本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，發(fā)電、變電或配電分支，范圍是交流和直流之間、直流和交流之間變換的設(shè)備，具體是一種城市軌道交通集中式節(jié)能交流電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)的不斷推進，城市軌道交通車站供電系統(tǒng)供電要求和方式不斷地深入規(guī)定，保證了城市軌道交通車站安全、可靠供電?，F(xiàn)有城市軌道交通專用通信系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)等多采用獨立的、分散式電源供電方式。各分散式電源的運行方式各不相同，其可靠性也各不相同，現(xiàn)有方式可能造成因部分電源的可靠性差，造成整體城市軌道系統(tǒng)出現(xiàn)問題。軌道交通站臺屬于一級負荷，提高電源供電的可靠性是應(yīng)用方面的主要問題之一。
另外，城市軌道交通通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)，在設(shè)計和現(xiàn)場設(shè)備中通常應(yīng)用在線式UPS供電，UPS經(jīng)過整流與逆變雙變換方式供電，其雙變換電能消耗達負載總功耗的5％以上，以UPS帶50KW負載為例，UPS將有2.5KW的損耗，每年的耗電總量達2.2萬度電以上。如何提高電源節(jié)能運行與提高效率是人們急于解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供的一種軌道交通集中式節(jié)能交流電源系統(tǒng)，按照設(shè)備對于電源要求的不同，設(shè)計不同的供電方式，給城市軌道交通供電系統(tǒng)不同的負載供電，實現(xiàn)供電的可靠性和節(jié)能的目的。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種城市軌道交通集中式節(jié)能交流電源系統(tǒng)，包括主電AC1、備電AC2，輸入斷路器QFA、QFB，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS，蓄電池GB、二極管FD、高頻開關(guān)電源模塊SPM、隔離變壓器T、不間斷交流模塊1、快速切換應(yīng)急模塊2、輸出斷路器QF1、QF2、負載3。
所述主電AC1、備電AC2分別通過第一輸入斷路器QFA、第二輸入斷路器QFB與雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS連接，所述蓄電池GB依次通過高頻開關(guān)電源模塊SPM與二極管FD陽極連接，所述雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS分別連接高頻開關(guān)電源模塊SPM和隔離變壓器T，所述二極管FD陰極依次連接不間斷交流模塊1、快速切換應(yīng)急模塊2，所述隔離變壓器T分別與不間斷交流模塊1、快速切換應(yīng)急模塊2連接，所述不間斷交流模塊1和所述快速切換應(yīng)急模塊2分別通過隔離變壓器T與第一輸出斷路器QF1、第二輸出斷路器QF2相連，所述第一輸出斷路器QF1和所述第二輸出斷路器QF2分別與負載3連接。
不間斷交流模塊1包括整流器U、逆變器UI、靜態(tài)開關(guān)STS；快速切換應(yīng)急模塊2包括逆變器UI、靜態(tài)開關(guān)STS；負載3包括城市軌道交通專用通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和安檢系統(tǒng)。
所述不間斷交流模塊中整流器U通過逆變器UI連接在一個靜態(tài)開關(guān)STS上，其中，另一個靜態(tài)開關(guān)STS與整流器U、逆變器UI、靜態(tài)開關(guān)STS并聯(lián)；所述逆變器UI與一個靜態(tài)開關(guān)STS相連,所述的一個靜態(tài)開關(guān)STS通過另一靜態(tài)開關(guān)STS與隔離變壓器T相連。所述多個不間斷交流模塊和所述多個快速切換應(yīng)急模塊分別通過多個隔離變壓器T與第一輸出斷路器QF1、第二輸出斷路器QF2連接。
其中，城市軌道交通專用通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)等對于電源要求較高，采用所述不間斷電源方式供電；對于門禁系統(tǒng)、在自動售檢票、火災(zāi)自動報警和安檢系統(tǒng)采用切換時間小于5ms的所述應(yīng)急電源方式供電。
