轨道交通模块化应急照明电源EPS电源技术特点及应用前景

1、模块化EPS的组成

模块化EPS由充电模块、逆变模块、STS静态转换开关、主监控、馈线等部件组成。充电模块和逆变模块 采用高频、模块化、热拔插结构，实现模块之间的互为备用和在线维护。

2、模块化EPS的优点

1）极高的可靠性

提高可靠性的备份方案有多种形式，如单机1+1备份，多机备份，模块化N+1备份等。在这些方案中，单机1+1备份、多机备份的方案由于成本高、维护复杂，未获得大规模推广。模块化N+1备份的方式，是将原来单机系统容量分散为几个模块承担，外观上与单机系统一样，其个别模块的故障不影响整个系统，因此，这种系统的可靠性大幅提高，并且，这种系统的成本接近单机系统，但比1+1、多机系统价廉，因此获得推广。模块化EPS系统由充电模块、逆变模块、切换装置、监控系统、蓄电池组、馈电系统等部分组成，充电模块及逆变模块都是模块化设计，理论计算、实际运行的经验，充分证明，模块组成的系统，比单一系统具有更高可靠性。

2）BMS电池管理系统

在轨道交通应急电源里，电池成本大概占EPS总成本50%左右，由于平时轨道交通供电可靠性很高，从而极易疏 忽对电池的维护。最终导致几年后电池极板钝化，关键时候停电放不出足够的电。目前轨道交通领域里模块化EPS系统，标准配置了智能BMS系统，自动进行电池管理，有力保障了电池的使用寿命。精细的BMS电池管理，可管理到单节电池。电池管理控制序列可编程，无需人工巡查。预留电池放电接口，采用有源逆变到电网对电池进行核对检测，不需要人工守候。实测电池放电能力在5～10年后仍达到90%以上。

3）配置专家维护帮助系统，实现在线维护

模块化EPS配置专家帮助系统，可以主动上报故障部位，由用户自己维护。模块化EPS电源系统逆变器及充电模块可带电热拔插，在线维护、检修十分方便，更换一个模块只需1分钟，在运行过程中，一个模块出现故障，这时，该模块自动退出系统，系统继续供电。操作人员在不停机的情况下，只需简单拔下故障模块，换上正常的模块，维护工作即完成。对维护人员无需特别的专业技能要求，更换的模块无需现场维修。降低了运营维护成本。在设备故障时，主监控里专家帮助系统告警，故障处理光字牌提示，主监控屏幕上相应单元应闪烁，提示该模块故障，当故障时，故障处理专家帮助系统告警，光字牌闪烁，操作人员点击相应光字牌进入详细处理流程，并将历史故障记录。

4）智能监控系统

主监控采用10寸大屏幕工业级触摸屏工控机，无需专业知识就可操作。整个监控系统采用分布式结构，由主监控、交流监控、直流监控、开关量监控、电池巡检监控、STS静态切换等单元组成，所有数据汇总到主监控上来，同时主监控中包含一套蓄电池管理软件，可以精确对电池进行管理，主监控操作界面是图形化操作界面，方便运营维护。

5）模块N+1冗余备份

模块化EPS原理框图如图1，交流输入同时接入到并联工作的充电模块，输出直流给电池进行管理，同时输入到并联故障的EPS模块1、EPS模块2和EPS模块3，提供待机能源。系统由EPS模块1、EPS模块2和EPS模块3三台模块并联输出供电，并联EPS输出再通过STS高速静态双路切换模块输出到负载。模块化方式可以非常方便的实现并机备份冗余，系统的可靠性大大提高，也方便扩容。

图1 模块化EPS原理框图

6）负荷分担

模块化EPS的模块间自主均流，负荷由各模块平均分配，比如：一个由二个模块组成的EPS电源系统，该系统中每个模块只负责1／2的负荷，对提高系统可靠性大有好处。

7）带载能力强

轨道交通模块化应急电源系统（EPS)的带载能力是模块功率的叠加，在实际运行中，由于模块化EPS是并联运行，可承受的功率是EPS模块的输出功率乘模块的总数。比如：某一站需要EPS的容量是5KVA，模块化EPS是采用2台5KVA的模块并联，系统带载能力是10KVA。

8）无单点故障

轨道交通模块化EPS系统无单点故障，系统中的逆变器模块完全自主并联工作，每个模块都是一个完整的EPS，没有任何公共部件，无单点故障。

结语：模块化应急电源系统是传统单机应急电源系统一个升级版的应急电源系统，它解 决了用户最关心的几个问题，第一、蓄电池定期自动维护，有效延长蓄电池使用寿命，第二、所有模块应急电源系统从充电模块到逆变器都是模块化N+1设计，整条地铁运行维护及其方便，整条地铁线备几台模块就可以了，第三、模块化应急电源系统整个转换效率非常高，达到96%，整个系统热损耗很小，可以说是一个绿色环保的电源系统。随着大规模的应用和个性化需求的满足，模块化EPS已在轨道交通等项目中广泛应用，正成为一种取代传统EPS的首选应急电源产品。

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