科士達機房電源金牌代理商
深圳科士達UPS電源總代理
一、前言
科士達UPS電源改革開放以來,隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,人民生活水平的不斷提高,消費觀念的轉變,公務外出,旅游觀光,探親訪友,尤其是節(jié)假日消費經(jīng)濟的興起,出現(xiàn)了客運繁忙的景象,各種運輸方式的市場競爭日趨激烈,鐵路以其安全、舒適、價廉、快速和全天候占有優(yōu)勢。而中國鐵路經(jīng)過六次的大面積調整及提速,特別是在2007年4月進行的第六次大提速,并采用新型“子彈頭” 動字號高速列車在主要干線開始“時速200公里”的高速運行,中國鐵路開啟“追風時代”,這在中國鐵路發(fā)展史上將是一個重要的里程碑,標志著中國鐵路發(fā)展進入一個新的歷史階段“高速時代”。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)成為鐵道部關注的核心。本文將對高速鐵路信號電源系統(tǒng)采用大功率UPS并聯(lián)冗余供電的安全、可靠及高效節(jié)能方面進行分析,希望能夠對信號系統(tǒng)的方案設計提供—些借鑒。
二、概述
科士達UPS電源隨著我國鐵路跨入“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)等在我國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于傳統(tǒng)的技術系統(tǒng)大大提高,任何偶然的、短暫的供電中斷都可能造成難以估量的損失,甚至對鐵路行車的安全產生極大的威脅。因此,UPS的運用也隨之日益普遍。
鐵道部鐵運[2008]19號文件中提出“關于客運專線信號系統(tǒng)若干問題的指導意見”,為確保客運專線信號系統(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,有維護人員值守車站UPS供電時間不應小于30分鐘,無人維護人員值守車站UPS供電時間不應小于2小時。
溫家寶總理在十一屆全國人大一次會議上作政府工作報告時,多次提到環(huán)境、生態(tài)、節(jié)能減排。自從《鐵路“十一五”規(guī)劃》及工作實施以來,鐵道部從優(yōu)化運輸能耗結構、減少石油類消耗、提高鐵路資源能源利用效率的角度,加快鐵路建設步伐和項目前期工作推進,節(jié)能降耗、污染減排得到了顯著的成效。而保障鐵路行車安全性運行的基礎信號系統(tǒng),提高系統(tǒng)對電能的利用效率、降低耗電量,節(jié)省電能更是責無旁貸的。
三、高速鐵路信號電源系統(tǒng)臺達解決方案
為確保高速鐵路行車的安全性,根據(jù)中國鐵道部對客運專線信號電源系統(tǒng)的要求,中達電通采用臺達NT系列UPS兩臺直接并聯(lián)供電,后備時間按照鐵道部需求有維護人員值守車站UPS后備供電時間30分鐘配置蓄電池,無人維護人員值守車站UPS后備供電時間2小時配置蓄電池。臺達NT系統(tǒng)雙變換純在線式UPS可適應于供電環(huán)境惡劣的地區(qū)使用,直接并機最多支持8臺UPS并聯(lián),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;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)化方案系統(tǒng)架構圖如下所示:
四、典型車站信號系統(tǒng)UPS電源配置方案
下列為車站信號系統(tǒng)典型的負載容量為15KW輸出電源的統(tǒng)計,15KW(三相電源輸入,計算機聯(lián)鎖,4KVA容量的25Hz軌道電路)
考慮UPS負載百分比選取70%工作,UPS輸出功率因數(shù)Pf為0.8,那么UPS額定容量的選取=15KW/70%/0.8=27KVA。UPS主機配置30KVA即可滿足負荷容量需求,UPS電源系統(tǒng)配置方案如下:
序號
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設備名稱
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品牌
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規(guī)格型號
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數(shù)量
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備注
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1
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UPS主機
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臺達
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GES-NT30K
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2臺
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直接并聯(lián)
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2
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蓄電池
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中達
