山特UPS電源在鐵路系統(tǒng)中的應用
UPS電源：（岑）
本文摘自河南梓清電氣設備有限公司 作者：濮陽UPS電源廠家
為確保高速鐵路行車的安全性，根據*對客運專線信號電源系統(tǒng)的要求，鐵路部門可采用山特系列兩臺UPS直接并聯(lián)供電。
隨著我國國民經濟的迅猛發(fā)展，生活水平不斷提高，人們公務外出、旅游觀光、探親訪友的社會活動與日俱增，因此出現了客運繁忙的景象，各種運輸方式的市場競爭也日趨激烈，而鐵路運輸以其安全、舒適、價廉、快速和全天候占有優(yōu)勢。為了保障高速鐵路運行的安全、高效、可靠，配置一套科學、合理的信號系統(tǒng)成為*關注的重點。
我國鐵路已跨入“高速時代”，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)和微機自動閉塞控制系統(tǒng)等在鐵路信號新技術中的應用范圍不斷擴大，這些新技術系統(tǒng)對供電質量的要求較之傳統(tǒng)的技術系統(tǒng)大大提高，任何偶然、短暫的供電中斷都可能造成難以估量的損失，甚至對鐵路的行車安全產生*威脅。因此，采用UPS電源作為其電源保障也隨之日益普遍。
在*鐵運[2008]19號文件“關于客運專線信號系統(tǒng)若干問題的指導意見”中提出，為確?？瓦\專線信號系統(tǒng)設計質量，充分滿足高安全性、高可靠性和高可用性需求，客運專線信號系統(tǒng)應統(tǒng)一技術標準、優(yōu)化方案設計并采用高質量的信號產品。對信號電源系統(tǒng)的要求：客運專線車站及中繼站信號電源應按照雙套大容量UPS電源備用方式配備電源，UPS容量負荷按照除轉轍機外的所有用電量計算，有維護人員值守的車站UPS電源供電持續(xù)時間不應小于30min，沒有維護人員值守的車站UPS供電持續(xù)時間不應小于2h。
為確保高速鐵路行車的安全性，根據*對客運專線信號電源系統(tǒng)的要求，鐵路部門可采用山特系列兩臺UPS直接并聯(lián)供電，按照要求對于有維護人員值守的車站，UPS配置蓄電池后備供電時間為30min，沒有維護人員值守的車站UPS配置蓄電池后備供電時間為2h。此系列雙變換在線式UPS可適應于供電環(huán)境惡劣的地區(qū)使用，直接并機zui多支持8臺，并機系統(tǒng)采用共用電池組功能，提高蓄電池的利用效率及減少安裝空間：并在原有信號電源系統(tǒng)的基礎上優(yōu)化供電方案，提供信號系統(tǒng)高安全、高可靠的綠色節(jié)能電源系統(tǒng)。信號電源系統(tǒng)優(yōu)化方案的架構如圖1所示。
信號系統(tǒng)的負載容量典型值為15kW電源的統(tǒng)計情況，包括三相電源輸入，計算機聯(lián)鎖，4kVA容量的25Hz軌道電路等?？紤]UPS電源負載百分比選取70%工作，UPS電源負載功率因數PF為0.8，選取UPS額定容量=15kW/70%/0.8=27kVA，那么UPS電源主機容量為30kVA即可滿足負荷的需求，UPS電源供電系統(tǒng)配置方案如下表所示。
采用兩臺30kVA UPS電源構成“1+1”冗余并機，輸入采用兩路市電，經ATS自動切換后給UPS電源輸入。兩臺UPS電源并聯(lián)共用兩組電池組，如圖4所示。
UPS標配雙回路輸入功能，提高系統(tǒng)可靠性。內置維護旁路設計，便于系統(tǒng)檢修及維護。雙回路輸入設計可以實現主輸入供電回路與旁路隔離，分別采用兩路不同市電，大幅度提高系統(tǒng)可靠性。
采用“1+1”冗余并機系統(tǒng)設計，大幅度提高UPS可靠性。山特系列UPS電源單機MTBF大于300000h,單機可靠度大于99.99%,采用“1+1” 并機大于99.999%。另外，Epower系列UPS電源可提供強大的并機能力，無需并機卡即可并機，zui多支持8臺并機，并且可以在線不斷電擴容，滿足后期系統(tǒng)擴容需要。同時采用高精度的多CPU冗余的數字控制技術，保證UPS電源參數精確及并機時相位的嚴格*，提高了并機系統(tǒng)的帶載能力和可靠性。
UPS供電系統(tǒng)具有RS232、RS485及SNNP等通訊接口供選擇，可以直接通過網絡或動力環(huán)境采集，對UPS電源實現遠程集中監(jiān)控，可遠程查看UPS電源運行的各項參數，事件記錄進行實時檢測。當UPS電源系統(tǒng)發(fā)生事故時，可通過集中監(jiān)控軟件或者干節(jié)點信號發(fā)出告警提示。
智能電池管理功能，山特系列UPS電源具備智能電池管理能力，具備自動均充、浮充轉換功能，可以定期對電池進行安全發(fā)電檢測，另外還可以根據負載情況，自動調整放電截至電壓，通過上述功能，可以顯著延長電池壽命。另外，山特系列UPS電源還具備電測漏液檢測功能及充電自動溫度補償能力，提高了系統(tǒng)運行的安全性。
