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(jì)算機(jī)等設(shè)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(yán)重后果,，引起巨大的經(jīng)濟(jì)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(hù)系統(tǒng)。UPS電源不僅能提供持續(xù)的電源供應(yīng),，還具有對(duì)市電進(jìn)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(hào)系統(tǒng),、屏蔽門系統(tǒng)、自動(dòng)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(fù)荷大部分是計(jì)算機(jī)類負(fù)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(diǎn)是：一級(jí)負(fù)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(dòng)切換，再配送到UPS輸入端,；UPS為在線式,，在市電正常供電時(shí)，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進(jìn)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(shí)是由交流電經(jīng)整流后又以逆變器方式向負(fù)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(duì)負(fù)載提供交流電源。對(duì)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(duì)負(fù)載供電,，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動(dòng)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?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)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(shí),，其轉(zhuǎn)換時(shí)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(jī)型的兩套UPS設(shè)備串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)主從熱備,，主機(jī)一直滿載,，備機(jī)蓄電池長期浮充，有一定的轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)間,，擴(kuò)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(shè)備并聯(lián)均分負(fù)載,，相比串聯(lián)冗余具有一定的優(yōu)勢(shì),，在市場(chǎng)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(gè)新的臺(tái)階,。模塊化UPS是從設(shè)計(jì)和工作的原理方面來講的,，其本身(也就是模塊)就是一臺(tái)UPS，包括整流器,、逆變器,、靜態(tài)旁路開關(guān)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(jī)制,，實(shí)現(xiàn)“N+X”的故障冗余及升級(jí)擴(kuò)容，采用的熱插拔技術(shù)可以允許單體模塊在不需停電的前提下任意進(jìn)入或退出并聯(lián)單元，從而實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護(hù),，同時(shí)無需專門的儀器或技術(shù)即可進(jìn)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(jī)結(jié)構(gòu)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(tái)大功率UPS向車站整個(gè)弱電系統(tǒng)負(fù)載提供應(yīng)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(shè)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(jī)房的出現(xiàn)而漸出現(xiàn)的,，證券、移動(dòng),、聯(lián)通,、電信等行業(yè)整體機(jī)房或區(qū)域中心機(jī)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(jī)房對(duì)電源的要求是：高可靠性,、便于擴(kuò)展、易于管理和節(jié)省空間,。而今UPS并機(jī)冗余,、熱插拔式以及數(shù)字控制技術(shù)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(jī)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(duì)集中，大部分位于車站車控室附近,，負(fù)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,。
（注：屏蔽門控制室在信號(hào)設(shè)備室下面的站臺(tái)區(qū)）
地鐵各系統(tǒng)對(duì)UPS的要求的共同點(diǎn)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(dòng)投入,，轉(zhuǎn)換時(shí)間越短越好,；
*整機(jī)效率要求較高；
*UPS為在線式,；
*易于實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)控,；
*功率因數(shù)盡量高,，降低對(duì)電網(wǎng)的影響。
地鐵各系統(tǒng)對(duì)UPS備用時(shí)間的要求如下：
*屏蔽門控制電源備份0.5小時(shí),；
*通信系統(tǒng)重要負(fù)荷備份4小時(shí),，次重要負(fù)荷備份1小時(shí)；
*信號(hào)系統(tǒng)車站為0.25小時(shí),；
*主控系統(tǒng)要求備份時(shí)間0.5小時(shí),；
*AFC系統(tǒng)備份時(shí)間為0.5小時(shí)。
地鐵弱電系統(tǒng)房間布置相對(duì)較集中,，對(duì)UPS的要求也有很多共同點(diǎn),，整個(gè)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(gè)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(guān)柜室兩端母線分別饋出一回路，末端自動(dòng)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(shí)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(hào)故障,、停電和火災(zāi),，可見信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)具有很高的安全性和可靠性，凡涉及行車安全的設(shè)備必須滿足故障-安全原則,。屏蔽門系統(tǒng)在區(qū)間火災(zāi)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(zāi)事故下處于開門位置，方便乘客從區(qū)間向車站站臺(tái)疏散,，等等,。如果各系統(tǒng)共用一套集中UPS供電，就會(huì)增加故障點(diǎn),，其它弱電系統(tǒng)的故障可能會(huì)影響整個(gè)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(gè)弱電系統(tǒng)采用集中UPS供電,，
UPS容量為各個(gè)弱電系統(tǒng)容量的累加和并考慮一定的遠(yuǎn)期裕量，蓄電池的配置則要綜合考慮各個(gè)弱電系統(tǒng)備份時(shí)間的不同進(jìn)行相應(yīng)換算才能得到,，具體的計(jì)算見參考文獻(xiàn)[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(dú)設(shè)各自的UPS系統(tǒng)，目前已有地鐵實(shí)現(xiàn)了地鐵通信系統(tǒng)內(nèi)部的UPS集中供電,。
4,、結(jié)論
隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，熱插拔式模塊化UPS技術(shù)的不斷成熟,，大功率UPS集中供電的可靠性及遠(yuǎn)程監(jiān)控水平等也會(huì)得到不斷的提高,，地鐵整個(gè)弱電系統(tǒng)采用一套大型的UPS集中供電不久將可能實(shí)現(xiàn)。