应 用 领 域
交通
地铁
方 案 内 容
根据地铁应用环境对UPS系统的具体要求，我们选用由台达NT系列UPS（12P）、中达电通DCF126系列蓄电池和中达电通智能配电柜组成的双电源输入、双母线架构、共享电池组、负载分时供电的集中供电组合方案。
该方案的系统示意图如下：
系统中的两台UPS容量相等，互为备份，彼此通过两根相互冗余的通讯线相连，使它们的相位始终同步，确保后面的STS切换顺畅。
该系统有下列特性符合地铁应用环境的需求:
1.可靠性强，适应地下运行环境。如:UPS耐温、湿度范围宽，抗外界干扰能力强，输入电源的电压和频率范围宽，输出电力品质高，全桥逆变加隔离变压器对负载适应性强，内部重要线路冗余备份，容错能力强，单机MTBF高达30万小时等。而双母线架构对负载又有了双重保障。
2.UPS低谐波，高效率，低辐射，低噪音等特性体现了绿色环保、对电力环境及自然环境污染少的特性。
3.UPS符合CE、TUV、IEC等安全标准，具有过温、过载、短路、误操作、电池漏夜等保护功能，并且有近、远端的紧急关机功能，安全可靠，不易造成人为设备故障和人身安全威胁。
4.UPS配备大型中/英文图形化LCD显示，以及RS232、RS485、20选6的智能干接点以及供选购的SNMP、MODBUS卡等，并有开放的通讯协议提供，便于近、远端监控管理。对于本方案可将UPS监控纳入综合监控系统（ISCS），与综合监控系统FEP接口，实现对电源的统一监控管理。
5.本方案在每个站点配置一台大功率的UPS集中供电，可使负载综合利用电力资源。同时，共享电池组和分时供电的方式也是综合利用资源的一个具体体现。
技 术 路 线
UPS容量选择
由UPS集中供电的负载情况表可知，车站、车辆段、停车场和控制中心的负载量依次为：126KVA、103KVA、74KVA和126KVA。这些负载都是电脑性的，输入功率因数一般为0.7，小于UPS的输出功率因数0.8，选择UPS容量时应当按VA值来计算。为了确保UPS长期安全可靠地运行，负载量一般设定在UPS额定容量的60%～80%。所以车站、车辆段、停车场和控制中心应分别配置160KVA、160KVA、100KVA和160KVA的UPS，它们的负载量最大能达到单台UPS的78%、64%、74%和78%，符合系统可靠性的要求。
电池配置计算
本方案采用UPS共享电池组方案，并且市电停掉后要分时供电给负载。以车站为例：有40KVA的负载后备2小时， 46KVA的负载后备1小时， 40KVA的负载后备0.5小时。
基于电池的放电特性，若采用分时间段（竖直分）计算法，结果会比实际的配置偏大;若采用分功率段（水平分）计算法，结果会比实际的配置偏小。这里采用分功率段（水平分）计算法计算，然后再将结果进行修正。计算过程如下：
P（W） 电池提供总功率 P（VA） 负载标称容量（VA）
Pf 负载输入功率因数 η UPS逆变转换效率
Pnc 每只电池需要提供的功率 n UPS配置的电池数量
N 单颗电池的cell数
P（W）=｛P（VA）×Pf｝/η
Pnc=P（W）/（n×N）
1.40KVA 2小时：
P（VA）=40KVA 负载输入功率因数Pf ≈0.7
逆变器效率η=0.95 n = 29
N = 6
P（W）=｛P（VA）×Pf｝/η
= ｛40000×0.7｝/0.95
=29473.68（W）
Pnc=P（W）/（n×N）
=29473.68 /（29×6）
= 169.39（W）
根据中达电通电池的恒功率放电特性表可得出2小时放电时间，1.75V截止电压下， DCF126-12/100型号的电池能提供68.4W的功率， 169.39/68.4=2.48组.
