一、 前言
　　
　　城市軌道交通車站內(nèi)包含眾多的弱電設(shè)備系統(tǒng)，如通信、信號、綜合監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、辦公自動化、門禁、自動售檢票、火災(zāi)自動報警、屏蔽門、應(yīng)急照明、變電所綜合自動化等這些系統(tǒng)負責(zé)地鐵車站的旅客運輸環(huán)境監(jiān)控、信息傳遞和乘客導(dǎo)引等，屬于重要或特別重要的一級負荷，需要可靠性很高的電源．以保證供電質(zhì)量和供電連續(xù)性。
　　
　　在以往的軌道交通工程中．車站各弱電系統(tǒng)分別配置自己的電源系統(tǒng)，存在設(shè)備重復(fù)配置、利用率低，占地面積大，經(jīng)濟上不合理等缺點。在運營維護中，各系統(tǒng)基本沒有專業(yè)的電源維護人員，造成實質(zhì)上的電源系統(tǒng)維護少或維護不當(dāng)?shù)臓顩r導(dǎo)致蓄電池容量降低，不能達到備用時間要求。國內(nèi)地鐵曾發(fā)生由于蓄電池的原因，造成行車中斷的情況。
　　
　　隨著電力電子設(shè)備制造工藝和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，大容量電源系統(tǒng)和先進控制技術(shù)在通信和電力系統(tǒng)中成熟使用，為軌道交通工程中實現(xiàn)對各個弱電電源系統(tǒng)的整合提供了有利條件。在中國已有的地鐵工程中，如北京地鐵機場線工程中已經(jīng)就車站弱電系統(tǒng)電源整合進行了初步嘗試。
　　
　　二、 客戶需求
　　
　　（一）整合原則及需求
　　
　　對各電源系統(tǒng)的蓄電池、裝置進行硬件整合和集中布置，便于電源系統(tǒng)的統(tǒng)一維護與管理。通過集中布置減少設(shè)備用房面積，降低車站土建工程造價。通過硬件整合減少設(shè)備重復(fù)配置．實現(xiàn)資源共享節(jié)省設(shè)備投資。
　　
　　1、地鐵中各弱電系統(tǒng)對電源的可靠性要求很高,電源斷電時會造成地鐵停運甚至人身傷害,帶來不可估計的損失，因此各車站電源整合系統(tǒng)分別設(shè)置兩套電源裝置（含整流器、逆變器、蓄電池）、負載同步控制器、智能控制單元等。
　　2、電源及蓄電池設(shè)置。設(shè)置兩套電源裝置，在工程實施工程中，具體收集每一個設(shè)備的用電需求資料，并由此計算出較精確的容量。為確保能夠長期安全可靠的運行，推薦UPS的最大負載量一般為60％～80％UPS的額定輸出功率。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗，典型地鐵車站各弱電系統(tǒng)的負載總量一般約為90kVA左右，所以每套UPS的容量可選120kVA。
　　3、負載同步控制器。當(dāng)兩路UPS電源不同步時，在轉(zhuǎn)換過程中可能造成負載電壓的擾動、接通時電流過大而停機。如要在電源不同步時可靠地轉(zhuǎn)換．則必須增長間斷時間（一般為15ms）。這樣將對負載非常不利（計算機負載電源間斷時間不大于8-10ms）。
　　4、智能控制單元。智能控制單元負責(zé)控制管理UPS電源裝置蓄電池，對UPS電源整合系統(tǒng)監(jiān)控信息上傳。
　　5、機房整體設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)“綠色機房、科技機房”的特點，響應(yīng)國家“節(jié)能減排”政策的號召，利用先進技術(shù)及設(shè)計理念整體提高系統(tǒng)節(jié)能指標。
　　
　　（二）各弱電系統(tǒng)負載類型及需求分析
　　
　　1、通信系統(tǒng)。負載類型：傳輸、無線、公務(wù)電話、專用電話、閉路電視、廣播、時鐘等子系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
　　2、信號系統(tǒng)。負載類型：信號系統(tǒng)旅客信息系統(tǒng)等計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備．控制設(shè)備；電源要求：能連續(xù)供應(yīng)AC380/220V電源。