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DCF126-12/100
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58節(jié)
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采用共用電池組方案,系統(tǒng)后備2小時
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3
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電池柜
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中達
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DBC30A1
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2個
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4
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電池線包
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中達
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阻燃電纜
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2套
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電池間連接線纜
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五、信號科士達UPS電源系統(tǒng)分析
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采用臺達NT系列30KVA UPS兩臺,構成“1+1”冗余并機,輸入采用兩路市電經(jīng)ATS自動切換后給UPS輸入。兩臺UPS并聯(lián)共用兩組電池組。
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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(xiàn)主輸入供電回路與旁路隔離,分別采用兩路不同市電,大幅提供系統(tǒng)可靠性。
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采用“1+1”冗余并機系統(tǒng)設計,大幅度提高UPS可靠性。臺達NT系列UPS單機MTBF大于300000小時,單機可靠度大于99.99%,采用“1+1”并機大于99.999%。臺達NT系列UPS,提供強大的并機能力,無需并機卡即可并機,最多支持8臺并機,并且可以在線無斷電擴容,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(shù)字控制技術,保證UPS參數(shù)精確及并機時相位的嚴格一致,保證并機系統(tǒng)的帶載能力和可靠性。
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UPS系統(tǒng)具有RS232、RS485及SNNP等通訊接口供選擇,可以直接通過網(wǎng)絡或動力環(huán)境采集,對UPS實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控,可遠程查看UPS運行的各項參數(shù)、事件記錄進行實時檢測。當UPS系統(tǒng)發(fā)生事故,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。
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智能電池管理功能,臺達NT系列UPS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(jù)負載情況,自動調整放電截至電壓,通過上述功能,可以大幅延長電池壽命。另外NT系列UPS還具備電測漏液檢測功能及充電自動溫度補償能力,提高系統(tǒng)運行的安全性。
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方案中兩臺UPS采用共用2組電池,市電正常時,各UPS同時給電池組充電,市電異;蛘咧袛鄷r,各UPS同時利用電池組能量進行逆變,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,同時也降低里承重投資,大幅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,提高系統(tǒng)可靠性。
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六、信號電源UPS設備性能特點分析
1.綠色節(jié)能特點分析
a)寬廣的輸入電壓范圍設計
寬廣的輸入電壓范圍設計(380V/220V -32%~+35%),適應供電環(huán)境惡劣的地區(qū)使用,可有效的降低電池放電次數(shù)及損耗,延長電池使用壽命,也減少了電池產品對周圍環(huán)境的污染。有效的延長了電池的使用壽命,可減少用戶在電池上的投資購買成本。
