大容量ups系统的研究论文

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)/。

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。

通讯工程是电子工程的一个重要分支，电子资讯类子专业，那我们要怎么写通讯类的硕士论文呢?下文是我为大家整理的关于通讯类工程硕士论文的范文，欢迎大家阅读参考! 通讯类工程硕士论文篇1 浅谈地铁通讯电源系统的施工控制 【摘 要】地铁通讯电源系统是保证通讯各系统正常工作的必要条件，通讯电源系统必须安全可靠。本文分析了地铁通讯电源系统的构成，并探讨了其施工控制措施。 【关键词】地铁通讯;UPS;蓄电池 一、地铁通讯电源系统的构成 地铁通讯电源系统由交流自切配电柜、UPS、高频开关电源、蓄电池组、电源监控、机房环境监控等子系统构成。地铁电源系统施工应该保证该系统能够安全、可靠地向各子系统和装置进行供电，具有防雷、过压保护功能及输出短路保护功能。 ***一***交流自切配电柜 交流自切配电柜主要用作交流电源的转换和配电用。交流自切配电柜通过模组化双路电源自动切换装置对两路外供交流电源进行自动/手动切换，具有可靠的电气联锁和机械联锁功能，并具有延时装置，延时0～30秒可调。交流配电柜的多路负载分路对输出电源进行分配，输出至各通讯子系统装置。交流配电柜上安装液晶显示屏，能显示电源的三相电压、负载电流情况和告警资讯。配电柜具有过压、欠压、过流、防雷和浪涌吸收保护装置。交流配电柜同时具有自诊断功能，当电源出现故障时进行声光告警，并能提供本地和远端监控的通讯介面。 ***二***UPS 地铁通讯电源一般采用静止型线上式UPS，它由整流器、逆变器、静态开关、自动/手动旁路开关和监控模组组成。UPS的安全控制包括对电压涌动的抑制、低压提升和蓄电池寿命保护等。 ***三***直流高频开关电源 直流高频开关电源由整流模组、监控模组、直流配电单元等组成。同UPS电源一样，直流高频开关电源有自己的蓄电池组，以确保交流电出现故障时，蓄电池能提供一定时间的能量。 ***四***蓄电池 目前，地铁通讯基本采用阀控式全密封免维护铅酸蓄电池。一般密闭电池都设有安全阀和防酸片，自动调节蓄电池内压，防酸片具有阻液和防爆功能，其安全点就在于保证蓄电池容量及寿命。 ***五***监控系统 由于通讯电源室均无人值守，有些城市地铁为方便管理，将轨道监控上的电源和环境监控结合起来，设定车站***场***环境监控系统，由控制中心对各车站、车场通讯房屋实施集中监控。主要对低压配电柜、UPS输出的各项引数，机房的空调，温度、溼度、水浸、门禁、非法入侵等进行监控。 二、地铁通讯电源系统的施工控制 ***一***交流自切配电柜施工 1.装置基础安装 在基础槽钢安装位置的两侧地面上每隔1米植入基础支撑一处。焊点及基础支撑均应先刷一次防锈漆，然后再刷两遍富锌漆。对于溼度较大的地下站装置间，槽钢基础的焊点及基础支撑除做衣裳处理外，还应再刷一层封闭漆。 2.柜体入位 采用电磁式装置导向轮进行安装。电磁电源选用18V直流蓄电池;铁芯直径2cm;导线截面;万向轮4个。将铁芯用导线缠绕后漆包，固定于万向轮上，每两个万向轮为一组接入电源。将两组电磁导向轮分别固定于装置底部，接通电源，使导向轮与装置可靠固定。在基础槽钢前铺设跳板，将装置推拉至安装位置，根据施工设计图纸的距离要求调整装置。调整完成后，分先后断开两组导向轮的电源，完成柜体入位。在柜体全部入位后，用1000V绝缘电阻表对柜体进行绝缘测试。最小绝缘阻值不得小于2MΩ。 3.母排安装与柜体固定 母排连线时应用毛刷除去母排上需要连线表面上的氧化膜;利用扭力扳手，用40Nm的力矩锁紧母排螺母。 柜体固定分为柜间固定和柜体与基础固定两部分内容。其中，柜体与基础固定是柜体固定的主要操作内容。柜体与基础固定首先，在装置内部的四角找到基础槽钢肋部，在其上方安装配电柜固定压板。然后，以压板为模具，分别用电钻在绝缘板和槽钢上打4个∮的孔。最后，利用攻丝钻头对已有孔洞进行攻丝，并用吸尘器清理打孔及攻丝所留下的铁屑。