　　3、整合監(jiān)控系統(tǒng)（含環(huán)境監(jiān)控、門禁）。負載類型：計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，環(huán)境監(jiān)控和門禁控制設(shè)備；電源要求：連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
　　4、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）。負載類型計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，AFC終端設(shè)備．電源要求：能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
　　5、辦公自動化系統(tǒng)。負載類型：計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
　　6、屏蔽門系統(tǒng)。負載類型屏蔽門控制、驅(qū)動設(shè)備等電源要求：控制設(shè)備需連續(xù)供應(yīng)AC220V控制電源驅(qū)動設(shè)備需要DC110V驅(qū)動電源。
　　7、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。負載類型．計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、報警控制器等電源要求需連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
　　8、變電所直流輔助電源。負載類型:裝置電源、控制電源、電機電源，電源要求能連續(xù)供應(yīng)DC220V電源。
　　9、車站應(yīng)急照明系統(tǒng)。負載類型．包括疏散照明和備用照明，電源要求能連續(xù)供應(yīng)AC220V電源。
　　
　　三、 供電方案建議
　　
　　根據(jù)上述客戶需求，我公司提供由DeltaHIFT高智能容錯UPS所組成的雙總線供電系統(tǒng)。
　　
　　1、 UPS選型：
　　考慮到機房負載情況，以及對可靠性的要求，因此建議采用DeltaHIFT高智能容錯120KVAUPS兩臺，組成雙總線供電系統(tǒng)。
　　
　　該型號產(chǎn)品的物理尺寸：520×910×1695（W×D×H）重量：230Kg
　　
　　另外針對系統(tǒng)對同步控制的要求，普通的雙總線系統(tǒng)會在兩臺UPS之間增加外置同步控制器，不但額外增加了成本，最關(guān)鍵的是增加的外置同步控制器會成為系統(tǒng)的單點故障點，因此會大大的降低系統(tǒng)的可靠性。而臺達HIFT系列UPS內(nèi)置了同步控制功能，這樣系統(tǒng)就避免了同步控制器成為系統(tǒng)的單點故障，同時又降低了系統(tǒng)成本。
　　
　　2、 供電系統(tǒng)選擇：
　　鑒于系統(tǒng)的重要性及高可靠性要求。所以選擇DeltaHIFT高智能容錯UPS系統(tǒng)——內(nèi)部采用模塊化結(jié)構(gòu)，組成模塊N+X冗余結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)供電可靠性要遠遠高于普通UPS所組成的雙總線供電系統(tǒng)。
　　
　　3、 蓄電池容量選擇：
　　系統(tǒng)后備放電30分鐘。
　　蓄電池型號：DCF126-12/20012V200Ah蓄電池
　　蓄電池數(shù)量：40顆（一組）
　　
　　UPS電源整合系統(tǒng)分別從降壓所0.4V兩段母線引進一路AC380V電源作為兩套UPS裝置的輸入電源。
　　
　　正常工作時，兩套UPS裝置冗余并機運行．共同分擔(dān)其負載電流向各用電系統(tǒng)提供AC380/220V不問斷電源每臺UPS單機容量能滿足系統(tǒng)總?cè)萘恳蟆２⒃O(shè)置智能控制單元，負責(zé)按設(shè)定的時間依次切除各種負荷。
　　
　　屏蔽門系統(tǒng)、變電所輔助電源應(yīng)急照明由各個系統(tǒng)獨立設(shè)置后備電源，不納入電源整合范圍。
　　
　　方案系統(tǒng)圖：

