電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電方案的可靠性研究

韋海

（廣西天瑞數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)有限公司，廣西 柳州 545000）

現(xiàn)階段，科技水平不斷提高，企業(yè)也積極推廣自動(dòng)化技術(shù)手段，構(gòu)建自動(dòng)化系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供強(qiáng)有力保障。充分發(fā)揮電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電系統(tǒng)的價(jià)值，促使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行水平得到顯著提高，創(chuàng)造更多的效益。

1 電力自動(dòng)化系統(tǒng)UPS的概述

從構(gòu)建的電力系統(tǒng)分析，使用的UPS起到保障供電連續(xù)性和穩(wěn)定性以及可靠性的作用，有著重要的意義。在功能層面能夠消除電網(wǎng)干擾，同時(shí)保障電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。目前，UPS的應(yīng)用較為廣泛，為企業(yè)和其他用電領(lǐng)域，都提供了有力的支持與保障，促使系統(tǒng)運(yùn)行水平得到提高。

2 電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電方案的實(shí)例分析

2.1 案例概述

以某220kVA供電系統(tǒng)為例，負(fù)荷水平為一級(jí)負(fù)荷。現(xiàn)按照常用的供電方案，采取定量分析求解的方法，判斷方案的可靠性，表1為3種UPS供電模塊的可靠性參數(shù)情況。

表1 供電方案的配置參數(shù)

2.2 供電模式的分析

從使用的供電方案分析，單機(jī)在線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；雙機(jī)備用具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)；多機(jī)并聯(lián)具有結(jié)構(gòu)清晰和造價(jià)高的特點(diǎn)。其中，單機(jī)在線供電模式的應(yīng)用，處于電力系統(tǒng)中，如果輸入母線和UPS電源都處于正常狀態(tài)，則UPS電源為充電狀態(tài)，并且對(duì)負(fù)載供電。如果UPS電源產(chǎn)生故障，那么負(fù)載利用母線供電。如果UPS電源正常，輸入母線出現(xiàn)故障時(shí)，那么負(fù)載將會(huì)由UPS電源供電。采用雙機(jī)備用供電模式，處于電力系統(tǒng)狀態(tài)下，配置2塊UPS電源，如果輸入母線和UPS1與UPS2電源都可以正常運(yùn)行，而兩個(gè)電源全部為充電狀態(tài)，可以對(duì)負(fù)載供電。如果UPS1出現(xiàn)運(yùn)行故障，則利用UPS2進(jìn)行供電，相反也是同理。如果兩者均出現(xiàn)故障，則利用輸入母線來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載供電。采用多機(jī)并聯(lián)供電方案，具有高可靠性的特點(diǎn)，方便后期維護(hù)，不過(guò)前期建造的成本很高。

2.3 可靠性分析方法

從可靠性分析方案設(shè)計(jì)中，考慮到UPS為電力系統(tǒng)的主要組成分析，并且為電子設(shè)備。在進(jìn)行系統(tǒng)方案可靠性分析時(shí)，可以運(yùn)用電子設(shè)備的可靠性分析技術(shù)，重點(diǎn)分析供電能力，選擇相應(yīng)的指標(biāo)，開展供電方案的可靠性分析。此次選擇失效率（λ）指標(biāo)、TMTTF和TMTTR故障平均時(shí)間指標(biāo)、UPS作為可修復(fù)系統(tǒng)，失效頻率設(shè)置為F，可用率為（A），A=TMTTF/（TMTTF+TMTTR）。運(yùn)用最小割集法，進(jìn)行可靠性求解分析。

2.4 可靠性求解

通過(guò)分析供電方案，獲得UPS故障樹，圖1為雙機(jī)備用故障樹。實(shí)際分析時(shí)，使用最小割集法，開展可靠性定量分析求解，獲得UPS供電方案的綜合可靠性性能，結(jié)果如下：①供電方案1。λ×106/h-1為1.515；TMTTR/H為8.55；A為99.7%；②λ×106/h-1為1.212；TMTTR/H為6.97；A為99.9%；③λ×106/h-1為1.36701；TMTTR/H為7.26；A為99.9%。