完成上述工序后，将安装螺栓套上尼龙套管及绝缘压板，对柜体进行固定安装。 4.安装绝缘处理 在柜体安装完成后，用吸尘器对配电柜内部进行二次清理，施工中遗留的金属废料、铁屑及灰尘应作为重点清理物件。清理完成后，除去绝缘板上表面的保护膜，再用无水酒精对绝缘板进行二次清理。最后，用1000V绝缘电阻表对柜体进行绝缘测试。最小绝缘阻值不得小于2MΩ。 ***二***UPS施工 根据UPS装置容量选择和型式选择的不同，UPS的体积和重量有较大差别。以100kVA采用工频机的UPS为例，由于UPS内部有输入、输出隔离变压器，UPS的装置重量大约为1吨左右，加上外包装则有大约吨。装置外形尺寸大约为米宽、米深、2米高。按集中UPS系统应尽量靠近负荷中心设定的原则，一般情况下应将本系统装置房设定在站厅层，如此大而重的装置在站厅层设定，在运输过程中的相关问题不得不重点考虑。工程实施中，一是要注意装置运输路径的问题，视车站建筑情况，决定是否需要设定吊装孔，如设定吊装孔，则需要特别注意装置到货时间与土建建设工期的协调，避免装置到现场时，土建的吊装孔已经封堵的情况。如果装置由出***运输，设计过程中需注意相关通道门和通道本身的宽度，要保证运输要求;第二要特别注意运输过程中特别是下楼梯过程中，运输方式的选择和运输人员的人身安全，防止装置跌落发生安全事故。 关于进线电缆、馈线电缆问题。如集中UPS系统UPS容量选择在100kVA及以上容量的UPS，由于进线电缆较粗，如电缆采用下进线方式，由于电缆需要在架空地板下进入，而架空地板高度一般不超过300mm，无法满足电缆转弯半径的要求，如提高架空地板高度，则房间的上部空间会更加紧张，同时，地板高度提升，也会使门口阶梯增多，占用房间面积。因此，建议UPS进线电缆采用上进线方式。馈线电缆由于电缆截面较小，理论上上出或下出皆可，但考虑到方便馈出电缆走线，建议采用上出方式为好。 综合管线的配合中应落实装置室内的风口位置没有位于装置上方，否则将影响装置安全使用，甚至验收时无法通过。因此在土建配合过程中应把装置布置得相对准确一些，这样在综合管线配合时可以减少工作量。由于集中UPS系统给各用电负荷一般是两路电源，为保证配电电缆的可靠性，减少电缆线路通道上的其他故障影响弱电系统正常执行，在有条件的情况下，两路电缆宜走不同路径到达各系统配电箱处。 ***三***蓄电池组安装 做好蓄电池外观检查：铭牌，合格证清晰，符合标准。蓄电池的生产日期、品牌、容量符合要求。型号、规格、阻燃效能符合设计要求。蓄电池槽、盖等材料具有阻燃性。蓄电池编号正确，贴上整齐牢固。正、负极性正确，极性及端子有明显标志。・蓄电池清洁干燥无污迹。外壳无裂纹，密封良好，无变形。极柱无变形、损坏、锈蚀。排气阀部件齐全，无破损，无酸雾逸出。 蓄电池架间距符合设计要求，便于蓄电池安装、维护和测量。每层蓄电池安装不超过两列。蓄电池架牢固可靠，不得凹陷变形。蓄电池架无损坏，锈蚀。可靠接入地网，接地处应有防锈措施和明显标志。蓄电池安装平稳、均匀、整齐。电池组与电源之间距离越近越好，层间连线、输出线越短越好。 电池连线件中的螺栓、弹***、平面垫片、取样埠处等，不推荐使用油基性防绣脂。接线埠及线夹要用合格件，不得使用未经镀铅的黄铜圆锥型线夹，不得在电池极柱与接线埠间加垫片。层间连线应选用阻燃、耐压450V、耐酸、耐高温70℃以上的合乎标准的多股软线，配置的线径应与电池的容量匹配。电池连线导线宜采用电池厂家的专用导线和接头。电池间留有不小于15mm的空隙。电池层间要留有不小于150mm高度。并联时每组电池到负载的电缆线最好等长度。不提倡电池组并联使用，在并联使用情况下尽量在二组以内。不同容量、不同品牌、不同厂家的蓄电池不得并联，并联电池的生产批次限定在半年以内。 参考文献： [1]张乃国.UPS供电系统应用手册[M].北京：电子工业出版社，2012. 通讯类工程硕士论文篇2 浅谈光纤通讯技术在电力系统中的应用 摘 要：电力系统是我国的基础效能源供应架构之一，也是覆盖范围最广的持续供能网路。截至到2010年，我国330kv及以上线路长度达到了万公里，预计在“十二五”期间新增电网长度为万公里。