地铁供电系统论文发表要求

浅谈地铁弱电系统集中UPS设计论文

1、引言

早期地铁弱电系统主要有通信系统、信号系统，随着近年来计算机技术、网络技术的发展以及乘客对地铁服务水平需求的提高，地铁弱电系统的范围越来越广，目前主要有通信系统、信号系统、自动售检票系统(AFC)、综合监控系统(ISCS)、综合安防系统(ISDS，含门禁)、乘客资讯系统(PIS)等，这些系统供电负荷等级均为一级或二级负荷，需要通过UPS供电，以便在市电掉电时进行紧急操作。因为各系统计算对供电容量要求时都比较保守，如果按照传统设计方法每个系统都自设UPS，那么总的用电容量将会很大，导致电力专业做供电设计时对设备容量计算不准确，设计值过大，不但造成投资和电能的浪费，给电网造成较大的压力，而且UPS的效率也会很低。另外过多的UPS涉及的规格型号过多、过乱，给运营维护管理带来很大不便，所以对地铁车站的弱电UPS进行整合势在必行。

2、各系统UPS整合可行性分析

地铁中弱电系统众多，而且运营管理部门分散，所以在进行UPS整合设计时应根据系统的运营管理模式、系统的安全性及可维护性对各系统进行分析，以确定合理的整合范围。

地铁通信系统主要由专用通信系统、公众通信系统及警用通信系统构成。其中专用通信系统归地铁运营管理;公众通信系统中的传输子系统由地铁建设方投资建设，运营商租用;警用通信系统由地铁建设方代建，建成后交付公安部门运营管理。因此在UPS整合设计时，考虑到运营管理的部门不一致，建议将专用通信系统以及公众通信系统中的传输子系统纳入集中UPS的供电范围，其它设备所需UPS由各运营方设置并单独管理。

信号系统设备主要由计算机、网络设备、控制设备以及信号机、转辙机等组成，其中车载设备由车辆负责供电，转辙机用电可不纳入UPS系统。由于信号系统涉及行车安全，虽然可纳入集中UPS供电范围，但在具体设计时需与信号专业协商供电的范围及方式。

综合监控系统(含FAS、BAS、SCADA)是地铁弱电系统的信息共享平台，除SCADA子系统涉及供电电系统外，其它系统设备均可纳入集中UPS供电范围。

自动售检票系统、乘客资讯系统、综合安防系统主要由计算机、网络设备、存储设备及闸机、售票机、充值机、各种显示屏、摄像头、编码器、解码器、监视器等终端设备组成，这些系统以IT设备为主，在弱电集中UPS设计时应根据不同类型设备的特点计算所需UPS的容量和备用时间。

综上所述，弱电系统的负载类型基本一致，在技术上均可以纳入集中UPS统一供电，在实际设计中可根据不同地方的运营维护模式和安全性要求进行UPS整合。

3、地铁弱电系统用电分析

在《地铁设计规范》(GB50157-2003)中，地铁各弱电系统用电负荷等级及蓄电池备用时间不尽相同，例如通信系统、信号系统、FAS系统按一级负荷供电，而AFC系统要求供电负荷不低于二级，通信系统备用时间为4小时、FAS系统为1小时，信号系统备用时间为30分钟，AFC系统对备用时间无具体要求。另外，综合监控系统、乘客资讯系统、综合安防系统是近几年才发展起来的，在《地铁设计规范》中没有具体条文规定用电要求。因此在进行弱电集中UPS设计时要统一各系统的负荷等级，按照一级负荷设计，蓄电池备用时间可由UPS配电柜按照规范要求时长做分时切断。在设计时应对各系统的用电特点进行分析，详细计算各系统的用电负荷，表1为根据设计经验及实际工程计算得出的标准地下车站各弱电系统的用电容量：

综合监控系统的用电容量只包括车站级设备，FAS、BAS用电容量单独计算，综合监控系统的备用时间参照FAS系统备用时间。AFC、PIS的备用时间是根据工程经验确定的，闸机备用时间按完成一次操作计算。由于不同地铁线路建设方对信号系统纳入弱电集中UPS供电存在不同要求，因此如信号系统不纳入集中UPS，则UPS容量只需120KVA，信号系统非集中站容量按10KVA另外计算。通信系统容量只计算专用通信系统及公众通信系统中的传输子系统。