方案中兩臺UPS電源共用兩組電池，市電正常時，各UPS電源同時給電池組充電；市電異?；蛘咧袛鄷r，各UPS電源同時利用電池組進行逆變轉換，為負載提供能量。這樣做可以節(jié)省50%的電池投資及安裝空間，同時也減少了承重投資，明顯提高了電池的利用效率。另外，每個電池柜均配置電池開關保護，電池組空開采用冗余方式連接，允許系統(tǒng)中任意一個空開故障而不影響系統(tǒng)的正常工作，提高了系統(tǒng)可靠性。
4 信號電源UPS電源設備性能特點分析
4.1綠色節(jié)能特點分析
寬廣的輸入電壓范圍（380V±20%），適應供電環(huán)境惡劣的地區(qū)使用，可有效降低電池放電次數及損耗，延長電池使用壽命，減少了電池產品對周圍環(huán)境的污染，也減少了用戶在電池上的投資。
在采用并機冗余供電的情況下，選擇共用電池方案，在滿足同等放電時間條件下，兩臺主機可利用并聯(lián)電池組工作，通過該功能可全面節(jié)省用戶對電池的投資，節(jié)省購買電池的資金，還節(jié)省安裝空間及承重方面的投資，對于系統(tǒng)擴容也非常方便、簡單。
UPS電源主機體積小，不僅減少了所用材料，而且更易散熱，機房的溫度影響變小，使得空調耗電也相對減少，提高了整個機房的綠色環(huán)保指標。高密度設計可節(jié)省占地面積及安裝空間，提高靈活性，適應不同的機房物理環(huán)境。
山特系列UPS電源在線模式效率≥91%，可有效地利用電能，節(jié)省運營成本。另外，由于UPS電源效率的提高及發(fā)熱量的減小，也可節(jié)省機房空調設備的用電量及電費。
4.2可靠性特點分析
山特系列UPS電源的元器件都是經過嚴格篩選，緊緊把住原材料關。對UPS出廠前做全面細致的測試，確保各項功能與質量。
采用智能的微處理器CPU控制設計，簡化復雜的模擬線路并且減少了零件數目，提高了整個系統(tǒng)的集成率及可靠度。
山特系列UPS電源在設計方面散熱風扇轉速采用智能化控制設計，風扇轉速可根據負載大小自動調整，控制電源采用雙冗余設計，主功率器件采用IGBT技術，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
山特系列UPS電源控制電源采用雙路電源，任何一路出現故障，UPS電源仍可正常供電，且不同控制電源電路的輸入來自不同的電源，更加確?？刂齐娐返倪\行，提高系統(tǒng)可靠度。
標配有輸出隔離變壓器，穩(wěn)定可靠，過負載能力和抗沖擊能力強，隔離諧波的干擾及降低零地電壓，為負載提供穩(wěn)定可靠的純凈電源。
在政府、地鐵、鐵道、通信、醫(yī)療、工業(yè)、電力等行業(yè)使用多年，通過實踐證明山特系列UPS是具有高可靠性、高可用性的產品，其平均*時間MTBF>300000h，平均維修時間MTTR<0.5h。
4.3安全性特點分析
采用雙變換在線式設計，保障用戶的精密設備供電質量，市電與電池供電為零切換時間，為用戶負載提供純凈的正弦波安全可靠的電源，延長了設備的使用壽命。
緊急事故關機功能（EPO），當地震或火災等緊急事故發(fā)生時，可通過面板EPO按鍵或利用遠程遙控EPO功能快速將UPS電源關機，減少UPS電源供電系統(tǒng)在緊急事故中造成的損失，有效地保護負載。
整流器采用軟啟動設計，當UPS電源的輸入電源轉為由發(fā)電機連續(xù)供電使用時，可使發(fā)電機得到平滑過渡連接，避免發(fā)電機受到瞬間負載的沖擊或過載故障，使得發(fā)電機保持正常、安全運行，延長發(fā)電機組使用壽命。具有電池漏液偵測功能，可提早偵測出電池的漏液并進行告警，避免電池漏液引起事故。
并機系統(tǒng)可采用共用電池方案，每個電池組由64節(jié)電池串聯(lián)，如在同樣給用戶提供2h后備時間的情況下，可減少電池的投資，還可以節(jié)省大量的安裝空間，提高電池的利用效率，當其中一臺UPS退出并統(tǒng)后，仍能保證滿載情況下后備時間為2h，確保信號系統(tǒng)的安全運行，保障高速鐵路行車的安全性。
山特系列UPS具有安全、適用的短路保護功能，當偵測到逆變器的輸出電壓小于50V達兩個周期（即40ms）時，便認為輸出端短路，逆變器保護鎖即轉由旁路供電，轉換時間小于1ms。在并機系統(tǒng)中，當偵測到UPS逆變器輸出電壓小于50V達兩個周期時，便認為是系統(tǒng)輸出短路了，這時并聯(lián)兩臺UPS立即關閉逆變器進行自我保護，同時將負載切換到靜態(tài)旁路下供電。如果短路故障排除了，則UPS電源自動恢復到正常工作模式。如果短路故障仍然存在，則靠跳脫靜態(tài)旁路的輸入開關來保護。整個短路保護的設計理念是：不到萬不得已不給負載斷電，瞬間短路或者萬一有誤偵測到短路時，不會造成負載斷電。
山特系列UPS不間斷電源充分滿足了國家節(jié)能減排的要求以及市場發(fā)展趨勢的要求。在為用戶節(jié)省運營成本的同時，該系列UPS高安全可靠、高效率的運行，確保鐵路高速時代的信號系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、從不間斷地正常運行。
