所谓整合电源就是将原来各自独立配置的不间断电源系统进行整合，集中维护、集中管理，在提高后备供电源系统可靠性的同时减少投资，“整合电源”也可以称其为“一体化电源”。

随着电力系统自动化程度的日益提高，发电厂、变电站、工矿企业和轨道交通等用电系统的各种弱电设备种类日益繁多、系统日益庞大、智能化程度日益提高，先进的电子智能设备大量依赖于高性能、高可靠性的供电电源。为了保证系统的可靠运行，需要配备大量的不间断电源设备，以保证在交流电网发生故障失电时，为这些智能设备提供稳定可靠的后备电源。

以往后备电源的解决方案是在各个智能设备前各自独立配置UPS、逆变器和EPS等不间断电源系统，但是在实际运行中由于蓄电池组很难得到充分的维护，当蓄电池组容量不足或损坏时很难被发现，致使不间断电源系统后备时间不足或根本无后备时间，最终导致智能设备失电事故。另外这种解决方案除了可靠性低以外，还存在重复投资、难以维护和占地面积大等缺点。

为了克服分布式后备电源系统的缺点，烟台东方电子玉麟电气有限公司结合用户现场需求提出了“整合电源”的设计理念，所谓整合电源就是将原来各自独立配置的不间断电源系统进行整合，集中维护、集中管理，在提高后备供电源系统可靠性的同时减少投资，“整合电源”也可以称其为“一体化电源”。

整合电源的整合范围

1.蓄电池容量整合

蓄电池容量整合是将各个专业用到的UPS、逆变器等蓄电池的容量经过计算后统一整合，设置在直流系统侧，常规UPS和常规逆变器用电力专用UPS和电力专用逆变器替代，电力专用UPS和电力专用逆变器仍然就近安装在各个专业的负载侧，但不再配备蓄电池（蓄电池已经整合到直流屏侧）。

2.蓄电池容量及后备电源整体整合

蓄电池容量及后备电源整体整合是将各个专业用到的UPS、逆变器等蓄电池的容量经过计算后统一整合，设置在直流系统侧；同时将各个专业的UPS、逆变器容量整合计算出一个总体容量，采用1+1备份方式在直流电源室设置电力专用UPS、电力专用逆变器与直流屏一起统一管理和维护。

3. UPS或逆变器单独整合

UPS或逆变器单独整合是指将各个专业用到的UPS、逆变器等蓄电池的容量和不间断电源容量经过计算后统一整合，采用1台大功率的UPS或逆变器给各个专业供电。

这种整合方案虽然也将UPS或逆变器及其蓄电池组进行了整合，但是没有将直流电源侧的蓄电池进行一起整合，存在重复投资源，不利于解决蓄电池维护中的问题。同时会对UPS的可靠性提出更高要求，不利于提高后备电源系统的可靠性，因此不推荐此方案。

整合电源的应用情况

由于整合电源具有其独特的优越性，所以目前已在发电厂、变电站和工矿企业的后备电源系统中得到了广泛应用，并且已经积累了大量的成功经验。

1.变电站整合电源

变电站的整合电源通常称之为“一体化电源”，即将各个专业用到的UPS、逆变器等蓄电池的容量经过计算后统一整合，设置在直流系统（直流操作电源）侧，同时将各个专业的UPS、逆变器容量整合计算出一个总体容量，采用N+1备份方式在直流电主控室设置电力专用UPS、电力专用逆变器与直流屏一起统一管理和维护。

图1  变电站整合电源系统

图1为烟台东方电子玉麟电气有限公司自主研发和生产的变电站整合电源系统。其中智能监控单元、高频开关电源模块、直流屏柜由烟台东方电子玉麟电气有限公司生产，屏柜内交流回路选用ABB公司生产的S250系列产品微型断路器、直流回路可选用ABB公司生产的S1N系列塑壳断路器或S260UC系列微型断路器。

2.发电厂整合电源

发电厂电源整合系统与变电站整合电源系统基本相同，即将“蓄电池容量及后备电源整体整合到直流系统侧”采用电力专用UPS、电力专用逆变器与直流屏一起统一管理和维护的模式。

图2  发电厂整合电源系统

图2为烟台东方电子玉麟电气有限公司自主研发和生产的发电厂整合电源系统。

3.工矿企业整合电源

工矿企业整合电源与变电站整合电源基本一致，同样属于“一体化电源”的范畴，与变电站整合电源系统相比，整合程度更高，除了电力专用UPS、电力专用逆变器、通信电源、事故照明切换箱外有时还会将交流配电单元整合在其中。

4.轨道交通整合电源

轨道交通系统整合电源与发电厂、变电站和工矿企业相比起步较晚，目前还处于探索性实践阶段，但是由于整合电源在发电厂、变电站和工矿企业的应用中显现出了独特的优越性，所以整合电源的先进经验已经逐渐为大多数轨道交通系统的用户和设计单位吸收和认可。