4、弱电集中UPS供电设计方案

通过以上分析，地铁弱电系统采用集中UPS供电是可行的，在具体设计中应根据实际工程情况进行方案设计。

在设计中应根据各系统的用电位置、容量、备用时间等因素统一设计。一般应遵循以下设计原则：

(1)针对各系统的不同备用时间，应在配电柜能对各系统用电进行分时切断。

(2)对于各系统中相对独立的子系统可分回路供电，例如通信系统中的.专用通信系统与公众通信系统。

(3)集中UPS对每个系统的供电方式为每回路三相，AC380V，各系统分别对系统设备做二次配电，负责三相负载平衡。

(4)应详细计算蓄电池的容量，确定电池及电池柜的数量。

(5)由于集中UPS的容量较大，因此UPS柜及蓄电池柜的整体重量较大，宜单独设置电源室并向结构专业提供详细的机房荷载要求。

在深圳地铁5号线弱电集中UPS设计中，信号系统对集中UPS供电方式的安全性、可靠性有疑虑，因此未将信号系统纳入，其它各弱电系统计算用电总容量为102KVA，选用容量为120KVA的在线式UPS，按一级负荷供电，在配电回路中采用时间继电器实现各系统备用时间的分时切断。另外，在配电柜预留备用回路，以便满足今后新增设备用电。在实际设计中将全线各站弱电集中UPS纳入设置在控制中心的UPS维护工作站进行统一管理，实现了对UPS的远程监控和维护。

在具体工程设计中还应注意：

(1)相关专业计算本专业用电容量时要准确，不得另加裕量;

(2)各专业计算用电量时是按照所有设备的额定负载相加计算的，在选取UPS时应根据工程经验适当折算，否则将导致UPS容量过大，效率降低;

(3)UPS在带70%额定容量负载时，效率最高，因此UPS系统容量(KVA)=用户系统容量(KVA)/0.7。

5、结论

在地铁设置弱电集中UPS可以解决各系统分设UPS带来的运营维护管理的不便，实现了对UPS的远程监控及维护。集中UPS用电容量小于各系统分设UPS时总容量，降低了对电力的用电负荷要求，也达到了节能的目标。在地铁工程中采用弱电集中UPS供电是可行的，也是当前地铁设计的趋势。

浅谈环网供电技术地铁供电中的应用论文

城市化进程的不断加快， 城市的发展速度的提升，城市中人口的总数越来越多，交通拥堵现象愈加严重。而为了更好的解决这一问题， 各城市都在大力的开展以地铁为基点的公共交通事业建设。该文主要就地铁供电系统中存在的一些关于环网供电技术的应用问题进行一些讨论， 并提出了一些自己的意见和建议， 旨在为地铁环网供电技术的实际应用提供一些参考。

1 环网供电概述

( 1 ) 环网供电的概念。城市的地铁主干线一般采用环形线路， 这种线路是一个连续的配电线路，能够形成闭合的环形电路，它的起点和终点是在同一组母线上连接的，而为了增加运行过程中的灵活性，往往在每个区段内都会设置各自的断路器， 通常情况下， 我们采用分段断路器将母线分为两段， 再将两个端口连接在线路保护器的两端，线路保护器是一种纵差保护电路，这种保护器在线路发生故障时， 能够通过保护器将故障电路从主线路中隔离出来，而不会影响到其他正常部分的电路工作。

( 2 ) 供电方式。环形电网可以划分为两种运行形式，即开环运行和闭环运行，而地铁中的供电系统主要是以闭环运行来展开的。这样可以将闭环供电不间断供电的特性发挥出来。而对于继电保护装置来说，由于其在装置的整定方面存在较大的困难， 所以通常采用开环运行。如果严格按照规定， 对于开环点的选取是要经过一系列的计算和设计之后才能够确定的， 但是在实际的工作过程中， 我们是选取环网干线的中间位置来展开开环点的设置，如此一来，开环点就可以很好地将故障点隔离开来，现如今，我们国内的中压( 1 0～3 5kV)环形电网都采用的是开环的运行模式。

