1、引言
早期地鐵弱電系統主要有通信系統、信號系統，隨着近年來計算機技術、網絡技術的發展以及乘客對地鐵服務水平需求的提高，地鐵弱電系統的範圍越來越廣，目前主要有通信系統、信號系統、自動售檢票系統(AFC)、綜合監控系統(ISCS)、綜合安防系統(ISDS，含門禁)、乘客資訊系統(PIS)等，這些系統供電負荷等級均爲一級或二級負荷，需要透過UPS供電，以便在市電掉電時進行緊急操作。因爲各系統計算對供電容量要求時都比較保守，如果按照傳統設計方法每個系統都自設UPS，那麼總的用電容量將會很大，導致電力專業做供電設計時對設備容量計算不準確，設計值過大，不但造成投資和電能的浪費，給電網造成較大的壓力，而且UPS的效率也會很低。另外過多的UPS涉及的規格型號過多、過亂，給運營維護管理帶來很大不便，所以對地鐵車站的弱電UPS進行整合勢在必行。
2、各系統UPS整合可行性分析
地鐵中弱電系統衆多，而且運營管理部門分散，所以在進行UPS整合設計時應根據系統的運營管理模式、系統的安全性及可維護性對各系統進行分析，以確定合理的整合範圍。
地鐵通信系統主要由專用通信系統、公衆通信系統及警用通信系統構成。其中專用通信系統歸地鐵運營管理;公衆通信系統中的傳輸子系統由地鐵建設方投資建設，運營商租用;警用通信系統由地鐵建設方代建，建成後交付公安部門運營管理。因此在UPS整合設計時，考慮到運營管理的部門不一致，建議將專用通信系統以及公衆通信系統中的傳輸子系統納入集中UPS的供電範圍，其它設備所需UPS由各運營方設定並單獨管理。
信號系統設備主要由計算機、網絡設備、控制設備以及信號機、轉轍機等組成，其中車載設備由車輛負責供電，轉轍機用電可不納入UPS系統。由於信號系統涉及行車安全，雖然可納入集中UPS供電範圍，但在具體設計時需與信號專業協商供電的範圍及方式。
綜合監控系統(含FAS、BAS、SCADA)是地鐵弱電系統的資訊共享平臺，除SCADA子系統涉及供電電系統外，其它系統設備均可納入集中UPS供電範圍。
自動售檢票系統、乘客資訊系統、綜合安防系統主要由計算機、網絡設備、存儲設備及閘機、售票機、充值機、各種顯示屏、攝像頭、編碼器、解碼器、監視器等終端設備組成，這些系統以IT設備爲主，在弱電集中UPS設計時應根據不同類型設備的特點計算所需UPS的容量和備用時間。
綜上所述，弱電系統的負載類型基本一致，在技術上均可以納入集中UPS統一供電，在實際設計中可根據不同地方的運營維護模式和安全性要求進行UPS整合。
3、地鐵弱電系統用電分析
在《地鐵設計規範》(GB50157-2003)中，地鐵各弱電系統用電負荷等級及蓄電池備用時間不盡相同，例如通信系統、信號系統、FAS系統按一級負荷供電，而AFC系統要求供電負荷不低於二級，通信系統備用時間爲4小時、FAS系統爲1小時，信號系統備用時間爲30分鐘，AFC系統對備用時間無具體要求。另外，綜合監控系統、乘客資訊系統、綜合安防系統是近幾年才發展起來的，在《地鐵設計規範》中沒有具體條文規定用電要求。因此在進行弱電集中UPS設計時要統一各系統的負荷等級，按照一級負荷設計，蓄電池備用時間可由UPS配電櫃按照規範要求時長做分時切斷。在設計時應對各系統的用電特點進行分析，詳細計算各系統的用電負荷，表1爲根據設計經驗及實際工程計算得出的標準地下車站各弱電系統的用電容量：
綜合監控系統的用電容量只包括車站級設備，FAS、BAS用電容量單獨計算，綜合監控系統的備用時間參照FAS系統備用時間。AFC、PIS的備用時間是根據工程經驗確定的，閘機備用時間按完成一次操作計算。由於不同地鐵線路建設方對信號系統納入弱電集中UPS供電存在不同要求，因此如信號系統不納入集中UPS，則UPS容量只需120KVA，信號系統非集中站容量按10KVA另外計算。通信系統容量只計算專用通信系統及公衆通信系統中的傳輸子系統。
4、弱電集中UPS供電設計方案
透過以上分析，地鐵弱電系統採用集中UPS供電是可行的，在具體設計中應根據實際工程情況進行方案設計。
在設計中應根據各系統的用電位置、容量、備用時間等因素統一設計。一般應遵循以下設計原則：
(1)針對各系統的不同備用時間，應在配電櫃能對各系統用電進行分時切斷。
(2)對於各系統中相對獨立的子系統可分迴路供電，例如通信系統中的.專用通信系統與公衆通信系統。
(3)集中UPS對每個系統的供電方式爲每回路三相，AC380V，各系統分別對系統設備做二次配電，負責三相負載平衡。
(4)應詳細計算蓄電池的容量，確定電池及電池櫃的數量。
(5)由於集中UPS的容量較大，因此UPS櫃及蓄電池櫃的整體重量較大，宜單獨設定電源室並向結構專業提供詳細的機房荷載要求。
在深圳地鐵5號線弱電集中UPS設計中，信號系統對集中UPS供電方式的安全性、可靠性有疑慮，因此未將信號系統納入，其它各弱電系統計算用電總容量爲102KVA，選用容量爲120KVA的在線式UPS，按一級負荷供電，在配電迴路中採用時間繼電器實現各系統備用時間的分時切斷。另外，在配電櫃預留備用迴路，以便滿足今後新增設備用電。在實際設計中將全線各站弱電集中UPS納入設定在控制中心的UPS維護工作站進行統一管理，實現了對UPS的遠程監控和維護。
在具體工程設計中還應注意：
(1)相關專業計算本專業用電容量時要準確，不得另加裕量;
(2)各專業計算用電量時是按照所有設備的額定負載相加計算的，在選取UPS時應根據工程經驗適當折算，否則將導致UPS容量過大，效率降低;
(3)UPS在帶70%額定容量負載時，效率最高，因此UPS系統容量(KVA)=用戶系統容量(KVA)/0.7。
5、結論
在地鐵設定弱電集中UPS可以解決各系統分設UPS帶來的運營維護管理的不便，實現了對UPS的遠程監控及維護。集中UPS用電容量小於各系統分設UPS時總容量，降低了對電力的用電負荷要求，也達到了節能的目標。在地鐵工程中採用弱電集中UPS供電是可行的，也是當前地鐵設計的趨勢。