圖1 雙機(jī)備用故障樹

3 電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電可靠性的優(yōu)化策略

3.1 UPS的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，無(wú)人值守變電站全面建設(shè)并且逐步投入運(yùn)行，配電線路與電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，同時(shí)復(fù)雜度不斷提高。在電網(wǎng)運(yùn)行中自動(dòng)化技術(shù)手段的日益廣泛，促使運(yùn)行水平不斷提高[1]。其中，配電網(wǎng)自動(dòng)化管控成為主要方式與模式。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要構(gòu)建先進(jìn)水平較高的調(diào)度系統(tǒng)以及調(diào)度模式。為保障主站系統(tǒng)安全與穩(wěn)定運(yùn)行的效果，需要做好施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控。采用UPS為功率控制技術(shù)，能夠獲得不錯(cuò)的成效，被廣泛的推廣應(yīng)用[2]。從電網(wǎng)運(yùn)行的角度來(lái)說(shuō)，常出現(xiàn)停電和雷電浪涌以及頻率振蕩等各類問題，若出現(xiàn)嚴(yán)重的情況，則將會(huì)帶來(lái)很大的不良影響，影響企業(yè)或者其他用電部門的正常運(yùn)行。基于此，為了能夠提高電能的質(zhì)量，需要做好電網(wǎng)中UPS的設(shè)計(jì)。利用UPS來(lái)解決電網(wǎng)建設(shè)的可靠性問題，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)的供電情況提供相應(yīng)的保障，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，為使用者提供更多的支持與幫助。此技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地解決大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中供電背景下的環(huán)境惡劣以及供電質(zhì)量差問題。日常運(yùn)行管理中需要構(gòu)建完善的管理體系和制度，通過(guò)定期檢查以及定期更換設(shè)備的方式來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，然而運(yùn)行維護(hù)工作量比較大且成本高，并且無(wú)法有效地控制設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，難以達(dá)到預(yù)防的效果，需要加以完善和優(yōu)化[3]。

3.2 UPS的優(yōu)化方案

從提高供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的角度來(lái)說(shuō)，需要制定完善的供電方案。一般來(lái)說(shuō)，整個(gè)UPS供電系統(tǒng)的組成，包括發(fā)電機(jī)模塊和輸入輸出某些模塊以及監(jiān)控電路模塊等。若想全面提升運(yùn)行的可靠性，需要圍繞蓄電池組和發(fā)電機(jī)以及可靠性指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的完善與優(yōu)化。以蓄電池組為例，其屬于UPS供電系統(tǒng)的重點(diǎn)模塊，工作時(shí)的狀態(tài)，主要為正常狀態(tài)和放電狀態(tài)以及失電狀態(tài)，同時(shí)還包括故障狀態(tài)以及檢修狀態(tài)[4]。從保證蓄電池組可靠性的角度來(lái)說(shuō)，運(yùn)用逆變法可以獲得蓄電池組平均無(wú)故障，工作時(shí)間以及故障平均修復(fù)時(shí)間的相關(guān)數(shù)值，之后結(jié)合電池組運(yùn)行的特性，獲得電池組的電池實(shí)時(shí)容量與充放電時(shí)間之間的關(guān)系。電池組從放電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到失電狀態(tài)的時(shí)間，則為電池組的實(shí)時(shí)容量除以恒定放電電流。對(duì)使用的裝置要做到優(yōu)選和高效維護(hù)，切實(shí)保障其性能達(dá)標(biāo)。對(duì)于使用的發(fā)電機(jī)起主要作用為UPS的輸入，同時(shí)能夠?yàn)閁PS充能。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)裝置的運(yùn)行狀態(tài)主要分為正常和故障以及檢修三個(gè)狀態(tài)[5]。在實(shí)際應(yīng)用中，需要做好可靠性的分析。根據(jù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，通過(guò)不斷地優(yōu)化和完善，提高發(fā)電機(jī)的應(yīng)用水平，促使UPS系統(tǒng)能夠高質(zhì)量地運(yùn)行，減少故障的發(fā)生。積極探索計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用模式，來(lái)提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制的水平，為UPS提供更高的支持，保障各個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的價(jià)值。在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，通過(guò)可靠性的分析，優(yōu)選適宜的供電方案，同時(shí)做好供電系統(tǒng)建設(shè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，提高運(yùn)行的能力水平，避免運(yùn)行故障的發(fā)生[6]。除此之外，在運(yùn)行環(huán)節(jié)需要積極地推廣應(yīng)用現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)技術(shù)，構(gòu)建高水平的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)裝置和線路以及其他情況指標(biāo)的有效監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握運(yùn)行的情況，提出優(yōu)化與改進(jìn)的措施，切實(shí)保障整個(gè)供電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，為使用者提供更好的服務(wù)。充分挖掘人力資源的價(jià)值，做好技術(shù)研究，提出優(yōu)化與完善的措施，促使供電系統(tǒng)的水平得到全面的提高，有效地發(fā)揮UPS的價(jià)值。做好日常的系統(tǒng)維護(hù)與管理，探索適宜的維護(hù)管理模式和方法，創(chuàng)造更多的效益與價(jià)值[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電可靠性，影響著系統(tǒng)價(jià)值的發(fā)揮與實(shí)現(xiàn)，必須做好全面嚴(yán)格的把控。文中結(jié)合實(shí)例，對(duì)電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電可靠性分析的流程和要點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)提出電力系統(tǒng)中UPS自動(dòng)化供電可靠性的優(yōu)化策略，共享給相關(guān)人員參考借鑒。通過(guò)搭建完善的管理系統(tǒng)，促使管理水平得到提高，保障UPS運(yùn)行的質(zhì)量。