淺析UPS系統在電力調度中的應用

吳樹鴻

（佛山供電局，廣東 佛山 528000）

隨著電力系統的快速發展，調度自動化系統在保證電力系統安全、可靠和經濟運行中發揮著重要作用，但由于自動化系統十分龐大，軟硬件結構和功能復雜，且使用的計算機及通信設備數量繁多，調度自動化系統在運行的過程中容易導致異常情況的出現。UPS在線監控作為電力調度自動化系統的重要組成部分，如何連續監控UPS運行情況，保證其良好運行狀態顯得非常重要。

1 UPS在線監控的可行性

維護人員一般采用以下兩種方式對UPS各項指標參數進行監控：

1.1 通過UPS主機的EMI系統液晶面板檢查交流市

電輸入、旁路輸入、蓄電池輸入及各相負載情況等各類特性參數；通過檢查歷史事項查看UPS運行過程中出現的各類告警，了解UPS運行情況。這種UPS監控方式需要維護人員每天定期對UPS多次巡視。

1.2 在PC（計算機）上安裝專用UPS后臺監控軟件

通過PC串口與UPS監控板串口連接，利用PC對UPS運行情況進行監控。這種UPS監控方式存在以下問題：后臺監控軟件出錯不響應或PC死機時不易被維護人員發現；UPS故障時PC沒有聲光報警，UPS故障易被運行維護人員忽略，導致UPS故障無法得到及時的處理，造成故障處理滯后。

由此可見，原有UPS監控方式都需要運行維護人員定期巡視，對人的依賴性較高，沒有人員值班時不能及時發現問題。尤其當UPS電源安裝在離機房距離較遠的獨立房間時，UPS發生故障不能及時發現及處理，將造成電網調度自動化系統失去電力供應以致系統全停，嚴重影響電網運行安全。

2 UPS在線監控的實現過程

iTrustUL33不間斷電源主要由整流模塊和逆變模塊組成的交—直—交轉換回路、由反向并聯的可控硅組成的旁路靜態開關、維修空開、輸入輸出空開、輸出隔離變壓器和逆變靜態開關、蓄電池組等組成。逆變器、整流器等智能采集設備具有數據采集、控制和邏輯組合作用，與監控單元進行通信，將遙信、遙測數據傳送至監控單元。不間斷電源系統采用 2臺容量30kVA的UPS并機運行模式，通信主機周期性地采集自己本機和備機的監控模塊設備傳來的各種信息，通過通信接口實現與后臺通信功能，完成監控模塊和后臺主站之間的遙信、遙測及各類數據的傳送。

2.1 接線方式

艾默生 iTrustUL33UPS監控板 ULW2L61U2提供了 RS－485、RS－232、MODEM等幾種后臺通信方式。經比較分析，采用RS－232接口接入前置通信服務器終端這種簡單、直接的通信方式，把UPS當做一個終端RTU裝置接入自動化系統前置采集網，通過前置主機與主干網交換機連接，實現UPS與電網調度自動化系統信息交互。

UPS安裝地點與電網調度自動化系統機房距離較遠，超過50 m，RS－232串口通信方式無法滿足大于15 m距離的信號傳輸。為了解決長距離通信要求，我們在 UPS監控板 RS－232串口與自動化系統前置通信終端服務器之間接入一對MODEL232D/3型串口距離延長器。該裝置利用電流環技術結合光電隔離原理，通過232/422轉換，通信距離可延長1 km，滿足長距離通信的要求。延長器透過光電耦合器將電子信號轉換成光，到了另一端再將光轉換回電子信號。在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路進行隔離，能有效地抑制系統噪聲，消除接地回路的干擾，具備靜電保護、浪涌保護功能，增強抗干擾能力。

UPS接入調度自動化系統接線圖，見圖1。

圖1 UPS接入調度自動化系統接線圖

2.2 UPS數據的采集

UPS信息傳輸方式為異步方式，數據傳輸速率為4 800 B/s。UPS信息接入調度自動化系統前置采集網，由前置主機完成數據采集和規約轉換、傳送信息的校驗等。前置主機與UPS進行通信采用專用的三進三出問答式UPS通信協議，由前置主機循環地召喚UPS遙信遙測數據，實現UPS遙信遙測信息的采集。

UPS通信協議傳送模擬量量化數據采用浮點數形式，為了傳輸的靈活性，將整個模擬量分成6個模擬幀傳送，分別為電總標準模擬量幀1個（交流輸入、輸出各相電壓、電流，直流輸入電壓等參數以及用戶自定義遙測內容）；廠家擴展模擬量幀5個（各相輸出有功功率、視在功率、負載百分比、電池剩余后備時間等參數）。

UPS通信協議傳送遙信數據采用字符型數據形式。所有遙信數據分成4個幀進行傳送，包括開關狀態幀1個、電總標準告警幀1個和廠家自定義告警幀2個（開關狀態包括供電方式、開機/關機、電池均充/浮充等信息；告警狀態包括UPS同步/不同步、旁路情況、蓄電池總電壓狀態等信息）。

UPS通信協議傳送遙信位置的報文與調度自動化系統常用的101問答式協議報文不同，101問答式協議一般用1個字節00H、01H傳送遙信位置，“01H”表示遙信合或動作，“00H”表示遙信分或恢復。UPS協議卻采用多種報文表示遙信的多種狀態（如其中“供電方式”則有01H、02H、E9H3種狀態，狀態字節描述為：01H，UPS供電；02H，旁路供電；E9H，均不供電）。

2.3 UPS數據的處理

將UPS當作獨立廠站進行數據庫建模。

UPS遙信參數定義：調度自動化系統將UPS開關狀態及告警狀態均定義為遙信參數，并設置遙信變位告警及統計功能。由于UPS協議傳送的遙信狀態具有多種報文形式，因此我們定義數據庫參數時，將多種形式遙信狀態設置對應多個采集遙信點。如供電方式有UPS供電、旁路供電、均不供電3種狀態（01H、02H、E9H），則在數據庫采集遙信量中將供電方式設為3個遙信點。設置遙信1為UPS供電；遙信2為旁路供電；遙信3為均不供電。當前置系統收到01H遙信變位報文時，遙信1UPS供電動作；當前置系統收到02H遙信報文時，遙信2旁路供電動作；當前置系統收到E9H報文時，遙信3均不供電動作。

UPS遙測參數定義：調度自動化系統將UPS模擬量化數據定義為遙測參數，按UPS協議發送參數的順序設置采集遙測點，且對重要遙測設置相應限值；并設置存儲功能，使遙測值按設定的時間存入歷史數據庫。

報警方法及管理：當自動化系統收到UPS遙信參數變位的報文或模擬量變化超過限值后，人機界面的圖形光字牌不停閃爍告警，并彈出文字報警信息及發出語音提醒值班人員；當自動化系統捕捉到告警信息后，按照既定的程序進行組合打包，通過GPRS將告警發送到指定的號碼或短信平臺，用戶確認后完成一個信息的通知流程，若沒有確認系統將定時發送該信息，使維護人員在第一時間掌握UPS電源的運行情況。

3 結束語

調度自動化系統可將各種報警信息存入歷史數據庫。同時遙測參數也按設定的時間存入歷史數據庫，以方便查詢。系統還可進行日、月、年報警及遙測最大值、最小值等統計，使維護人員對UPS歷史運行情況有比較直觀的了解。

1 王騰翔.淺談電力調度自動化系統的安全運行［J］.北京電力高等專科學校學報（自然科學版），2010（11）