庞大的电力系统不仅带动了风能、水能和太阳能等新能源的发展，更是形成了规模巨集大的电力系统通讯网路。本文将通过对光纤通讯在电力系统中的应用介绍，详细阐述在不同应用层面的作用和特点，进而提出针对现代电网系统通讯的合理化建设建议。 关键词：光纤通讯;电力系统;电力通讯网;应用 从通讯网路的角度来说，电力系统的通讯网路是目前国内大型的专用网路之一。它承担著电力系统所有的语音、资料、视讯和宽频业务，其中也包含常规电信业务、内部呼叫和自动化办公业务等。从整体上说，电力系统的通讯网路与电力输送网路一样，都是不可或缺且十分重要的，它的整体性和稳定性将直接影响到供电系统的安全。 事实上，光纤通讯技术已经超越了本身业务，成为近几十年来最前沿的综合性技术。结合电力系统自身的需要，它可以为电网系统提供快速监测、故障定位、远端监控等功能，成为我国电网系统应用层的主力辅助部分。从以上功能不难判断出，光纤通讯在作用范围上主要击中在电网自动化控制方面和通讯平台，作用的物件主要包括主站系统，子站系统以及馈线端。 一、在电力系统自动化中的应用 电力系统是我国经济发展和社会进步的重要组成部分，由于我国的国土面积广大，东西部能源和技术分配不均匀，因此需要架设大量长距离电力传输线路，进而形成了态势复杂的电网系统。根据现实情况分析，电力在运输过程中不仅要确保高效、经济，同时要尽量减少线路损耗的情况;从网路线路的运营角度来说，大量继电器讯号传输接受和反应装置，成为最重要的解决途径。 在这个基础上形成的电力通讯网路主要包括三个方面，分别是通讯站、中转站和排程部门。这些部门之间采取专用的光纤区域网***电力专业网的一部分***进行互联。要实现互联的稳定性和安全性，就必须考虑到通讯网路受到电力磁场的干扰问题，在以往的情况中这种现象很普遍，维修成本居高不下;而光纤通讯技术可以很好的解决这一问题。 普通光纤的直径在三毫米到九毫米之间，属于单模光纤，多模光纤的最大直径也在五十毫米单位以下;光纤通讯技术的良好延展性和融合性，使它在短时间内就成为了重要的现代化通讯手段之一，并且在电力系统的应用方面发挥着重要作用。从光学通讯的技术上讲，光纤通讯技术之所以收到青睐，主要是因为自身的优势决定的，其中包括：良好的抗干扰性、大容量长距离传输、体积小质量轻、使用寿命长和环保低消耗等等。 在电力系统中，可以通过上下级来划分，用于体现出不同的控制权限。一般来说，电网规模的大小决定了其在电网系统中的地位，特别大的主站层可以划分为中心主站和区域站两层，主站层和子站层之间的通讯要求可靠性和安全性，所以一般都会采用光纤通讯技术。 ***一***电力系统自动化通讯的特点分析。 电网系统自动化是近年来我国重点实施的专案，光纤通讯之所以能够成为电网通讯的基础性设施之一，主要是符合在监控、检测、隔离等方面的特点。在进行通讯设施建设的同时，首先要考虑的是电网建设所面临的现状。国家电网覆盖了我国大部分人口聚居地，电站呈点状分布，所面临的自然环境和地理环境多种多样。 我国电网的特点是采集点多，但是规模较小，可产生的有效资料也很少，所以不可能架设专门的装置建立起通讯机房，同时要耗费人力物力进行职守;在这种情况下，电力系统自动化的建设就显得尤为重要，而电力系统自动化的实现，对通讯模组的要求有十分迫切。 环境的复杂性意味着通讯模组必须承受恶劣的天气条件和自然条件，并要配合电力系统自动化功能的实现，这就对其在功能和组成上提出了更高的要求，如：防雷击、防腐蚀等。以往的通讯模组中所普遍采用的双绞线、电力载波等通讯模组非常容易收到破坏和干扰，而且在地理的故障解决方面缺乏有效解决方案。 ***二***电力系统通讯网路的设计 电力系统自动化实施的基础是快速可靠的通讯网路，这已经是不争的事实。光纤通讯技术结合快速乙太网的拓扑模式，利用先进的虚拟汇流排控制技术，可以实现庞大的电网系统终端资讯收集，同时进行快速遍历和检测。 从结构上来说，虚拟汇流排的控制平台主要是通过对直接下一层节点发布指令，为了尽量减少时间延迟，配合光纤通讯网路和智慧技术，在较高许可权的设定下，可以直接进行控制。但在实际操作中并不提倡这样做，原因是越级管理可能造成系统指令的重复传送，不利已外部通讯装置的维护。