的智能充電管理，直流母線連接到逆變器，逆變輸出后連接到靜態(tài)開關，靜態(tài)開關的另一路輸入來自于旁路電源，通過靜態(tài)開關實現UPS 的輸出在靜態(tài)旁路及逆變器之間切換，自動地把UPS輸出不間斷地切換到逆變器電源或旁路電源，檢修旁路開關Q3用于UPS在線維修時把負載手動切換至旁路電源，使負載與UPS 電源系統(tǒng)隔離，兩路主、備交流市電異常時，逆變器由蓄電池組放電經逆變后給負載供電， 所述UPS設置在UPS設備室內，所述蓄電池組設置在蓄電池室內；所述智能配電盤系統(tǒng)包括第二雙電源自動切換開關ATS及配電開關、可編程邏輯控制器(以下簡稱PLC)及相關檢測設備，負責向軌道交通各弱電系統(tǒng)分配電力，其PLC檢測市電及電池電壓，當兩路主、備交流市電異常時，根據預定的設計方案分時給各弱電系統(tǒng)負載配電的饋出回路斷電，顯示各弱電系統(tǒng)的供電剩余時間，當UPS輸出異常時，第二 ATS 自動切換到第三路交流電源供電，確保負載不停電，并給出相關報警信號，所述智能配電盤系統(tǒng)設置在UPS設備室內；所述UPS監(jiān)控系統(tǒng)，負責對集中供電UPS系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，包括輸入配電系統(tǒng)監(jiān)控、UPS監(jiān)控、蓄電池監(jiān)控、智能配電盤監(jiān)控等部分，使整個UPS電源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均處于管理者監(jiān)控之下。[0038]
以下結合附圖，以軌道交通工程為例，對本實用新型的具體實現方式作進一步的描述。一、電源輸入配電系統(tǒng)的組成及主要功能電源輸入配電系統(tǒng)包括第一雙電源切換開關ATS、給UPS主電路及旁路配電的斷路器、瞬態(tài)電壓浪涌抑制器TVSS等；第一雙電源切換開關ATS由開關本體、控制器及驅動部分組成，采用勵磁驅動的專用PC級二段位的ATS，具有機械保持的兩工作位，采用具有CPU 的智能控制器，確保ATS高可靠性指標。為確保UPS系統(tǒng)供電可靠性，給第一雙電源切換開關ATS供電的兩路主、備交流輸入電源來自于本站點降壓變電所不同的兩段0. 4kV母線，兩路電源一路為主用，另一路為備用電源，可自動和手動切換，當主電源有故障時，經ATS自動切換到備用電源給UPS供電， 轉換時間不超過100ms，兩路電源經雙電源切換開關切換后給UPS主電路及旁路供電，實現 UPS—級負荷供電要求。二、UPS主機及蓄電池組系統(tǒng)1、UPS主機及蓄電池組系統(tǒng)組成及特點UPS系統(tǒng)輸入采用交流三相四線制，每臺UPS都設有整流/逆變主電路、靜態(tài)旁路和檢修旁路，主電路采用雙變換機構，AC/DC采用三相整流脈沖晶閘管全控橋整流，將變化的輸入交流電壓整流穩(wěn)定到電池所需的直流母線上，整流器同時也兼蓄電池組充電器，蓄電池組接到直流母線上，通過控制母線電壓實現對蓄電池組的智能充電管理，直流母線連接到逆變器將直流逆變?yōu)榻涣?，經LC濾波器、靜態(tài)開關輸出；靜態(tài)開關的另一路輸入來自于旁路電源，通過靜態(tài)開關實現UPS的輸出在靜態(tài)旁路及逆變器之間切換，自動地將UPS輸出不間斷地切換到逆變器電源或旁路電源，檢修旁路開關Q3用于UPS在線維修時把輸出手動切換至旁路電源，使負載與UPS電源系統(tǒng)隔離，主備交流市電異常時，逆變器由蓄電池放電經逆變后給負載供電。UPS主機由整流單元、逆變及靜態(tài)開關單元、監(jiān)控及顯示單元、輔助電源單元等部分組成，UPS主機采用工業(yè)級大容量UPS塔式主機，采用DSP數字控制技術的在線式雙變換 UPS產品，UPS主要部件采用冗余設計，在內部電源、SCR、IGBT、風扇、散熱器、電纜與銅排等均采用一定幅度的冗余設計，確保整機的MTBF達50萬小時以上，以保證其優(yōu)異的性能和突出的可靠性，UPS主機具有以下特點1)基于DSP的全數字控制技術UPS所有的功率變換器(如整流器、逆變器和DC/DC變換器等)和系統(tǒng)元件(如旁路和逆變器的靜態(tài)開關)均由數字信號處理器(以下簡稱DSP)控制，DSP的高速和精確控制性能使UPS可由先進的柔性的邏輯算法實現極高的性能和可靠性。