2 常见的地铁供电方式

( 1 )采用集中式的供电方式。由于地铁线的长度过长，而电容量又受到限制，所以就必须在地铁站内建立专门的供电站， 这一供电站要承担向地铁中的中压环形电网供电的责任。这种供电方式的好处是:供电不容易受到外界因素的影响， 具有较高的可靠性;供电站内有专用的载调压变压器，能够为一些专用电路进行供电， 供电的质量比较好;进行调度管理时，具有较强的自由度，当具有了优良的调度管理体系之后，地铁供电站所具有的高效性和可靠性的效能就可以最大的发挥出来; 该供电方式的检修工作相对来说比较简单， 所涉及到的建设工程量比较小，比较容易实现。而缺点在于:投入的资金量比较大，对于整个地铁站内供电系统的调度统筹要求比较高。

( 2 )采用分散式的供电方式。由于地铁沿线所引入的城市电网电源比较多， 而区域内的变电所对地铁车站内采用直接降压的方式来完成供电的供电方式。这种供电方式的优点:投入的资金数量比较少，能够方便的实现城市电网的同意规划和管理。而所存在的缺陷就是: 正常的供电过程容易受到其他的外界因素影响。由于与城市电网的连接较多， 这就加大了城市电网统一规划和管理的难度， 如果出现供电故障则难以获取较为合适的解决办法; 而整流机在工作的时候会产生大量的告辞谐波， 这也会对城市电网的正常运行产生较大的影响。

( 3 )采用混合式供电方式。将集中式和分散式的供电方式进行有效的结合所形成的一种全新的供电方式。其主要有两种形式: ①将集中式和分散式的供电方式进行并联，然后在整个地铁环线的'供电网中， 一部分采用集中式供电， 另一部分采用分散式供电; ②对地铁站的中压环线中主要采用集中供电的办法进行供电， 而将集中供电站变为分散供电站的取电点， 从而建立起分散式供电站的完整体系。

3 环网供电技术在地铁供电系统中的应用

3 . 1 环网接线

我们常说的“ N- 1安全原则”是电网在供电过程中必须满足的一个基本原则， 并且在实际工作中我们是通过对电网的接线方式和设备的运行率的调整来完成电网的安全运行的。传统的电网接线方式是单环网的接线方式，这种方式的供电网络，一旦出现线路故障， 就必须花费大量的时间和经济，进行人工倒闸、维修，然后才能够恢复供电，基于此，我们可以发现这种方式的供电手段的稳定性相对来说较差， 根本不能满足现阶段铁路运行的基本需求。而在地铁供电系统采用了双环形的供电网络之后，由于有两个独立的平行电源，即便是一个电源出现了问题， 也不会影响到另一个备用电源的正常供电， 这种采用并联的方式将两个电源或者一个电源的不同母线连接起来的接线方法可以很好的保证地铁供电系统的稳定性。当整个供电系统正常工作时，所有的开关都处于打开的状态，而当某一路段的供电线路出现问题时， 即刻通过开关的转换， 将线路负荷转移到另外一个供电线路上， 以保证地铁供电系统的正常。由此可见，利用合并开关的方式，将线路的故障控制在某一个封闭的单元内部，而不影响其他路段的正常供电， 这种方式可以极大地提升供电的可靠性。这种始终留有备用线路的接线方式可以保证， 当工作线路出现问题时， 可以采用备用线路完成正常的供电任务，如此一来，将地铁供电的可靠性提升到了一个全新的层面之上，更提升了线路的综合利用率。

3 . 2 地铁中压交流环网系统

为了达到调度方便，运行稳定的目的，在设计供电网络时应当做到以下几点:

( 1 )线路的连接一定要尽可能的简单， 运行过程要尽量灵活可靠，并具有较高的经济性;

( 2 )对于供电网络的线路容量设计时，应当留有一定的容量空间;

( 3 )地铁供电系统的线路应当按照最高标准来设计， 而且要留有备用线路;

( 4 )当电网中的负荷达到了最大值时， 必须保证所有的设备能够正常工作，而当某一条线路发生故障，并且在备用线路承载了最大负荷的情况下， 供电系统也要能够正常工作。一般来说，当牵引变电所出现故障时， 由主变电所来完成整个电网的供电任务，同样的，当主供电所出现故障时，有牵引变电站完成供电。而如果牵引变电所或者主变电所同时发生故障， 也要保证地铁供电系统的正常供电。

4 结语

在整个地铁环网供电系统中， 每一个用电点都有两路和电源连接， 从而形成环形电网，提升了供电的可靠性，有助于改善电压的超负荷情况，减少电路出现的损失。而当前，必须提升相关产品的制造水准，开发出多种产品， 在设计中留有较大的改造余地， 从而促进整个环网技术在地铁供电系统中的发展和普及应用。

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