可以建立起有效的预警机制，如报警装置，强制提醒装置等等。在组网的过程当中，要充分考虑到自动化设计的节点较多这一问题，对于同一级别的采取指令分级分批发送，通过建立资料模型在短时间内筛选出特许机制，以应对多变的外部电力环境。 此外，值得一提的是防雷击保护措施。伴随着电力自动化系统工作的通讯模组位于户外，虽然光纤通讯线路具有很好的保护层，但受到较大外力强压的时候依然存在断网风险。 二、配电网通讯平台上的应用 “十二五”期间，我国提出了“智慧电网”的建设规划，国家电网公司表示将全面加强对“智慧电网”的建设和推进工作，以实现配电网自动化的目的。利用计算机技术、网路技术、电气自动化技术等可以构建完整的电力自动化系统，而在整个配电网中，通讯平台是至关重要的。 但是，配电网的通讯方式与变电站的通讯方式截然不同的两种情况。就结构来说，要根据实际的工作环境进行划分，导致拓扑结构复杂，组点分散，通讯点多等特征。在以往的工作中，配电网的通讯设施大多采用电缆施工，但效果并不理想。至今为止，电缆传输讯号差的缺陷仍然无法解决;在无线通讯技术方面，虽然可以解决地理环境的限制问题，但是依然收到讯号差的问题，同时无线通讯的费用要高出很多。 结合两种情况，光纤通讯技术可以完美的解决二者的缺陷，因此是配电网通讯平台的不二选择。 ***一***配电网中光纤通讯网路架构分析 光缆的铺设与配电网中电力电缆的铺设实现一致。一方面，可以减少重复施工带来的额外支出，另一方面，可以确保两者之间配合的紧密性，也便于后期的维护与管理。但是，光纤的区域性构建与通讯拓扑有关，并非是单纯的地理关系。 目前来看，常用的通讯架构主要有两种。 第一，采用P2P***点对点***的网路架构。 两个同等功率的变电站对一片区域实行电力输送，并形环状结构，效能比较稳定。这种结构最大的优点是，同时实现了电力和网路部分的保护，除非环状结构内两个电站全部失去功能，才会导致中间环节的节点失去通讯功能。但是这种情况发生的概率较小。 第二，采取单电源树形架构。 对于用电规模较小的区域，可以采用这种方式，也可以更好的发挥光纤通讯长距离的优势，在配电网自动化实现的过程中，网路通讯部分使用的较为频繁。 ***二***配电网中光纤通讯的优势 配电网的服务物件很多，除了优质用电区的城市、工业区之外，还有包含广大的农村地区，涉及到高中低三个配电级别，任务非常繁重。除了要做到安全、稳定之外，更重要的是实现实施监控和对故障的判断功能。 光纤产品的种类很多，效能各不相同，在实际的电力系统中所使用的光纤主要有两种：***1***架空地线光纤。这种光纤产品在设计上增加了隔热层，材料是热塑胶，可以发挥最大的保护作用，所采用的镭射焊接技术延长不锈钢管道实现延伸，距离超过一万米，而且可以有效的防止雷击破坏;***2***全介质自承式光缆。这种光缆的质量很轻，不仅具备很好的防雷击性，而且具有很好的抗电磁干扰性。 从长远发展角度出发，配电网的通讯模组必须满足故障率低于电力系统的需求，否则视为本末倒置，会额外加重电力系统的负担。鉴于电力电缆的铺设与通讯线缆的铺设在施工方面的平等性，选取优质高效的通讯材料和技术也就成了关键。光纤通讯的基本物质是光纤、光源和光检测器，无论是从光缆的结构还是特性上来说，都具有极高的稳定性，外界潮溼、腐蚀、雷击等行为对其影响很小，因此具有很强的优势。 三、结束语 目前我国正处于“十二五”发展的攻坚阶段，电力系统的完善和进步，将进一步推动我国经济和社会现代化建设。工信部所释出的资料显示，“十二五”期间我国光纤基础设施投资规模将达到5000亿元。光纤材料技术和光纤通讯技术的应用范围将随着时间发展越发拓宽，作为电力系统中重要的一部分，光纤通讯装置及技术运用仍然在不断的发展，相信随着科技的进步和新材料的研究，光纤产品会逐渐呈现出多元化的特征，在电力系统中也会发挥更重要的作用。 参考文献： [1]郑佩璋.浅谈电力通讯技术在电力系统中的应用[J].中国新技术新产品，2013***05***. 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