2)采用高可靠的功率器件整流器和逆變器均基于絕緣柵雙極型晶體管(以下簡稱IGBT)元件，DC/DC變換器亦采用IGBT，其可靠性和高速開關特性使UPS具備高可靠性和高效率。3)先進的并聯功能該功能可以在增加UPS系統(tǒng)容量的同時更進一步提高電源系統(tǒng)的可靠性，如1+1 并機UPS系統(tǒng)中，假設其中一臺UPS因偶然故障而退出，剩余的另外的一臺UPS仍然能夠向負載提供穩(wěn)定的電力供應。可實現多臺UPS并聯而無需增加任何功能卡或其他選件，擴容或冗余時，并聯系統(tǒng)的設置僅通過軟件即可實現。通過并機負載同步控制器、實時的負載均分調節(jié)和靈活的智能化控制使負載在各種運行模式和條件下都受到最大可靠性和可用性的保護。4)極寬的輸入電壓范圍整流器輸入電壓范圍是相電壓從120V到276V，頻率范圍從40Hz到70Hz ；輸入電壓在176V時，整流器在不給電池充電時可負擔100 %負載，在120V時，可承擔72 %負載。極寬的UPS輸電壓范圍，盡最大可能阻止電池不必要的放電，以確保電池長的使用壽命和可用性。5)配置圖形IXD顯示器的多功能面板UPS設置的多功能面板配有大尺寸圖形顯示IXD、模擬LED顯示和功能鍵、菜單鍵。 通過圖形的LCD顯示和界面友好的菜單操作系統(tǒng)，使用戶能容易的獲得當前UPS的狀態(tài)和
相關信息。6)大功率電池充電器采用大容量電池長延時備電方法，在配置一小時后備時間的電池時，可確保在10 小時內恢復電池容量；在配置一小時以上后備時間的電池時，可確保在10小時內充到額定容量的90%。UPS的蓄電池組由若干電池串聯而成，為UPS逆變器提供額定直流輸入電壓；所要求的電池后備時間(即市電中斷后電池給負載供電持續(xù)時間)受各電池的安時數限制，因此，為滿足負載要求，根據容量需求可需將幾組電池并聯。在執(zhí)行保養(yǎng)或維修操作時可能需要斷開電池與UPS之間的連接，電池開關可手動斷開或閉合，電池斷開控制可通過電池開關欠壓線圈或UPS內置的電池自動接觸器實現。2、UPS運行模式UPS有四種運行模式正常運行模式、市電異常(電池供電)模式、靜態(tài)旁路模式和檢修旁路模式。1)正常運行模式在正常市電供電下，整流器將交流市電轉換為直流電源后，供電給逆變器并同時對電池充電；在將交流電整流為直流電時，整流器能將市電中所產生的異常突變、雜音及頻率不穩(wěn)定等問題消除，使逆變器提供更穩(wěn)定及干凈電源給負載。2)市電異常(電池供電)模式當主備市電異常時，連接在直流母線上的電池組放電，提供電能給逆變器逆變?yōu)榉€(wěn)定的交流電源，使交流輸出不中斷，達到滿足用戶需求、確保負載用電的目的。3)靜態(tài)旁路模式當逆變器發(fā)生異常，如溫度過高、短路、輸出電壓異常或過負荷等超過逆變器可承受范圍時，自動切斷逆變器以防止進一步損壞，若此時市電仍然正常，靜態(tài)開關會自動將主回路輸出切換到旁路電源輸出，實現UPS的輸出在靜態(tài)旁路及逆變器之間切換。4)檢修旁路模式當UPS要進行維修、檢修或更換電池但是又不能中斷負載供電時，首先手動關閉逆變器，靜態(tài)開關自動轉換到靜態(tài)旁路給負載供電，然后再閉合檢修旁路開關Q3，再切斷靜態(tài)旁路開關Q2和整流器開關Q4、主回路開關Q1，此時負載由檢修旁路開關Q3回路供電，在此操作過程中，不會造成負載用電中斷的情況。[0068]3、UPS主機及蓄電池組系統(tǒng)設計方案根據弱電系統(tǒng)在各工點的不同需求，采用以下不同的UPS主機及蓄電池組設計方案1)、在非信號設備集中站采用UPS單機方案在非信號設備集中站采用UPS單機方案，系統(tǒng)方案如圖1所示，設置一臺大容量工業(yè)級的UPS主機，配置一套滿足弱電系統(tǒng)后備延時的蓄電池組，通過智能配電盤給負載配電，滿足用戶需求。