在北京地铁机场线奥运工程中就首次开创性地采用了烟台东方电子玉麟电气有限公司生产的整合电源系统，该系统附加了分级切载和远程控制功能。分级切载的控制器、高频开关电源模块、直流屏柜由烟台东方电子玉麟电气有限公司根据工程实际需要自主研发和生产。控制继电器、塑壳断路器、电动操作机构等远程控制的执行元件经过测试和对比全部采用ABB公司产品。

该整合电源系统目前已经调试完毕，经过测试，各种性能均满足或优于设计要求，该系统于2008年奥运会前正式投入运行。

图3  地铁车站电源整合系统示意图

整合电源在轨道交通系统中的应用

 城市轨道交通系统智能设备供电电源的特点：

1)在供电系统发生故障失电时，还需要配备应急后备供电电源，在一定时间内为这些智能设备提供应急处理用电。

2)不同种类的智能设备要求的后备供电时间不同。

整合电源的工程实践方案

将所有弱电系统的蓄电池全部整合到一起，由智能型直流电源系统对蓄电池进行充电和管理；为提高可靠性，配置两组蓄电池和两套独立的充电机。两套系统通过二极管为所有直流220V负荷供电；在弱电设备侧根据需要分别配置逆变器或直流变换器，提供设备需要的电源。

地铁车站电源整合系统示意图如图3所示。地铁车站电源整合系统运行方式为：

（1）直流系统由低压动照专业提供两路独立的三相AC380V输入电源，两路交流进线电源互为备用，并设置进线电源切换装置。直流系统设置两套充电装置和两组蓄电池并列运行，当一套充电装置和一组蓄电池维护时，另一套充电装置和一组蓄电池能进行正常负荷供电，并能保证在事故状态下，满足所有系统后备电源总容量的60％以上的供电要求。

（2）两路交流进线电源正常供电时，充电装置对蓄电池组进行充电或浮充电，并对经常性负荷提供直流电源。当负荷容量大于充电装置的额定容量，同时蓄电池处于输出电流状态，则监控单元开始计时各弱电系统的用电时间，设定的后备时间到监控单元发出(或接收后再转发)控制指令，该指令驱动中间继电器控制相应断路器操作机构切掉相应负载时。

（3）两路交流进线电源全失电时，由蓄电池向各弱电系统提供后备电源，则监控单元开始计时各弱电系统的用电时间，设定的后备时间则到监控单元发出(或接收后再转发)控制指令，该指令驱动中间继电器控制相应断路器操作机构切掉相应负载时。

（4）馈电开关切掉负载后，如果本系统交流进线恢复正常供电，并且蓄电池电压在正常范围内，则监控单元发出(或接收后再转发)控制指令，该指令驱动中间继电器控制相应断路器操作机构，按照负载后备时间由长到短顺序逐个自动合上馈电开关。

（5）如果蓄电池电压达到放电终止电压，则监控单元发出(或接收后再转发)控制指令，该指令驱动中间继电器控制相应断路器操作机构将所有馈电开关分闸。

（6）为避免因监控单元的误信号造成设备意外断电，所有监控单元的控制信号的指令将由上位机进行确认，若在规定的时间内上位机无反馈信号，则将按原设定的动作进行。

（7）为防止事故扩大对过负荷导致的负载切除要求只能手动恢复。

分级切载控制：交流供电正常时，当负荷容量大于充电装置的额定容量或交流电停电时，蓄电池处于输出电流状态，则开始计时各弱电系统的用电时间，按照不同后备时间顺序切掉负载，分级切载控制过程如下：

1)由监控单元在线监视系统的当前信息，包括交流电压、各模块输出电流、直流输出电流和蓄电池电流等，并根据负荷要求的供电时间将负荷分为I级（4h）、II级（2h）、III级（1h）、IV级（0.5h）和V级（0.25h）。

2)当监控单元检测到交流停电或负荷容量大于充电装置的额定容量后，将自动进入分级切载控制程序。

地铁交通系统整合电源分级切载功能是整个系统中的重要功能之一，其关键器件是分级切换控制器和带有电动操作机构的执行断路器。在北京地铁整合电源系统中为了提高系统的可靠性，分级切换控制器采用烟台东方电子玉麟电气有限公司自主研发和生产的DF0241系列控制器，控制继电器采用ABB公司生产的BC6-30-01系列产品，塑壳断路器采用ABB公司生产的S1N、S2N系列产品，电动操作机构采用ABB公司生产的S1N、S2N系列配套电动操作机构。

烟台东方电子玉麟电气有限公司自主研发、设计和生产的国内首批轨道交通用整合电源系统，已经在北京地铁和机场得到应用。图4为整合电源系统主要部分图示。

图4  整合电源系统主要部分图示

总结

为优化组合并合理利用后备电源系统资源，烟台东方电子玉麟电气有限公司在直流操作电源系统中，集成电力专用UPS、电力专用逆变器等不间断电源设备，在提供直流电操作电源和控制电源的同时，又提供后台机用交流电源和通信设备用48V通信电源。有效降低了电源系统的维护工作量和投资成本，该电源系统采用基于现代微机、光电和通信技术变“分布式电源系统”为“整合电源系统”，其最大的特点是集成整合、大量节省设备占地面积，减少基建投资，整合电源系统设备成套性更高、操作更简单、保护性能更好、运行更加安全可靠。