浅谈地铁通信电源及接地系统
摘 要:介绍地铁通信电源系统和通信接地系统的的组成和结构、系统配置和主要系统功能。
关键词:地铁; 通信电源系统; 通信接地系统
为了保证地铁各通信系统正常工作,一个安全可靠的通信电源及接地系统是必不可少的。通信电源系统应安全、可靠地向各通信设备不间断地供电。
1 电源系统组成
1.1 系统要求
地铁通信电源系统需要供电系统提供两路安全可靠的三相五线制交流电源,控制中心、各车站(场)的通信设备均要求按一级负荷供电。
1.2 系统构成
地铁通信电源系统有交流供电和直流供电2 种供电方式。
(1)交流供电方式
系统主要由交流配电柜、不间断电源设备、蓄电池等组成。引入交流配电柜的两路独立的三相五线制交流电源,一路为主用,另一路为备用,当主用的一路发生故障时能自动倒换至备用回路上。交流电源由交流配电柜的两路电源切换盘引入后接进不间断电源设备,不间断电源设备交流输出至配电柜,在交流配电柜的配电盘内安装多路空气开关(一般为十几路),以满足各通信系统的需求及日后系统扩充需要。当停电时,不间断电源设备则通过配备的一组蓄电池经逆变器向负载连续供电。
(2)直流供电方式
需用直流供电方式的通信设备,采用直流高频开关电源与蓄电池并联浮充的方式供电。直流高频开关电源的交流电源由交流配电屏引入,输出可靠的-48 V 直流电源至相关的通信设备。当正常供电时,整流器一方面给通信设备供电,另一方面又给蓄电池充电; 当停电时,直流高频开关电源则通过配备的蓄电池组向负载连续供电。
1. 3 组成方式
由于目前地铁车站各通信子系统的设备大多以交流供电为主,各车站仅少数设备需直流供电,且直流用电量较小,若车站再设直流供电,各站都需增加一套高频开关电源与-48 V 蓄电池组。因此,从经济合理性考虑,各车站一般不设直流供电,由交流不间断电源设备向各通信设备供电。对少数需直流供电的通信设备,可采用设备厂家机柜内自带整流器的方式解决。
对于控制中心或个别直流用电量较大的站(场), 若采用设备厂家机柜内自带整流器的方式,从可靠性、合理性上考虑不太适宜,一般宜采用交、直流2 种电源供电方式。采用交流供电的通信设备,由交流不间断电源设备向负载供电;采用直流供电的通信设备,由直流高频开关电源与蓄电池并联浮充的方式供电。
2 系统主要功能及技术指标
(1)交流配电柜
交流配电柜主要用作交流电源的转换和配电用。交流配电柜的两路电源切换盘可对两路输入电源进行自动/ 手动切换,有可靠的电气联锁和机械联锁。多路负载分路对输出电源进行分配,输出至各通信子系统设备。配电盘上应能显示常用电源、备用电源的三相电压、负载电流情况。配电柜应具有过压、欠压、过流、防雷和浪涌吸收保护装置,当电源故障时进行告警,并提供本地和远端监控功能的通信接口或输出信号。
其主要技术指标如下:
输入电压 380 V ±15 %;
输入频率 50 Hz ±5 %;
过、欠压保护 具有交流电压过压、欠压保护的
装置。
(2)不间断电源设备不间断电源设备主要由整流器、逆变器、静态开关
和旁路开关、蓄电池组等组成。在正常供电时,不间断电源设备能起到稳频稳压作用,并向负载供电,同时给蓄电池充电;当停电时,不间断电源设备则通过配备的一组蓄电池经逆变器向负载供电。不间断电源设备具有手/ 自动旁路功能。当负载端发生过载以及逆变器发生损坏的情况下,不间断电源设备将自动无间断地切换到电子旁路继续供应负载;当不间断电源设备内部的电子部件损坏维修时,为了不影响对负载的供电, 可人为将不间断电源设备切换到手动旁路。不间断电源设备能显示工作状态和报警状态,并提供本地和远端监控功能的通信接口。
其主要技术指标如下:
输入电压 380 V ±15 %;
输入频率 50 Hz ±5 %;
输出电压 220 V ±1 %;
输出频率 50 Hz ±0. 1 %;
输出功率因数 ≥0. 8 ;
整机效率 > 92 %。
(3)直流高频开关电源