2.46KVA 1小时：
P（VA）=46KVA 负载输入功率因数Pf ≈0.7
逆变器效率η=0.95 n = 29
N = 6
P（W）=｛P（VA）×Pf｝/η
= ｛46000×0.7｝/0.95
=33894.74（W）
Pnc=P（W）/（n×N）
=33894.74 /（29×6）
= 194.80（W）
根据中达电通电池的恒功率放电特性表可得出1小时放电时间，1.75V截止电压下， DCF126-12/100型号的电池能提供112.2W的功率，194.80/112.2=1.74组.
3.40KVA 0.5小时：
P（VA）=40KVA 负载输入功率因数Pf ≈0.7
逆变器效率η=0.95 n = 29
N = 6
P（W）=｛P（VA）×Pf｝/η
= ｛40000×0.7｝/0.95
=29473.68（W）
Pnc=P（W）/（n×N）
=29473.68 /（29×6）
= 169.39（W）
根据中达电通电池的恒功率放电特性表可得出0.5小时放电时间，1.75V截止电压下， DCF126-12/100型号的电池能提供181.3W的功率， 169.39/181.3=0.93组.
2.48+1.74+0.93=5.15（组）
由于这种计算方法得出的结果会比实际的配置略有偏小，所以取6组应当足以满足负载的后备时间需求。
同样可以计算出车辆段UPS系统需配置中达电通DCF126 12/100型号的电池4组;停车场UPS系统需配置中达电通DCF126 12/100型号的电池3组;控制中心UPS系统需配置中达电通DCF126 12/100型号的电池6组;
供电运行方式与逻辑关系
结合方案的系统示意图可以了解系统的供电运行方式与逻辑关系。
1. 正常供电运行方式
两路主电源为两台UPS供电，主电源1接UPS1的主输入，主电源2接UPS2的主输入，两台UPS的旁路同时接到主电源1或者主电源2上（不同的站点可以不同）。 两台UPS同时输出到各个负荷侧的STS开关，通过设置STS开关状态，实现大约各带一半负载。这样能确保两路电源上的负载量基本均分，当两台UPS都运行于旁路状态时，相位仍然同步，STS转换不受影响。
UPS1和UPS2同时为电池组充电，充电电流各占50%。为了日后维修和保养方便，每台UPS和每组电池都装有自己的连接开关。
2. UPS故障运行方式
a. UPS2故障，则通过STS将所有的负载切换到UPS1，然后维修UPS2，修复后再恢复原带载运行方式;
b. UPS1故障，则通过STS将所有的负载切换到UPS2，然后维修UPS1，修复后再恢复原带载运行方式;
c. 两台UPS都故障，则通过两台UPS的静态旁路供电给负载。此时，可以将两台UPS打到维修旁路或者轮流关闭进行维修，修复后再转为原带载运行方式。
3. 电池组故障运行方式
电池组分为3—6组并联，若发现电池故障或者报警，维修人员切除故障的电池分组，进行维修维护工作，修复后再将电池分组重新投入运行。
4. 失去1路主电源运行方式
a. UPS2主电源失电，则UPS2停止输出，通过STS将所有负载切到UPS1;
b. UPS1主电源失电，则UPS2停止输出，通过STS将所有负载切到UPS2。
5. 失去2路主电源运行方式
此时两台UPS同时转到电池组放电状态，通过STS后共同分担后面的负载。若此时任何1台UPS故障，其后面的负载都会通过STS转移到另外一台UPS上去，电池组也会全部转给正常的UPS使用，后备时间不受影响。
智能配电柜会结合各负荷的后备时间要求，按时切除相应的负载。
6. 检修运行方式
a. 检修单台UPS时，断开一台进行检修，另一台正常运行;
b. 检修单组蓄电池时，断开一组进行检修，其它电池组正常运行;
c. 当两台UPS同时检修时，可将两台UPS打到维修旁路或者轮流关闭进行检修。
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