b)共用電池功能
在采有并機冗余供電的情況下,采用共用電池功能,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)省用戶對電池運營成本的投資,節(jié)省購買電池的資金投資,還節(jié)省安裝空間,承重方面的投資,對于系統(tǒng)擴容也非常的方便、簡單。

1+1并聯(lián)冗余共用電池方案系統(tǒng)圖
c)高功率密度設計
與業(yè)界內其它品牌相比較體積小,不僅減小了材料成本,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,更提高整個機房的綠色環(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。
d)高整機效率
臺達NT系列UPS在線模式效率>0.91,采用經(jīng)濟運行模式效率可達0.98以上,可有效的利用電能,節(jié)省運營成本,另外,由于UPS效率的提高及發(fā)熱量的減小,亦可節(jié)省機房空調設備的用電量及電費。
e)散熱風扇采用風速控制
臺達NT系列UPS散熱風扇具有10段風速控制,由負載的容量、溫度高低自動調整風扇的轉速,可節(jié)省電能減少運營成本,改善系統(tǒng)可靠度、提升效率、降低噪音以及延長風扇的使用壽命。
2.可靠性特點分析
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臺達NT系列UPS在制造方面每個元器件都是經(jīng)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。
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采用智能的微處理控制器CPU控制設計, 簡化復雜的模擬線路及零件數(shù)目,提高了整個系統(tǒng)的集成率及可靠度;
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臺達NT系列UPS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(jù)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,大大的提高了系統(tǒng)的可靠性。
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臺達NT UPS控制電源采用雙路電源,任何一路出現(xiàn)故障,UPS仍可正常供電,且不同控制電源電路輸入來源來自不同的電源來源,可更加確?刂齐娐返倪\行,提高系統(tǒng)可靠度。
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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)定可靠的純凈的電源。
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,通過實踐證明了臺達NT系列UPS的高可靠性,是高可用性產品。平均無故障時間MTBF>300000h,平均維修時間MTTR<0.5h。
3.安全性特點分析
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采用雙變換在線式設計,安全保護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,延長設備的使用壽命。
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緊急事故關機功能(EPO),當?shù)卣鸹蚧馂牡染o急事故發(fā)生時,可通過面板EPO按鍵或利用遠程遙控EPO功能來快速將UPS關機,而減少UPS系統(tǒng)在緊急事故中造成的損失,有效的保護負載。
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整流器采用軟啟動設計,當UPS輸入轉入由發(fā)電機連續(xù)供電使用時,可使發(fā)電機得到平滑過度連接,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。
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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,避免電池漏液引起的災難。
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并機系統(tǒng)可采用共用電池方案,每組電池組由29只電池串聯(lián),如:同樣給用戶提供1小時的后備時間的情況下,可減少電池總金額的投資且適用,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退出并聯(lián)系統(tǒng)后,仍能保證滿載情況下后備時間為1小時,確保信號系統(tǒng)安全的運行,保障高速鐵路行車的安全性。
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臺達NT系列UPS具有最安全、適用的短路保護功能,當偵測到逆變器輸出電壓小于50VAC達兩個周期(即40ms)時,便認為輸出端短路,逆變器保護鎖機,轉由旁路供電,轉換時間<1ms。并機系統(tǒng)中,當UPS偵測到逆變器輸出電壓小于50VAC達兩個周期時,便認為是輸出端短路了,這時并聯(lián)2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,如果短路排除了,則UPS自動回復到正常工作模式。如果短路仍然存在,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: 能堅持就堅持,有一點辦法也不給負載斷電.瞬間短路或者萬一有誤偵測到短路時,不會造成負載斷電。
