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(zhì)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(jīng)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(diào)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(jīng)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(zhì)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(zhuǎn)換到蓄電池供電時，其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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,。

　　地鐵車站弱電系統(tǒng)比較多，空間位置相對集中,，大部分位于車站車控室附近,，負載不是很大，15～80KVA不等,，典型的車站弱電用房布置圖如圖2,、圖3所示。

　?。ㄗⅲ浩帘伍T控制室在信號設備室下面的站臺區(qū)）

　　地鐵各系統(tǒng)對UPS的要求的共同點如下：

　　*高可靠性,；

　　*電源質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，具有穩(wěn)壓和限流功能等,；

　　*在市電故障情況下能安全自動投入,，轉(zhuǎn)換時間越短越好；

　　*整機效率要求較高,；

　　*UPS為在線式,；

　　*易于實現(xiàn)電源監(jiān)控；

　　*功率因數(shù)盡量高,，降低對電網(wǎng)的影響。

　　地鐵各系統(tǒng)對UPS備用時間的要求如下：

　　*屏蔽門控制電源備份0.5小時,；

　　*通信系統(tǒng)重要負荷備份4小時,，次重要負荷備份1小時；

　　*信號系統(tǒng)車站為0.25小時,；

　　*主控系統(tǒng)要求備份時間0.5小時,；

　　*AFC系統(tǒng)備份時間為0.5小時,。

　　地鐵弱電系統(tǒng)房間布置相對較集中，對UPS的要求也有很多共同點,，整個弱電系統(tǒng)使用一套UPS集中供電具有一定的可行性,。地鐵弱電系統(tǒng)UPS集中供電系統(tǒng)圖如圖4所示，車站配置一個專門的弱電系統(tǒng)綜合電源室,，由地鐵車站靠近車控室端的變電所0.4KV開關柜室兩端母線分別饋出一回路,，末端自動切換作為大功率集中供電UPS的輸入電源，然后經(jīng)過UPS處理后按照備份時間的不同分別向地鐵車站各弱電系統(tǒng)饋出,，可根據(jù)各弱電系統(tǒng)的需求和功能定位的區(qū)別來確定饋出回路數(shù),。

　　但是，上述各系統(tǒng)雖然在地鐵都屬重要弱電系統(tǒng),，各弱電系統(tǒng)之間相互比較,，在地鐵中的重要性又有輕重。一般情況下,，地鐵發(fā)生安全問題主要有三種情況：信號故障,、停電和火災，可見信號系統(tǒng)應具有很高的安全性和可靠性,，凡涉及行車安全的設備必須滿足故障-安全原則,。屏蔽門系統(tǒng)在區(qū)間火災事故等情況下也顯得尤為重要，高可靠性的UPS電源能保證屏蔽門在火災事故下處于開門位置,，方便乘客從區(qū)間向車站站臺疏散,，等等。如果各系統(tǒng)共用一套集中UPS供電,，就會增加故障點,，其它弱電系統(tǒng)的故障可能會影響整個UPS系統(tǒng)的正常工作，這樣就可能增大故障范圍,。另外,，若地鐵車站整個弱電系統(tǒng)采用集中UPS供電，

　　UPS容量為各個弱電系統(tǒng)容量的累加和并考慮一定的遠期裕量,，蓄電池的配置則要綜合考慮各個弱電系統(tǒng)備份時間的不同進行相應換算才能得到,，具體的計算見參考文獻[3]。

　　地鐵通信系統(tǒng)以往是地鐵專用通信,、民用通信和公安通信單獨設各自的UPS系統(tǒng),，目前已有地鐵實現(xiàn)了地鐵通信系統(tǒng)內(nèi)部的UPS集中供電。

　　4,、結論

　　隨著數(shù)字技術的快速發(fā)展,，熱插拔式模塊化UPS技術的不斷成熟，大功率UPS集中供電的可靠性及遠程監(jiān)控水平等也會得到不斷的提高，地鐵整個弱電系統(tǒng)采用一套大型的UPS集中供電不久將可能實現(xiàn),。