當兩路市電都正常時，所述系統(tǒng)由主電AC1供電，所述主電AC1通過輸入斷路器QFA連接到雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS，所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS分路供電，第一路經(jīng)高頻開關(guān)電源模塊SPM給蓄電池GB充電；第二路經(jīng)隔離變壓器T，通過多組不間斷交流模塊中整流器U成直流電，經(jīng)逆變器UI變換成交流電后通過連接的靜態(tài)開關(guān)STS輸出，所述的靜態(tài)開關(guān)STS通過隔離變壓器T連接到第一輸出斷路器QF1上；第三路經(jīng)隔離變壓器T，通過多組快速切換應(yīng)急模塊中靜態(tài)開關(guān)STS，所述的靜態(tài)開關(guān)STS通過隔離變壓器T連接到第二輸出斷路器QF2。
當主電AC1斷電時，切換至備電AC2供電，整個系統(tǒng)仍然按照主電正常狀態(tài)時運行。切換過程中，系統(tǒng)輸入端因雙電源切換裝置切換動作，將有切換間斷時間，但是，由于在直流側(cè)蓄電池GB和整流器U整流輸出之間無間斷的切換方式，不會產(chǎn)生交流輸出的中斷。
當主電AC1、備電AC2都斷電時，所述系統(tǒng)由所述蓄電池GB供電，所述蓄電池GB經(jīng)二極管FD分路供電，一路連接多組不間斷交流模塊中的整流器U成直流電，再經(jīng)逆變器UI變換成交流電后通過連接的靜態(tài)開關(guān)STS輸出，所述的靜態(tài)開關(guān)STS通過隔離變壓器T連接到第一輸出斷路器QF1上；另一路連接多組快速切換應(yīng)急模塊中的逆變器UI變換成交流電，所述的逆變器UI通過靜態(tài)開關(guān)STS與隔離變壓器T相連，所述隔離變壓器T再與第二輸出斷路器QF2相連。
本發(fā)明的有益效果：城市軌道交通集中式節(jié)能交流電源系統(tǒng)是將各自獨立的電源系統(tǒng)進行系統(tǒng)化的整合，形成集中與節(jié)能的電源供電方式。這種方式有以下優(yōu)點：
(1)通過對各系統(tǒng)電源的整合,節(jié)省機房的建筑面積，可以降低整體電源系統(tǒng)的成本；
(2)統(tǒng)一電源設(shè)備的型號，便于設(shè)備的集中采購；
(3)從供電可靠性角度而言，集中配置，減少整體的電源數(shù)量，提高設(shè)備可靠性；
(4)采用集中監(jiān)控與集中管理方式，可以提高運營維護人員的工作效率,減輕勞動強度；
(5)按照設(shè)備對于電源要求的不同，設(shè)計不同的供電方式，不僅能夠保證設(shè)備正常運行，而且具有節(jié)能的特點。
附圖說明
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1為本發(fā)明一種城市軌道交通集中式節(jié)能交流電源系統(tǒng)主電路圖。
具體實施方式
圖1是一種城市軌道交通集中式節(jié)能交流電源系統(tǒng)，包括主電AC1、備電AC2、第一輸入斷路器QFA、第二輸入斷路器QFB、雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS、蓄電池GB、二極管FD、高頻開關(guān)電源模塊SPM、隔離變壓器T、不間斷交流模塊1、快速切換應(yīng)急模塊2、輸出斷路器QF1、QF2、負載3。
所述主電AC1、備電AC2分別通過第一輸入斷路器QFA、第二輸入斷路器QFB與雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS的相連，所述雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS的另一端分別與高頻開關(guān)電源模塊SPM、多個隔離變壓器T相連；所述多個隔離變壓器T分別連接多個不間斷交流模塊1、快速切換應(yīng)急模塊2；所述不間斷交流模塊1包括整流器U、逆變器UI、兩個靜態(tài)開關(guān)STS，所述整流器U通過逆變器UI連接在一個靜態(tài)開關(guān)STS上，其中，另一個靜態(tài)開關(guān)STS與整流器U、逆變器UI、靜態(tài)開關(guān)STS并聯(lián)；所述快速切換應(yīng)急模塊2包括逆變器UI、兩個靜態(tài)開關(guān)STS，所述逆變器UI與一個靜態(tài)開關(guān)STS相連,所述的一個靜態(tài)開關(guān)STS通過另一靜態(tài)開關(guān)STS與隔離變壓器T相連。