七、結論
“環(huán)保、節(jié)能、愛地球”為臺達企業(yè)社會責任的核心宗旨,在產品上落實環(huán)保、節(jié)能設計,臺達NT系列UPS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,綠色節(jié)能先行,為用戶節(jié)省運營成本的同時,臺達NT系列UPS保持高安全可靠、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。
效率和功率因素曲線
測試說明:
常溫下,測試額定輸入電壓,輸出為浮充電壓時,從輕載到滿載時的效率曲線和功率因素曲線。測試滿載輸出,輸入電壓從最低到最高范圍內變化時的效率曲線和功率因數(shù)曲線。結果作為熱設計的參考,和作出電壓的損耗曲線。
具體要求詳見規(guī)格書或企標的規(guī)定(規(guī)格書和企標一般只規(guī)定額定情況下的功率因數(shù)曲線)。
測試方法:
調節(jié)輸入電壓分別為額定電壓,輸出為浮充電壓,調節(jié)輸出負載,分別記錄輸入功率,輸出功率(輸出功率和輸出電流),輸入功率因數(shù)。計算效率并得出效率和功率因數(shù)曲線(測試的點必須多于10個,以保證曲線的精度)。
調節(jié)輸出為滿載,輸入電壓從最低到最高變化,分別測量輸入功率、功率因數(shù)、輸出功率,計算效率,作出效率和功率因數(shù)曲線。
注意:1. 測試時,先讓模塊帶滿載工作半小時后進行測試;2. 測試輸出電壓搖要用FLUKE45,測試輸出電流要用0.2級的分流器,以保證測試的準確性。
判定標準:
符合測試說明,合格;否則不合格。
10 模塊內監(jiān)控電壓的設置精度
測試說明:
對于內部有監(jiān)控控制的模塊,當用監(jiān)控測試軟件(或者監(jiān)控單元)設置模塊的輸出電壓時,設置值與模塊的實際輸出電壓之差應效應±0.1V,具體參數(shù)參見產品開發(fā)規(guī)格書。
測試說明:
調節(jié)模塊的輸入為額定電壓,輸出負載為半載,通過ADAM模塊或OCI-6模塊(或其他的485與232轉換的設備)將待測模塊與計算機相連,打開監(jiān)控測試軟件,調測計算機與模塊之間的通信,使之正常,用計算機調節(jié)模塊的輸出電壓,從規(guī)格書要求的最低輸出電壓開始調節(jié)到最高輸出電壓,步長為1V,同時測量并記錄模塊的實際輸出電壓(測試時用FLUKE45,以保證測試精度),計算實際輸出電壓與設置電壓之差應小于規(guī)格書的要求。
注:同樣也可以通過監(jiān)控單元進行設置輸出電壓,測試輸出電壓和設置電壓之間的差別。
判定標準:
符合測試說明,合格;否則不合格。
11 模塊內監(jiān)控溫度測試精度、風機調速、過溫保護測試(使用于有以上功能的模塊):
測試說明:
測試精度:
對于模塊內有監(jiān)控測量溫度功率的軟件,用監(jiān)控測試軟件測量模塊的測溫精度應滿足規(guī)格書的要求或企標的要求,一般要求小于2度。
風機調速:
對于風冷模塊,如果才喲嘎了軟件調速技術,那么模塊的風扇調試過程必須滿足規(guī)格書或企標的要求。
過溫保護:
對于有過溫保護的模塊,模塊的過溫保護點和恢復點必須滿足規(guī)格書或企標的要求。
測試方法:
以上三個測試項目可以同時進行測試,測試方法如下:
首先,打開模塊,將單點測溫儀或多點測溫儀的其中一根熱電偶粘在模塊的測溫點(注意:熱電偶必須粘在溫度探頭靠近溫度測試IC的部分),將模塊按照好;然后,用萬用表的直流電壓檔接在模塊的風扇工作電壓的測試點上,以便測試你可風扇的工作電壓;調節(jié)模塊的輸入電壓為額定值,輸出負載為空載,接上監(jiān)控單元,使得模塊跟監(jiān)控單元之間通訊正常。
調節(jié)模塊的輸出負載為滿載,讓模塊工作,模塊溫度不斷的上升,記錄監(jiān)控單元顯示的模塊溫度和測溫儀的測量溫度,記錄步長為1oC,兩者之差即為測溫精度。同時觀察風扇的電壓,記錄風扇起轉的電壓以及對于的溫度,以及記錄風扇的不同的檔位上的溫度和對應電壓;為了讓模塊能夠達到過溫保護點,可以用一個電風吹,用熱風不斷的吹模塊的散熱片,使得模塊溫度迅速上升,直到模塊過溫保護,記錄過溫報表的溫度點;過溫保護后,模塊關機,溫度下降,直到模塊恢復正常工作,記錄此時溫度點即為過溫恢復點。
判定標準:
1.正品電池底部的生產日期是由一個一個的點組成的,假貨的生產日期是一個完整的印刷體,不是由點組成。
2.電池負極金屬小碗正中央有輕微凸起的為正品,沒有凸起的為假貨。
3.電池包裝上的“南孚”和“NanFu”字體是純白色的為正品,發(fā)暗的為假貨。
4.真的南孚電池中間的白色“霹靂”條帶上帶有鋸齒,假貨沒有鋸齒。
5.電池包裝上的“南孚”和“NanFu”字體是純白色的為正品,發(fā)暗的為假貨。
6.如果五號(或七號)電池負極部位上有“2001-05無汞”(或“2001-03無汞”)字樣的就一定是假南孚電池,因為從2001年3月開始(包括3月)“無汞堿性電池”的字樣只標在南孚電池邊上,而并非負極部位。
7.真的七號南孚電池注意事項上“若器具長時間不用”一句已經(jīng)被改為“電器具長時間不用”了。
8.看“聚能環(huán)”。假的都是貼上個塑料圈,甚至一摳就掉了,非常粗糙,而且邊緣不平整,正品的是和電池一體的,這是最明顯也最容易掌握的區(qū)別方法。 其他當然也可以從包裝盒質量,印刷字體上識別出來。
9.真品電芯殼體中央會有檢測的批號,也是點陣機打,每批次均會不同,而假冒產品殼體材質相對光澤暗淡,并且沒有這個批號。
符合測試說明,合格;否則不合格。