方案配置清單：

四、 方案優(yōu)勢分析
　　
　　隨著企業(yè)對可用性的要求越來越高，為機房或數(shù)據(jù)中心配置采用容錯技術(shù)的供電系統(tǒng)的必要性則突顯出來。所謂容錯，就是采用冗余的資源，使UPS系統(tǒng)具有容忍故障的能力，即在發(fā)生故障的情況下，仍能確保系統(tǒng)的逆變輸出，為由服務(wù)器和存儲等關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供潔凈穩(wěn)定的電源。
　　
　　 HIFT（High-IntelligentFault-Tolerance）------海福系列，即是Delta公司最新推出的高智能容錯UPS，它的顯著優(yōu)勢和帶給客戶的價值包括但不限于：

　　◆ 系統(tǒng)可靠性高
　　
　　系統(tǒng)可靠性計算公式：
   

 

　　
　　HIFTUPS模塊2+1冗余系統(tǒng)可靠性：
     R₍₂₊₁₎ ={1-[1-R]²}³=0.9997　
　　HIFTUPS模塊1+2冗余系統(tǒng)可靠性：
　　R₍₁₊₂₎ ={1-[1-R]³}¹=0.999999
　　供電方案 75%帶載量 50%帶載量 方案比較

　　HIFTUPS組成的N+X冗余供電系統(tǒng)，系統(tǒng)的實際負載量占設(shè)備容量的大小與系統(tǒng)的可靠度息息相關(guān)，實際負載量越低，系統(tǒng)冗余度越高，系統(tǒng)可靠度也就越高。這恰恰是普通UPS所無法比擬的。
　　
　　 系統(tǒng)可用性高
　　
　　可用性是衡量系統(tǒng)提供持續(xù)服務(wù)的能力。
   

 

　　
　　HIFTUPS采用模塊N+X冗余技術(shù)，可在線熱插拔故障模塊，MTTR可視為0

　　不同供電方案可用性比較（MTBF以20萬小時為例）

    HIFTUPS可降低“再發(fā)生故障”500－1000

 

    隨需擴容
　　
　　快速變化的業(yè)務(wù)要求企業(yè)機房和數(shù)據(jù)中心具備靈活性（Agility）。當(dāng)更多的IT應(yīng)用強調(diào)動態(tài)結(jié)構(gòu)時，支撐這些應(yīng)用的UPS供電系統(tǒng)是必須提前一步到位，還是可以根據(jù)需要靈活配置？
　　
　　 傳統(tǒng)UPS客戶，在規(guī)劃時必須滿足未來可預(yù)見的最大負荷功率要求。比如，現(xiàn)在負載總?cè)萘侩m然只有20kVA，但因?qū)砜赡軙鲩L到60kVA，客戶在初始配置時通常都會直接采購功率為達到100kVA的UPS，以避免未來因升級困難而導(dǎo)致的容量不足。
　　
　　 HIFT（海福）UPS因采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以在20kVA到480kVA的寬廣范圍內(nèi)，以20kVA為單位來隨時隨需在線擴容，客戶不再需要僅是為未來的可能性而提前投入大筆費用。（見下圖）

 

　　HIFT（海福）UPS的這種靈活性，即允許配置容量最貼近實際需求容量的能力，不僅降低了UPS的初始購置成本，更減少了配套設(shè)備（如空調(diào)）的配置與能耗支出，有效防止了基礎(chǔ)設(shè)施超前超大規(guī)模設(shè)計導(dǎo)致的不必要開支。
　　
　　 高效節(jié)能——降低運營成本
　　
　　綠色節(jié)能不僅是企業(yè)對社會的責(zé)任，更與企業(yè)運營成本息息相關(guān)。
　　
　　通常帶載越少，UPS效率越差。而HIFT（海福）UPS，即使帶載只有額定容量的15%，整機效率亦超過90%；當(dāng)帶載達到27%時，效率就已高達94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的節(jié)省都是一大步。
　　
　　HIFTUPS效率曲線圖
　　
　　效益分析：

　　UPS一年耗電量：

　　空調(diào)制冷成本（以空調(diào)的EER(能效比)為3.3來計算）：

　　
　　根據(jù)上述計算，采用HIFTUPS與普通UPS相比較，僅從電費這一項上來計算，每年兩臺80KVA的HIFTUPS每年節(jié)省的電費=（15540+4535）度×1.8元×2=72270元。
　　
    小配件大管理
　　
　　HIFT（海福）UPS，加上SNMP卡和環(huán)境監(jiān)測模塊，即可對機房的動力環(huán)境，包括溫度、濕度、火、煙霧、漏水、以及門禁，進行全面的監(jiān)控和管理。

 

    五、 結(jié)論
　　
　　綜上可知，城市軌道交通中弱電系統(tǒng)的UPS電源整合是適應(yīng)軌道交通快速發(fā)展而出現(xiàn)的它對合理配置電源資源起到了較大的作用，提高了軌道交通弱電系統(tǒng)的經(jīng)濟性、安全性，并減小了維護量。隨著軌道交通的快速發(fā)展，UPS整合電源必將得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。