地铁通信电源系统交流配电屏改造方案的研究

邰贵华

摘要：鉴于地铁老线JLP-380型交流配电屏，较为陈旧，设备的主监控单元无法记录历史告警，部分车站告警模块功能缺失，无法正常显示告警，设备整体性能已经处于非稳定状态，且该型设备目前已全面停产，采购备件存在困难，若发生故障，严重影响通信设备的正常运行。经研究分析，通过将老站的JLP-380型通信交流电源配电屏更换为鼎汉PDGL-30/380型交流配电屏，对交流配电屏和UPS进行技术改造，提升通信系统的设备可靠度。

关键词：地铁;通信交流配电屏;技术改造

引言

通信电源系统承担全线范围内所有车站、控制中心及停车场专网通信设备的供电，一般包括：交流配电屏、高频开关电源、不间断电源系统（UPS）和蓄电池组。它能保证通信设备在主电源中断或发生波动情况下，专网通信各子系统设备仍能正常可靠地工作。

交流配电屏主要为CCTV、时钟、广播、专用操作台、无线固定台、公安、公网、OA、供电专业、能源监管系统的交流设备供电。由于老站交流配电屏设备老旧，配置相对简单，所使用的UPS也达大修年限。经研究发现，目前老站通信设备房设备取电的方式，存在以下风险：

1）：原交流配电屏设备存在老化、功能落后、备件采购困难、无法远程监控等问题，当交流配电屏的负载空开出现故障或者相关线缆出现故障，将不能及时发现告警信息。

2）：通信UPS故障时，若不能切换至静态/维修旁路，导致通信全部交流负载掉电，严重影响列车正常运行。

为进一步提高通信设备供电的稳定性、可靠性，拟将老站的JLP-380型通信交流配电屏更换为鼎汉PDGL-30/380型交流配电屏。过程中需进行旧机柜的割接移除至指定地点，并将原有全部负载接入新增交流配电屏，同时需进行老站的UPS更换以及部分线缆的布放工作，满足新UPS的接入需求。新增设备的远程监控功能以及UPS蓄电池监控功能。

1 老站交流配电屏供电方式改造

由于需保证新交流配电屏安装测试过程中，旧配电屏仍可正常工作，在设备房墙面上安装一台电源箱，将2路市电输入电源箱，在电源箱分4路三相电输出：2路固定输出用于新设交流配电屏，2路临时输出用于既有交流配电屏，如图1所示。

为实现这项功能，具体步骤如下：

1）、检查设备状态，断开旧配电屏交流负载设备、UPS及市电输入

测试旧交流屏市电输入1、2路电压值并记录;依次对各220V负载设备进行正常关机;断开高频开关电源380V交流输入，并确认传输、无线、电话系统在48VDC供电模式下工作是否正常;然后断开旧交流配电屏各分路输出空开，关闭UPS蓄电池空开、博微UPS关机、旧交流配电屏输入1路、2路断电;前往400V开关柜室，断开通信1、2路电源开关，并验证。

2）、市电输入线接至电源箱，电源箱分两路接至新、旧配电屏

将旧交流配电屏上输入1路、2路的电源线抽回接至壁挂式电源箱;将2路壁挂式电源箱连接旧交流配电屏的电源线接入新、旧交流配电屏2路市电输入端子。

3）上电测试旧交流屏负载设备，新交流屏上电空载试运行

前往400V开关柜室，闭合通信1、2路电源开关，并验证;打开旧交流配电屏2路市电输入开关，并验证;UPS开机;闭合旧交流配电屏各分路输出开关;依次对各220V负载设备进行正常开机;将高频开关电源恢复至正常供电模式;验证各系统功能是否正常;对新交流配电屏进行上电测试。

2 老站交流配电屏负载割接

1）400V输出割接

对新交流配电屏进行上电测试，并将公安和公网的380V三相负载接至新交流配电屏，通信专业及其它220V负载仍通过旧交流配电屏取电，具体步骤如下：

关闭旧交流配电屏的2路市电输入开关，并确认UPS已进入蓄电池供电模式，且各系统负载工作状态正常;打开新交流配电屏1、2路市电开关;测试新交流配电屏各项功能。务必确认交流屏ATS及维修旁路功能正常;将公安和公网负载接入新交流配电屏;与公安和公网确认设备工作状态是否正常。

