摘 要：文章介紹了地鐵系統(tǒng)中通信系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)的概況，介紹了綠色電源系統(tǒng)的具體要求，并對特別適合于地鐵電源系統(tǒng)的臺達UPS的性能特點作了詳細介紹。 關鍵詞：地鐵 通信系統(tǒng) 綠色電源系統(tǒng) UPS 1 城市地鐵通信系統(tǒng)概況 　　近年來城市軌道交通行業(yè)發(fā)展迅猛，國內各大城市陸續(xù)建設城市地鐵，地鐵已經是一些大中型城市不可缺少的交通工具。地鐵系統(tǒng)中通信系統(tǒng)是地鐵工程運營指揮、企業(yè)管理、服務乘客和傳遞各種信息的網(wǎng)絡平臺。系統(tǒng)應具有先進性、開放性、可靠性、易擴充性、組網(wǎng)靈活性等特點，能傳遞語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息的綜合業(yè)務數(shù)字通信網(wǎng)。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)供電設備的可靠性成為重中之重。由于市電電網(wǎng)中接有各種各樣的負載，對電網(wǎng)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(jù)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、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(jù)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： 　?、艂鬏斚到y(tǒng); 　　⑵專用無線通信系統(tǒng); 　?、枪珓针娫捪到y(tǒng); 　?、葘Ｓ秒娫捪到y(tǒng); 　?、蓮V播系統(tǒng); 　　⑹電視監(jiān)視系統(tǒng); 　?、藭r鐘系統(tǒng); 　?、搪每拖驅到y(tǒng); 　?、途C合布線系統(tǒng); 　?、坞娫聪到y(tǒng); 　?、瞎脗鬏斚到y(tǒng); 　?、泄靡苿油ㄐ乓胂到y(tǒng); 　?、压?、消防無線引入系統(tǒng)。 2 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)中電源子系統(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。因此對供電系統(tǒng)要求有極高的可靠性，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。控制中心、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，其通信機房的環(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)的目標進行建設。 3 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)，一般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)。 　　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，可以說綠色電源系統(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? 　　3.1寬廣輸入電壓范圍 　　UPS的輸入電壓范圍代表了UPS適應電網(wǎng)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(wǎng)波動較大的環(huán)境下，該功能發(fā)揮的作用越大。 　　3.2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)。 　　3.3高輸入功率因數(shù)、低輸入諧波電流 　　綠色的UPS一定要有高輸入功率因數(shù)，低諧波電流。高輸入功率因數(shù)，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(wǎng)的污染，達到環(huán)保的功能。同時，提高輸入功率因數(shù)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等等。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數(shù)較低，一般在0.75～0.85左右，諧波電流一般都在20%～30%左右，如果想改善這些參數(shù)就需要采取一些措施如下： 　　⑴ 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%; 　　⑷ 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數(shù)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輸入功率因數(shù)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數(shù)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。 　　