2)、在信號設備集中站及OCC采用1+1并機冗余UPS系統(tǒng)方案為提高對行車安全有影響的信號系統(tǒng)工作的可靠性，在信號設備集中站及OCC采用1+1并機冗余UPS系統(tǒng)方案，其MTBF達到275萬小時以上，系統(tǒng)方案如圖2所示，設置二臺大容量工業(yè)級的UPS主機，電池組按一套配置，兩臺UPS各分配一半電池的容量，整套蓄電池組滿足所有弱電系統(tǒng)后備延時的用電需求，為保證兩套UPS裝置輸出電壓幅值相同、 頻率相同和相位相同的正弦波，設置負載同步控制器，UPS系統(tǒng)通過智能配電盤給負載配電，滿足各弱電系統(tǒng)的用電需求；正常工作時，兩套UPS裝置冗余并機運行，兩臺UPS均分負載；在一臺UPS故障時， 另一臺UPS承擔全部系統(tǒng)負載，每臺UPS單機容量均能滿足系統(tǒng)總容量要求，兩臺UPS互為備份，并在為零秒切換；當一臺UPS故障時，全部電池組能為另一臺正常使用的UPS電源供電；在運行中，如某臺UPS出現故障時，能通過選擇性操作自動將故障的UPS單機從UPS并機系統(tǒng)中脫離出來，另一臺UPS仍能向負載提供電源。3)蓄電池容量及數量配置方法因本UPS系統(tǒng)的負載基本上屬于固定功率負荷，故應參照蓄電池的恒功率-放電時間參數表(或曲線圖)來選擇合適的電池型號及數量。典型的非信號設備集中車站(信號設備集中車站的信號系統(tǒng)設備功率為30KW)， 各弱電系統(tǒng)在市電消失后的用電容量及后備延時要求如表1所示。
權利要求1.一種應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，包括電源輸入配電系統(tǒng)、UPS及蓄電池組系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)和UPS監(jiān)控系統(tǒng)，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)分別與電源輸入配電系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)連接，其特征在于所述電源輸入配電系統(tǒng)包括第一雙電源切換開關、給UPS主電路及旁路配電的斷路器、瞬態(tài)電壓浪涌抑制器，該電源輸入配電系統(tǒng)通過第一雙電源切換開關與主電源、備用電源連接，所述第一雙電源切換開關、斷路器和瞬態(tài)電壓浪涌抑制器均設置在UPS設備室內的輸入配電柜內；所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)包括每臺UPS的整流/逆變主電路、靜態(tài)旁路、檢修旁路和蓄電池組，所述UPS及蓄電池組分別設置在UPS設備室及蓄電池室內；所述智能配電盤系統(tǒng)，包括第二雙電源自動切換開關及配電斷路器、可編程邏輯控制器及檢測設備，用于向軌道交通的各弱電系統(tǒng)分配電力；所述UPS監(jiān)控系統(tǒng)分別與電源輸入配電系統(tǒng)、UPS及蓄電池組系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)連接，用于對上述各系統(tǒng)進行監(jiān)控。
2.根據權利要求1所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，在非信號設備集中站，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)采用UPS單機方案，設置一臺UPS主機，并配置一套滿足弱電系統(tǒng)后備延時的蓄電池組，通過智能配電盤系統(tǒng)向軌道交通的各弱電系統(tǒng) {共 O
3.根據權利要求1所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，在信號設備集中站及運營控制中心，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)采用UPS并機冗余方案，設置兩臺UPS主機，并配置一套滿足弱電系統(tǒng)后備延時的蓄電池組，通過智能配電盤系統(tǒng)向軌道交通的各弱電系統(tǒng)供電。
