地铁电源及接地系统

电源及接地系统

一．系统概述

地铁通信电源系统是保证通信各系统正常工作的必要条件，通信电源系统必须安全可靠。在各车站、停车场、车辆段、控制中心均需独立设置一套安全可靠的电源及接地系统，并由电源网管系统实对全线各处的通信电源设备的统一管理集中维护，再将各类告警信息进行整理、分类并汇总后传送给故障集中监视系统。

二．电源与接地系统在整个系统中的构成。

电源及接地系统可包括电源设备、接地装置、电源监控系统。电源设备主要包括：UPS、高频开关电源、交流配电屏、胶体蓄电池、通信电源集中监控系统（包括软件及终端）、防雷保护；电源系统为不间断供电系统。系统的交流输入由各变电所引接，按一级负荷供电，两路独立的三相交流电源经交流切换柜后接入UPS、高频开关电源，经UPS 输出的交流电源分路后分配给各交流供电的设备。开关电源输出的-48V 电源分路后分配给需要直流供电的通信设备。UPS 设备负责输出纯净的交流电源，UPS 与高频开关电源分别各配备1 套蓄电池组，在交流电源停电时，蓄电池组为各子系统提供所需备用电源；控制中心、各车站、车辆段的电源设备的运行监控状态及故障告警的信息将通过传输系统送到中心统一监测。接地装置应包括室外接地体、接地母线、室内地线箱（盘）、接地引线；通信电源监控系统包括控制中心监控设备（监控工作站）、各车站（场）监控设备。

1.交流不间断电源（UPS）

UPS 电源由交流电输入单元、整流器、逆变器、静态开关、手动旁路开关、交流电输出单元和监控模块组成，当交流正常供电时，UPS 可看成一台稳频稳压电源，输入电源既向蓄电池组充电又向逆变器供电，逆变器输出洁净的交流电源。停电时，由蓄电池组经逆变器向负载供电，后备时间为 2 小时。UPS 电源设备采用在线双变换式工作方式，正常情况下，供给负载的电源是外供交流电源经UPS 整流、逆变后输出的交流电源，只有当设备出现故障时，才自动或手动切换至旁路交流电源。并且应保证经整流、逆变后的交流电源与外供交流电源同相

2.高频开关电源

1) 高频开关电源由整流模块、监控模块及直流配电屏等组成，输出可靠的-48V 直流电源至相关通信设备。

2) 直流电源在外供交流电源停电时的备用电源由蓄电池保证，后备时间为2小时。

3) 高频开关电源应采用模块化结构（整流模块采用N+1 工作方式，例如150A 的高频开关电源应配置3+1 个50A 模块），以方便扩容。

4) 高频开关电源设备采用输出电压软启动工作方式。

3.交流配电屏

1) 交流配电屏主要由交流输入配电电源、交流输出配电单元、双电源自动切换开关装置（ATSE ）、监控单元、故障告警装置、防雷装置、过压保护等设备组成。

2) 交流配电屏将 UPS 单元输出端接入配电装置的输入端进行

有关专用通信系统设备。

4.蓄电池组

1) 蓄电池采用密封免维护胶体蓄电池。

2) 本系统为UPS、高频开关电源分别设置一组蓄电池，停电时为交流供电设备和直流供电设备提供所需备用电源。

3) 蓄电池应采用15 年以上寿命的免维护电池组。电池应安放在电池厂家原厂配置的电池架内，层间距应考虑足够的维修空间。

5.系统网管

1)UPS 监控、高频开关电源监控、交流配电屏、蓄电池采用电源集中监控系统。

2)各车站、车辆段的电源设备的状态信息、故障告警的信息将通过传输系统送到控制中心统一监测。电源系统与传输系统的通信接口采用以太网共享环方式。在控制中心，电源集中监控系统将设备告警信息输出至集中告警系统。

3)电源集中监控网管设备应采用时钟系统提供的标准时间信息

同步本系统的显示时间，时钟系统的接口为RS422，时间信息格式由时钟厂商提供。

6.防雷保护

为了确保通信设备和人员的安全以及通信系统的正常工作，防止通信电源系统引入串杂音、强电干扰和雷害，电源系统的防雷主要通过交流配电柜内设置的防雷装置实现。

7.接地系统

通信机房接地系统采用联合接地方式，机房联合接地电阻≤1Ω。联合接地系统是由接地装置（基础地或者环形接地体）和等电位连接网络组成。采用联合接地系统的目的是达到均压、等电位以减小各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。

通信机房静电地板下应加做均压环或接地母体，以起到等电位连接作用，机房内的工作交流地（N线），静电地、屏蔽地、直流地、安全保护地、防雷地等直接连接到均压环或接地母排上。机房接地系统其实不能单独自成一个独立的系统，必须要与建筑物的防雷与接地系统形成一个整体。

三．系统功能参数

1.交流不间断电源（UPS）

输入指标

额定电压：380V AC

额定频率：50Hz

电压允许变动范围：-15%~+15%

频率允许变动范围：±5％

功率因数：≥0.95

整流器输出指标

稳定精度：±1%

逆变器输出指标

额定电压：380V（单相）

电压可调范围：±5%

额定频率：50Hz

稳压精度：稳态≤±1%；瞬态≤±2%

瞬态电压恢复时间: ≤25ms

频率精度：±0.1%（内同步）

频率同步范围：±2Hz可调

频率调节速度：0.1~1Hz/秒

电压波型失真度：单谐波≤3%；总谐波≤5%

过载能力:＞20s (125%额定电流)；

限流：100~110%额定电流可调

负载功率因数：0.8

噪声：≤60dB(距离设备2米处)

效率要求：正常模式时效率不低于85%，经济模式效率不低于90%。静态开关指标

过载能力：100ms（10倍额定电流）

转换时间：≤1ms

2.高频开关电源

高频开关电源额定直流输出电压、浮充电压、均充电压、功率因数、稳压精度、效率、杂音电压(不接蓄电池组) 、电池温度补偿等。

1）、额定直流输出电压：指市电经整流模块变换后的额定输出电压，正选的电源电压为-48V，电压允许变动范围-40—-57V。这种“-”型基础电压是指电源正馈电线接地，作为参考电位零伏，负馈电线装接熔断器后，与机架电源连接。2）、浮充电压：在市电正常时，蓄电池与整流器并联运行，蓄电池自放电引起的容量损失便在全浮充过程被补足。根据电池特性及温度所需补充损失电流的多少而设定的电压。

3）、均充电压：为使蓄电池快速补充容量，视需要升高浮充电压，使流入电池补充电流增加，这一过程整流器输出得电压为“均充”电压。

4）、功率因数:有功功率对视在功率的比叫做功率因数。由于开关电源电路的整流部分使电网的电流波形畸变，谐波含量增大，而使得功率因数降低（不采取任何措施，功率因数只有0.6~0.7），污染了电网环境。开关电源要大量进入电网，就必须提高功率因数，减轻对电网的污染，以免破坏电网的供电质量。满载状态下，功率因数不低于0.92。

5）、效率：高频开关电源模块的寿命是由模块内部工作温升所决定。温升主低主要是由模块的效率高低所决定。现在市场上大量使用的开关电源技术，主要采有的是脉宽调制技术（PWM）。模块的损耗主要由开关管的开通、关断及导通三种状态下的损耗，浪涌吸收电路损耗，整流二极管导通损耗，工和辅助电源功耗及磁心元件损耗等因素构成。减少这些损耗就会提高模块的整体效率。