所述多個不間斷交流模塊1和所述多個快速切換應(yīng)急模塊2分別通過多個隔離變壓器T與第一輸出斷路器QF1、第二輸出斷路器QF2連接；所述蓄電池GB與高頻開關(guān)電源模塊SPM相連，再與二極管FD的陽極相連，所述二極管FD的陰極依次與多個不間斷交流模塊1中的整流器U和逆變器UI之間的節(jié)點相連，再依次與多個快速切換應(yīng)急模塊2中的逆變器UI相連。
兩路市電都正常時，整個系統(tǒng)由主電AC1供電，主電AC1通過輸入斷路器QFA連接到雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS，所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS分路供電，第一路經(jīng)高頻開關(guān)電源模塊SPM給蓄電池GB充電；第二路經(jīng)隔離變壓器T，通過多組不間斷交流模塊中整流器U成直流電，經(jīng)逆變器UI變換成交流電后通過連接的靜態(tài)開關(guān)STS輸出，所述的靜態(tài)開關(guān)STS通過隔離變壓器T連接到第一輸出斷路器QF1上，通過第一輸出斷路器QF1給城市軌道交通專用通信系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)供電；第三路經(jīng)隔離變壓器T，通過多組快速切換應(yīng)急模塊中靜態(tài)開關(guān)STS，所述的靜態(tài)開關(guān)STS通過隔離變壓器T連接到第二輸出斷路器QF2，通過第二輸出斷路器QF2給門禁系統(tǒng)、自動售檢票、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和安檢系統(tǒng)供電。
當主電AC1斷電時，切換至備電AC2供電，整個系統(tǒng)仍然按照主電正常狀態(tài)時運行。切換過程中，系統(tǒng)輸入端因雙電源切換裝置切換動作，將有切換間斷時間，但是，由于在直流側(cè)蓄電池GB和整流器U整流輸出之間無間斷的切換方式，不會產(chǎn)生交流輸出的中斷。
當主電AC1、備電AC2都斷電時，整個系統(tǒng)由蓄電池GB供電，蓄電池GB經(jīng)二極管FD分路供電，一路連接多個不間斷交流模塊1中的整流器U成直流電，再經(jīng)逆變器UI變換成交流電后通過連接的靜態(tài)開關(guān)STS輸出，所述的靜態(tài)開關(guān)STS通過隔離變壓器T連接到第一輸出斷路器QF1上,通過第一輸出斷路器QF1給城市軌道交通專用通信系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)供電；另一路連接多個快速切換應(yīng)急模塊2中的逆變器UI變換成交流電，所述的逆變器UI通過靜態(tài)開關(guān)STS與隔離變壓器T相連，最后通過輸出斷路器QF2給門禁系統(tǒng)、自動售檢票、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和安檢系統(tǒng)供電。
當雙電源兩路市電都正常或只有一路市電正常，且不間斷交流模塊中整流器U/逆變器UI或快速切換應(yīng)急模塊中逆變器UI發(fā)生故障時，電源經(jīng)隔離變壓器T連接到不間斷交流模塊或快速切換應(yīng)急模塊中靜態(tài)開關(guān)STS，再通過隔離變壓器T為負載供電；當某一個不間斷交流模塊1或快速切換應(yīng)急模塊2發(fā)生故障，其他的模塊正常運行，則故障模塊退出運行；其他的模塊承擔系統(tǒng)全部負載運行；如果過載則自動切換到靜態(tài)旁路，切換靜態(tài)旁路的切換時間應(yīng)該滿足負載對于電源切換時間的要求。
當雙電源兩路市電都斷電時，且不間斷交流模塊1或快速切換應(yīng)急模塊2中逆變器UI發(fā)生故障，則蓄電池GB通過二極管FD與不間斷交流模塊1和快速切換應(yīng)急模塊2中靜態(tài)開關(guān)STS連接，再通過隔離變壓器T給負載供電；當某一個不間斷交流模塊1或快速切換應(yīng)急模塊2發(fā)生故障，正常的模塊將按照蓄電池輸入模式運行。
以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。