2）220V输出割接

①将站内通信专业所有220V负载设备及高频开关电源由旧交流配电屏迁出，接至新交流配电屏，具体步骤如下：

依次对各220V负载设备进行正常关机;断开高频开关电源380V交流输入，并确认传输、无线、电话系统在48VDC供电模式下工作是否正常;断开旧交流配电屏各分路输出空开;关闭UPS蓄电池空开、博微UPS关机、旧交流配电屏输入1路、2路断电;断开壁挂式电源箱所有开关，并验证;将预敷设好的各220V负载系统及高频开关电源线接入负载端的PDU或电源模块接线端子;在新交流配电屏强制旁路条件下，先对时钟系统上电，并验证其功能，验证完成后断开时钟系统负载开关，恢复交流配电屏正常模式。

②将蓄电池组从旧UPS上迁出，接至新UPS，并将新UPS接入新交流配电屏，启用新UPS，具体步骤如下：

断开蓄电池组与旧UPS的连接，并减少蓄电池组电池数量后，将蓄电池组接入新UPS;将新UPS输入输出接入供电线新交流配电屏;依次闭合壁挂式电源箱、新交流配电屏1、2路市电输入、新交流屏→UPS开关，对UPS进行上电开机;验证UPS各项功能;在UPS正常供电模式下，闭合新交流配电屏上各系统分路开关，并验证各220V负载系统工作状态;在负载全部接入的条件下，验证UPS蓄电池供电、电子旁路和维修旁路的功能。

③新交流配电屏和新UPS联调，具体步骤如下：

验证新交流配电屏1、2路市電切换过程中UPS及负载是否会断电;验证完成后，将新交流配电屏恢复正常工作模式;本地验证各系统功能是否正常;与网管工班通过网管终端确认本地设备是否全部恢复正常工作;通过控制中心调度大厅终端验证本地CCTV、公务电话、专用电话系统功能。

改造后的设备原理及实物连接图如图2、3所示。新交流配电屏保持原有机柜上所有的供电空开，包含一级供电中的公网电源、输出至UPS、输出至高开、公安网电源、一路交流输入、二路交流输入、UPS输出电源，还有所有原有的二级供电负载空开;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。输入为两路三相五线交流电源，经双路电源切换和一次配电可以确保系统三相平衡，且輸出为单相电源输出，配电柜输出端有断路器等保护措施，并进行二次分配，输出至相关系统设备。系统配置有监控单元，可以对系统内电源故障作告警状态输出，发出可闻、可视告警信息。

新的交流配电屏为9155系列UPS供电，原来的三路UPS输出改为单路输出，以符合将来南京地铁的UPS更换需求。UPS 系统主要包括由整流模块（REC）和逆变模块（INV）组成的AC-DC-AC 变换主回路、由反向并联的可控硅组成的旁路静态开关、维修旁路空开Q3BP、输出隔离变压器和逆变静态开关、蓄电池组以及输入Q1/输出空开Q5 等。空气断路器Q1 控制主路交流电源输入，整流模块将交流电源变成直流电源，逆变模块进行DC/AC 变换，将整流模块和蓄电池提供的直流电源变换成交流电源，经过隔离变压器输出。蓄电池组在交流停电时通过逆变向负载供电。输入电源也可以通过旁路静态开关从旁路回路向负载供电。另外，对负载供电不间断而对UPS 内部进行维修时，可使用维修旁路开关Q3BP。其原理图如图4所示。

经过改造，新交流配电屏通信电源供电系统具有以下优点：

①交流配电屏配置有保护装置和显示装置，可以对过压、欠压、过流、缺相等故障进行保护装置以及显示信息，同时交流配电屏有告警功能，能在交流电源停电、供电恢复、缺相时发出可闻可见告警信号，且能够通过硬消音按钮消除告警信号，故障消除后可以自动恢复，并能储存历史记录以便维护人员查阅。有效解决了原交流配电屏设备老化、功能落后、无法远程监控等问题。

②UPS 采用带输出隔离变压器的高频双变换结构和全数字控制技术，输出稳定、洁净、不间断的电源，具备完备的网络管理功能。

3 总结

通过对老站交流配电屏供电的风险及现场检修困难进行分析，并对老站交流配电屏的供电方式及负载割接提出改造方案及施工步骤。将老站JLP-380型通信交流配电屏更换为新建站点使用的鼎汉PDGL-30/380型交流配电屏，新增设备的远程监控功能以及UPS蓄电池监控功能。确保电源设备发生故障时，网管及现场人员快速定位故障点，有效提高了老站通信电源系统的可靠性，减少故障对运营的影响。

参考文献：

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