3.4 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都全部將風扇的轉速設置為快速，而UPS供電系統(tǒng)中，大多數(shù)的帶載比例都在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(jù)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。 　　3.5 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，需要更合理的利用。所以，在選用設備時在保證設備質量的基礎上最好能選擇體積小、重量輕的設備，以便節(jié)省機房使用空間。 　　3.6 ECO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(wǎng)進行評估，在電網(wǎng)情況較好的區(qū)域可采用ECO模式，采用此摸式可使UPS的效率提高到97.5%。以400kVA UPS為例：UPS額定容量：400kVA（輸出功率因數(shù)：0.8）;整機效率：93%;經濟模式效率：97.5%。 　?、湃粢?0%負載使用經濟模式，則可以減少12.7kW功率損耗; 　?、埔荒昕晒?jié)省電費=12.7×365×24=111,252 kWh （約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（1～4）ms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。 　　3.7 設備符合RoHs標準 　　要求UPS具有緑色環(huán)保功能，其本身也應該符合綠色環(huán)保的要求，所以在選用UPS時，要看生產廠商是否通過了RoHs標準。 4 臺達C系列UPS的特色功能 　?、鸥咻斎牍β室驍?shù)（PF>0.99），總諧波電流低（iTHD<3%），達到潔凈電力與節(jié)省能源的效益。 　?、瓶?+1并聯(lián)使用，無須外加并聯(lián)控制卡，達到擴充容量或是提升可靠度。 　?、悄K化設計，可依據(jù)現(xiàn)況設置并保留未來的擴充性，達到經濟效益最大化。 　?、葘拸V的輸入電源范圍，可減少電池放電幾率，適用各種惡劣的電力環(huán)境。 　?、烧髌饔熊泦釉O計，可使發(fā)電機供電得到平滑的電力轉移。 　　⑹使用高頻脈寬調變逆流器及IGBT組件，使UPS具有高性能特性。 　?、朔蟁oHs標準。 　?、踢h程（REPO）與近端（EPO）緊急斷電：可于緊急狀態(tài)下，以面板按鍵或遠程遙控開關，將輸出立即切斷，防止危險擴大。 　　⑼智慧風速控制。 　?、螛藴逝鋫溆卸喾N接口：兩組SNMP插槽、RS232、外部電池溫度和狀態(tài)接點輸出入接口，適用于各類型計算機通訊。 　?、侠梦⑻幚砥骷夹g執(zhí)行自我偵測和LCD訊息顯示，并可依實際的需求設定相關的參數(shù)。 　?、袃冉⊿RAM可以儲存多達500筆數(shù)據(jù)，提供詳細的運轉狀態(tài)信息，作為管理分析使用。 　?、延惺謩泳S護和靜態(tài)兩種旁路開關回路，提供維護時的備用電源。 　?、译p重輔助電源，與雙重靜態(tài)旁路供給電路的控制回路，達到雙重保護、高可靠特性。 　?、幽媪髌鳎↖nverter）自動回復： 　?、賃PS的逆流器在低電池電壓關機后交流電源恢復時，可自動再啟動; 　?、诋敵d狀況消除，可由靜態(tài)旁路自動轉回逆流器輸出; 　?、郛斶^溫狀況消除，可由靜態(tài)旁路自動轉回逆流器輸出。 　?、栽陂L時間備用模式操作下，可將警告聲關閉，而指示燈仍然維持亮燈。 　?、湛闪硗庠黾油獠侩姵亟M，以延長備用模式的運轉時間。 　?。?8） 當UPS在旁路模式操作下，可自動偵測旁路電壓，若輸入電壓超出限定范圍外，將關閉輸出以保護電氣設備。 5 臺達UPS的性能及技術特點 　　全系列在線式臺達UPS都是真正雙變換在線式UPS，市電與電池供電為“零”秒不間斷供電轉換，具有供電純凈、效率高、熱損耗小、噪音低、體積小、壽命長等特點。 　?、挪捎肈SP數(shù)字控制技術 　　用戶只需要購買相應的功率模塊，即可實現(xiàn)“N+X”的故障冗余及升級擴容。 　　任何一個模塊出現(xiàn)故障，都可自動脫離系統(tǒng)，確保系統(tǒng)正常運行。臺達UPS的模塊化設計不僅模塊實現(xiàn)冗余，內部的輔助電源，PCB板也實現(xiàn)冗余。真正實現(xiàn)各功能模塊獨立，損壞任何一個功能模塊都互不干擾。大大提高系統(tǒng)的可靠度、可用性。 　?、?+1并聯(lián)冗余且無須外加并聯(lián)卡 　　臺達采用獨特的模塊化UPS并機技術，無須外加并聯(lián)卡或并機柜，可使模塊化UPS實現(xiàn)驚人的160kVA總容量。