摘要：通過對城市軌道交通弱電系統(tǒng)的分析，針對目前該系統(tǒng)存在的弊端，提出了對弱電系統(tǒng)進(jìn)行直流后備電源整合的概念，并與變電站常規(guī)的配置方案進(jìn)行了比較，給出了配置時(shí)的注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：直流操作電源；不間斷電源；弱電系統(tǒng)；整合電源
引言
城市軌道交通弱電設(shè)備種類繁多、系統(tǒng)龐大，不僅可靠性要求較高，而且還需要配備應(yīng)急供電電源，以便為系統(tǒng)設(shè)備提供應(yīng)急處理用電。
在常規(guī)配置方案中，各弱電系統(tǒng)一般都分別獨(dú)立設(shè)置后備電源，以保證該系統(tǒng)可靠地后備供電。各系統(tǒng)分開設(shè)置后備電源，可對系統(tǒng)配電設(shè)備自行管理，針對性較強(qiáng)，可靠性也較高，可以避免單機(jī)故障造成其他弱電系統(tǒng)電源癱瘓。但是由于獨(dú)立設(shè)置需大量的配電柜和蓄電池柜，電源柜重復(fù)配置，投資高，配備的維護(hù)人員多，電源室數(shù)量也較多，車站電源室總占地面積相對較大。再者，在實(shí)現(xiàn)無人值守后，為了對蓄電池加強(qiáng)管理，一般都對蓄電池單體電壓進(jìn)行監(jiān)測，如果各系統(tǒng)電池分別設(shè)置，則應(yīng)配置多套蓄電池單體檢測裝置，成本將大幅增加；另外，蓄電池由于分開放置，維護(hù)量也需要增加2倍以上，在很多現(xiàn)場，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通信電源、UPS不間斷電源由于維護(hù)不到位，致使蓄電池電壓降到最低放電電壓以下甚至為零，造成蓄電池容量損失或損壞等。
根據(jù)上述分析，只有綜合考慮，將直流操作電源、48 V直流電源、24 V直流電源、220 V交流電源整合到一起，才能建立一套安全、經(jīng)濟(jì)的弱電電源系統(tǒng)。
1 電源整合方案
1.1 整合范圍
車站變電所整合范圍：通信、信號、火災(zāi)自動報(bào)警（FAS）、綜合監(jiān)控（ISCS）、環(huán)境與車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、旅客信息與車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、旅客信息（PIS）、門禁（ACS）、自動售檢票（AFC）、屏蔽門（PSD）、低壓動照應(yīng)急電源（EPS）、變電所直流操作電源等系統(tǒng)。
控制中心整合范圍：通信、信號、火災(zāi)自動報(bào)警、綜合監(jiān)控、旅客信息、門禁、自動售檢票等系統(tǒng)。信號系統(tǒng)控制中心設(shè)備和車輛段基地設(shè)備都在同一地方，可以將車輛段基地信號設(shè)備的電源整合到控制中心。
1.2 整合方式
從圖1和圖2可以看出，軌道交通弱電系統(tǒng)整合后以直流操作電源為主體，將通信/信號系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)、ISCS系統(tǒng)、PSD安全門和AFC閘機(jī)、應(yīng)急照明、信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、變電所直流電源分別作為直流電源的一個(gè)負(fù)載，并在各弱電系統(tǒng)的入口處，根據(jù)各弱電系統(tǒng)需要的電源種類，分別接入不同的模塊。
各弱電系統(tǒng)均設(shè)計(jì)2路獨(dú)立的交流輸入電源，并在輸入側(cè)設(shè)置進(jìn)線電源切換裝置。當(dāng)2路交流輸入電源均發(fā)生故障時(shí)，將統(tǒng)一由直流電源系統(tǒng)的蓄電池為各弱電系統(tǒng)提供備用電源。
2 整合電源功能介紹
2.1 系統(tǒng)描述
整合電源以直流系統(tǒng)為主體，該系統(tǒng)采用智能型高頻開關(guān)直流操作電源系統(tǒng)，可對系統(tǒng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和上傳，并實(shí)現(xiàn)對蓄電池組的智能化管理。直流系統(tǒng)的輸入由低壓動照專業(yè)提供2路獨(dú)立的交流進(jìn)線（互為備用），并設(shè)置進(jìn)線電源切換裝置。直流系統(tǒng)設(shè)置2組充電裝置和蓄電池并列運(yùn)行，當(dāng)1組充電裝置和蓄電池維護(hù)時(shí)，另1組充電裝置和蓄電池能給經(jīng)常性負(fù)荷供電。
2路交流進(jìn)線電源正常供電時(shí)，充電裝置對蓄電池組進(jìn)行充電或浮充電，給對經(jīng)常性負(fù)荷提供直流電源�！ �
為了保證重要負(fù)荷的供電時(shí)間，直流電源的監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)了分級切載功能，可按照電源系統(tǒng)要求的后備時(shí)間、順序切掉負(fù)載。
分級切載功能由直流系統(tǒng)監(jiān)控單元自動實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控單元實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)信息，當(dāng)檢測到負(fù)荷容量大于充電裝置的額定容量，或者交流進(jìn)線電源消失時(shí)，監(jiān)控單元自動啟動分級切載程序，開始對各弱電系統(tǒng)的用電時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，到達(dá)設(shè)定的后備時(shí)間后，監(jiān)控單元將發(fā)出（或接收后再轉(zhuǎn)發(fā)）控制指令，該指令驅(qū)動中間繼電器控制相應(yīng)斷路器操作機(jī)構(gòu)切掉相應(yīng)負(fù)載。同時(shí)，監(jiān)控單元將檢測該斷路器的位置信號，以確認(rèn)是否正確執(zhí)行了切載操作�！ �
當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到放電終止電壓或當(dāng)交流進(jìn)線恢復(fù)正常供電時(shí)，監(jiān)控單元將發(fā)出（或接收后再轉(zhuǎn)發(fā)）控制指令，該指令驅(qū)動中間繼電器控制相應(yīng)斷路器操作機(jī)構(gòu)，前者是將所有饋電開關(guān)分閘，后者是按照負(fù)載后備時(shí)間由長到短的順序逐個(gè)自動閉合饋電開關(guān)。
3 電源整合應(yīng)注意事項(xiàng)
4 結(jié)束語
�。�1）不同電源系統(tǒng)要求的后備時(shí)間不同，應(yīng)按照電壓控制法或階梯計(jì)算法對蓄電池容量進(jìn)行計(jì)算，其中，電壓控制法還應(yīng)用事故放電初期和事故放電末期的沖擊放電電流進(jìn)行電壓水平校驗(yàn)。
（2）直流電源系統(tǒng)的饋線開關(guān)和下級直流配電開關(guān)之間應(yīng)嚴(yán)格滿足級差配合的原則。
�。�3）由于電力專用不間斷電源和48 V電源的直流輸入均取自直流母線，而直流操作電源系統(tǒng)是一個(gè)不接地系統(tǒng)，因此應(yīng)保證電力專用不間斷電源和48 V的任何故障均不能影響直流母線�！�
弱電系統(tǒng)整合電源是適應(yīng)軌道交通快速發(fā)展而出現(xiàn)的，對合理配置電源資源起了很大的作用，提高了軌道交通弱電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性，并節(jié)省了維護(hù)量。隨著軌道交通的快速發(fā)展，整合電源必將得到快速發(fā)展和推廣應(yīng)用。