直流高频开关电源由整流模块、监控模块、直流配电单元等组成。直流高频开关电源的交流电源由交流配电屏引入,输出可靠的-48 V 直流电源至相关的通信设备。当正常供电时,整流器一方面给通信设备供电,一方面又给蓄电池充电;当停电时,直流高频开关电源则通过配备的蓄电池组向负载供电。整流模块采用N + 1 备用。直流高频开关电源应有过压、过流保护,防雷和输出端浪涌吸收装置,故障时有告警功能, 并提供本地和远端监控功能的通信接口。
其主要技术指标如下:
输入电压 323～418 V;
输入频率 50 Hz ±5 %;
额定输出电压 -48 V;
稳压精度 ≤±1 %;
均流误差 同型号整流模块能多模块并联工作,
并具有按比例均分负载性能。其不平衡度≤±5 %输出额定电流值。
(4)免维护阀控式全密封铅酸蓄电池
主要技术指标如下:
均衡充电单体电压 2. 30～2.35 V;
浮充电单体电压 2. 23～2. 27 V;
端电压的均衡性 由若干个单体组成一体的蓄电池,其各单体间的开路电压最高与最低差值≤20 mV 。
3 电源监控系统
鉴于通信电源的重要性,对其进行监控已成为提高电源系统稳定性和可靠性,实现安全供电和维护管理的一个不可缺少的环节。通信电源系统的各电源设备应配备具有监控性能和接口的监控单元,各站(场) 的监控信号经数据采集器采集,通过以太网通信接口经传输系统送至控制中心。在控制中心的网管中心设置一套通信电源监控系统,对全线各站、停车场的通信电源设备进行遥控、遥信、遥测,实时监控系统和设备运行状态,记录和处理相关数据,及时发现故障,实现对UPS 、交流配电柜、直流高频开关电源、防雷器的工作状态,蓄电池组的充放电情况的监控和管理。
4 通信电源系统的防雷要求
通信电源系统的防雷主要通过通信电源设备机内设置的分级防雷装置实现。在交流配电设备输入端的3 根相线及零线应分别对地加装防雷器;在整流设备输入端、不间断电源设备输入端均应加装防雷器;在直流配电设备输出端宜加装浪涌吸收装置。通信电源设备机内采用的防雷器应带远程遥信监控模块。
5 通信接地系统
接地系统是通信电源系统的重要组成部分,它不仅直接影响通信电源系统和通信设备的正常运行,而且还起到保护人身安全和设备安全的作用。
5. 1 接地方式的分类
(1)分散式接地方式
分散式接地是指工作接地、保护接地、建筑物防雷接地等各自单设接地体,这种传统的接地方式存在着如下缺点:
① 侵入的雷浪涌电流在这些分离的接地体之间易产生电位差;
② 地下杂散电流易发生串扰;
③ 接地体组数多,受场地限制而打入土壤的接地体若排布过密,易造成接地体系统互相干扰。
(2)联合接地方式
联合接地是指工作接地、保护接地、建筑物防雷接地等共同合用一组接地体,该接地方式有如下优点:
① 地电位均衡,消除危及设备的电位差;
② 消除了地线系统的干扰,依据各种不同电特性设计出的多种地线系统,彼此间存在相互影响,采用一个接地系统后,使地线系统作到了无干扰。
5. 2 地铁通信接地系统组成
地铁的通信接地系统宜采用联合接地的接地方式,在各车站(场) 、控制中心均设置一组通信接地系统。接地系统由室外接地体和室内地线盘组成。室外视频网络系统在智能化建筑中的应用接地体可由供电系统设置, 它通过2 条不同的引接线与通信电源室内地线盘的接地铜排相连。通信接地系统接地电阻标准为:接地体接地电阻应≤1 Ω (自地线盘处测得) 。接地装置用来接引以下各类设备:
(1) 直流电源需要接地的一极;
(2) 通信设备的保安避雷器;
(3) 通信设备、通信电源设备的机架,机壳;
(4) 引入电缆、室内电缆和配线的金属护套或屏蔽层。
综上所述,电源系统安全可靠的运行是确保通信系统正常运行的首要条件, 地铁通信电源系统应确保供电的可靠性及供电质量。随着地铁通信系统的发展,通信电源系统应具有发展和扩容的灵活性。
参考文献:
[1 ] 徐曼珍. 新型通信电源[ M ]. 北京:人民邮电出版社,1997.