4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述弱電系統(tǒng)包括分別與智能配電盤系統(tǒng)連接的專用通信系統(tǒng)、公眾通信系統(tǒng)、警用通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)和屏蔽門控制電源系統(tǒng)。
5.根據權利要求4所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述智能配電盤系統(tǒng)通過冗余配線方案給信號系統(tǒng)供電，即智能配電盤系統(tǒng)通過兩路饋出回路給信號系統(tǒng)供電。
6.根據權利要求1所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述主電源和備用電源取自本站點降壓變電所的兩段0. 4kV母線，經電源輸入配電系統(tǒng)的第一雙電源切換開關給UPS供電。
7.根據權利要求1所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述智能配電盤系統(tǒng)通過第二雙電源切換開關與第三路交流電源連接，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)的輸出與第三路交流電源經第二雙電源切換開關自動切換后，通過智能配電盤系統(tǒng)內的各饋出回路給各弱電系統(tǒng)供電。
8.根據權利要求7所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述第三路交流電源取自本站點跟隨所或相鄰站點的0. 4kV母線。
9.根據權利要求1所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述智能配電盤系統(tǒng)檢測市電及蓄電池電壓，當主電源和備用電源出現異常時，智能配電盤系統(tǒng)通過可編程邏輯控制器按不同弱電系統(tǒng)的不同后備延時要求對各饋出回路分時斷電， 使各弱電系統(tǒng)按照預置后備時間自動切除。
10.根據權利要求1或9所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于，所述智能配電盤系統(tǒng)上設有手動旁路開關，當可編程邏輯控制器出現故障或任何接觸器誤跳閘時，通過該手動旁路開關實現對弱電系統(tǒng)的供電。
11.根據權利要求1所述應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述UPS監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制單元與車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)之間采用冗余通信方式進行信息交換。
專利摘要本實用新型公開了一種應用于城市軌道交通的弱電綜合UPS電源系統(tǒng)，包括電源輸入配電系統(tǒng)、UPS及蓄電池組系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)和UPS監(jiān)控系統(tǒng)，所述UPS及蓄電池組系統(tǒng)分別與電源輸入配電系統(tǒng)、智能配電盤系統(tǒng)連接；通過將軌道交通各弱電系統(tǒng)分散設置的UPS在滿足一定條件和要求下集成在一起，構成集中整合的滿足相關弱電系統(tǒng)要求的UPS電源系統(tǒng)，為各弱電系統(tǒng)在車站、車輛段、停車場及控制中心提供不間斷電源。本實用新型可以提高UPS系統(tǒng)可靠性、可用性和可維護性，降低對UPS的投資成本、減少蓄電池總容量配置且增加各系統(tǒng)的后備總容量，便于實現對UPS的集中監(jiān)控管理和維護。
文檔編號H02J9/04GK202084984SQ20112008449
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權日2011年3月28日
發(fā)明者成武發(fā), 毛宇豐, 詹占嵐, 趙德剛, 鄧劍榮, 陳小林, 靳守杰 申請人:廣州地鐵設計研究院有限公司