模塊化并機與一般模塊化擴容是不一樣的，一般的模塊化UPS可安裝多個模塊，容量也較大，但主控制板、邏輯電路、靜態(tài)旁路都沒有備份，一旦這些部件出現(xiàn)問題，就會引起宕機。而采用并機則可以雙重冗余，實現(xiàn)真正的模塊、主控制板冗余，可靠性更高。 　　⑶高功率因數(shù)（>0.99） 、低輸入電流諧波（<3%） 　　臺達C系列UPS采用專利的IGBT整流技術，使UPS減少了對電網(wǎng)的諧波污染，成為“綠色電源”的典范。同時可以減小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。不須增加額外的濾波器，而增加UPS的損耗。 　　⑷先進的電池管理專家技術 　　針對UPS系統(tǒng)的重要組成部分電池，需要倍加呵護與管理，確保市電中斷時能持續(xù)提供高質量電源。C系列UPS采用先進的電池管理專家技術，可使電池時刻都在維護人員及UPS的智慧管理當中。 　　電池管理的主要內容如下： 　?、倬哂芯?浮充自動轉換充電模式，均充模式可以消除各個電池單元端電壓的不平衡度，縮短電池的充電時間。消除長時間浮充引起的電池極板間的鈍化現(xiàn)象。 　?、诰哂须姵囟ㄆ谂懦淘诰€安全測試功能，無須任何監(jiān)控軟件，在面板上即可操作完成。測試時整流器不關閉，負載沒有任何斷電風險。 　?、劬哂凶詣訙y試電池容量和實時電池后備時間顯示功能，讓用戶更精確掌控關閉哪些不重要負載，保護核心負載。 　　④可根據(jù)負載的大小來調整電池的低壓關機電壓。 　　⑤充電電流/電池安時數(shù)/更換電池時間等均可以在面板上調整。 　?、蓪拸V的輸入電壓 　　輸入電壓的范圍（-25%～+20%），70%負載時輸入電壓的范圍達到（-30%～+35%），適應供電環(huán)境惡劣的大部分地區(qū)使用，降低電池的放電次數(shù)及損耗，延長電池使用壽命。 　　⑹輸出電壓穩(wěn)定度高 　　輸出電壓靜態(tài)調整率小于1%，0～100%負載急變時輸出電壓動態(tài)調整率小于5%。100%不平衡負載下，相電壓差小于1%，電壓相位移小于2度。 　?、藰藴逝渲檬謩泳S護旁路開關（MBS） 　　降低平均修護時間（MTTR），維修效益最高。 　?、讨腔埏L速控制 　　多段式冷卻風扇速度控制，改善系統(tǒng)可靠度、效率、噪音及提高風扇使用壽命。 　?、陀焉平涌贚CD智能顯示 　　大型LCD顯示畫面，提供用戶簡易方便的操作管理及維護指示，采用熟悉的菜單式管理，輕松學會操作。顯示畫面的主要內容為：全中文LCD顯示畫面。 　?、纬叽缧?、友善重量輕、散熱佳 　　Power Density功率密度表現(xiàn)為相同架構UPS，體積尺寸最小，重量最輕。散熱以計算機仿真輔助分析及設計為最佳。 　?、戏蟁oHs標準 　　公司一直以節(jié)能、環(huán)保愛地球為主理念，在緑色引領世界的今日，通過全面導入無鉛制程，高度重視綠色環(huán)保，我公司產品不僅完全符合歐盟RoHs環(huán)保要求，更有部分指標優(yōu)于歐盟標準。 　　臺達C系列UPS將整機效率大幅提高至94%以上，且風扇可根據(jù)負載及溫度進行多段調速，輸入電流諧波小，減少線纜的損耗，減少輸入空開容量等，從細節(jié)能夠更好的滿足客戶的省電需求，同時響應國家節(jié)能降耗的號召。 　　⑿具有標配緊急停機（EPO）功能 　　標準配置緊急關機按鈕，可遠程/近端控制UPS，一旦有緊急事故發(fā)生，可以立即切斷輸入、輸出、電池等開關，使UPS完全孤立出來，可以減少事故（特別是因電引起的火災）進一步擴大。 6 總結 　　本文分析的內容是針對地鐵通信系統(tǒng)內的電源子系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的電源子系統(tǒng)為地鐵工程中使用UPS數(shù)量最大的系統(tǒng)，同時還有其它系統(tǒng)也有UPS使用需求。在信號系統(tǒng)，AFC系統(tǒng)以及BAS系統(tǒng)及屏蔽門等系統(tǒng)中都有不同容量的UPS需求，不同城市的地鐵工程電源系統(tǒng)的應用都有所差異，主要還是要看設計單位對整體系統(tǒng)的規(guī)劃和設計。 　　軌道交通的快速發(fā)展無疑緩解了城市交通的壓力，促進發(fā)展的同時也代表了一個城市的形象。地鐵作為一個大規(guī)模的公共交通工具，對系統(tǒng)安全性的要求非常高。中達電通以為用戶打造一條穩(wěn)固的交直流供電系統(tǒng)為宗旨，憑借多年為各行業(yè)提供一體化的動力整合方案，在電源行業(yè)為用戶從認知到合作再到信賴已經走過16年的歷程，電源設備以質量精良為用戶所接受。公司有多年為地鐵行業(yè)服務的經驗，憑借動力整體整合方案和多項目綠色節(jié)能于一身的高質量UPS電源，已經為地鐵行業(yè)打造了多條堅固的供電系統(tǒng)，其中包括上海地鐵、北京地鐵、南京地鐵、杭州地鐵、沈陽地鐵、成都地鐵及廣州地鐵等多條線路。公司也會一如既往的不斷提升設備質量，提升設備技術水準，使產品的技術走在世界前列，更好的服務于用戶。