電力系統不間斷電源方案研究

胡旭陽

（許繼保護自動化系統分公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

近年來，雖然智能化電網發展速度越來越快，但是配電自動化等配套用不間斷供電電源系統并沒有得到合理的配置，各專業工程人員選擇配套不間斷供電電源方案時存在著較大的難度[1]。為了促進智能電網系統工程的發展，新建以及改造工程項目在開展過程中應該合理選擇不間斷供電電源方案，注重提高各專業設備的運行效率，保障電網生產具有較高的安全性與穩定性[2]。

1 不間斷供電電源系統分類

通常情況下，不間斷供電電源系統的組成內容相對較多，包括整流單元與逆變單元等。現階段，供電電源系統是由各個單元集合成一個整體結構形式的一體化系統，依照運行模式可以分為后備式和在線式兩種[3,4]。其中后備供電模式具體如圖1所示，這一模式主要應用在設備對電源供電系統技術指標較低的場所。在市場正常供電時，繼電器觸點4和觸點5接通給蓄電池充電。而對于觸點1和觸點2來說，能夠接通由市電輸出向負載供電。如果市電處于停電的狀態，那么繼電器的觸點2和觸點3、觸點5和觸點6就會接頭，由逆變器輸出向負載供電。該系統結構相對簡單，不需要投入太多的成本，運行起來較為方便，但是其穩定性較差，運行的可靠度不高[5,6]。

圖1 后備供電模式

在線供電模式在銀行等行業中的應用較為廣泛，具體如圖2所示。若交流處于停電狀態，沒有開關切換時間，持續性負載供電。這一系統具有較強的穩定性，可靠度高且操作起來十分方便，但是工程需要投入大量的人力物力資源，蓄電池使用壽命較短，現場維護安全系數不高。

圖2 在線供電模式

2 各行業電力系統不間斷電源方案應用現狀分析

2.1 電信行業

在電信或移動等局端主站，通信設備如光傳輸機等均采用不間斷供電源系統。并且在具體的不間斷電源方案應用過程中，采用的是直流48 V供電電源方案[7]。

2.2 商業服務業及居民。

銀行、商場、學校、企業以及小區等行業用電性質在發展過程中，局域信息網絡及通信設備用不間斷供電電源系統，所應用的供電電源方案主要是UPS 220 V。

2.3 電力行業

通常情況下，電力行業中專業的分支相對較多。由于專業的不同，所選擇的設備配套用的不間斷供電電源方案也存在較大的差異性，自動化以及信息化專業主站端設備結構的類型具有較大的相似性。通信設備采用直流48 V不間斷供電電源方案，而針對電力配電專業和配電網自動化設備來說也可以利用UPS 220 V供電電源方案。行業電源方案應用階段的現狀如表1所示。

表1 行業應用調查現狀分析

3 電力系統不間斷電源方案分析

在行業的實際發展過程中，對方案的特點進行對比，具體如表2所示。

由表2可知，對于方案一來說，社會流行較早的一類產品結構相對簡單，不完整性較強。針對這類UPS供電用基礎電源的蓄電池組，在實際的工作過程中電壓相對較低，通常有22 V、36 V以及48 V等電壓等級的產品。在對產品進行安裝時過程相對簡單，維護起來十分便利，不需要配備專業的人員進行管理維護[8,9]。但是，這類產品整體的可靠度相對較低，蓄電池的使用壽命不長，屬于簡易類型，不具備蓄電池組運行管理功能。

通過對表2的進一步分析可知，方案二屬于單項以及三項四線制產品，UPS供電用基礎電源蓄電池組端的電壓有96 V、220 V以及380 V等。對于這類產品來說，在實際的安裝過程中需要花費的時間較長，并且在具體運行階段操作起來十分麻煩，維護安全性不高。同時，在應用階段蓄電池運行管理的功能尚不健全，UPS的供電可靠度亟待提高。方案三和方案四在通信行業的發展過程中屬于應用較為廣泛的供電電源模式。在通信行業主站端設備工作環節，電源采用直流48 V。在現場運行過程中，主要利用浮充供電工作方式確保交流供電中斷后沒有電源轉換，并且在交流停電之后不會出現二次供電電能轉換的情況，蓄電池組能夠直接向用電設備供電，工作效率相對較高。同時，蓄電池組電壓48 V，在現場操作階段整體安全性較高，維護方便[10]。此外，整流器能夠對蓄電池組的運行進行科學管理，實現智能化操作，大大延長蓄電池組的整體使用壽命。

通信行業主端站設備存在較強的集中性，在管理通信設備運行時對網絡監控系統的應用較為普遍。由于通用型電腦在工作過程中利用工作電壓交流20 V與直流48 V供電方案并不相符，因此使用小功率逆變器讓直流48 V轉換成交流220 V，以此保證網絡監控終端的用電設備能夠有足夠的電源。

不間斷供電電源工作效率是一項重要的技術指標，對蓄電池組供電持續時間及節能有著緊密的關聯。無論選擇后備型還是在線型，交流停電UPS在工作過程中，內部逆變單元轉換效率都會出現降低的情況。一般而言，UPS電能轉換率為70%～80%，而方案三應用的是直流48 V供電方案，工作效率遠高于方案一和方案二。同時，方案四與方案三的相似度較高，只是增加了逆變器的組合方案，在停電時的轉換損失相對UPS在線供電模式要小很多。

4 支持要素及建議方案

4.1 方案選擇支持要素

一般而言，不間斷供電電源系統所配置的技術性能與指標必須要與國家和行業的規范相一致。同時，在產品實際運行過程中整體的安全防護性能要滿足標準。在實際的運行以及維護過程中，操作過程要十分簡單便利。在產品應用期間應該滿足節能要求，效率相對較高，不會造成太大的損耗。此外，花費的投資成本以及運行成本要盡可能降低，蓄電池智能管理功能必須要具有較強的完善性，以便系統在具體運行階段使用壽命能整體延長[11]。

4.2 建議方案分析

在具體的配電自動化、信息專業建設以及電力調度自動化中，應該合理選擇供電電源方案并有針對性地進行組合配置，以保證方案應用的合理性以及科學性，具體如圖3所示。組合配置供電電源方案在通信行業主站端的應用比較泛廣，且該方案長期運行具有較強的安全性和穩定性，可靠度非常高，工程不需要投入太多的成本，在運行維護過程中花費相對較少。同時，在現場操作過程中，維護較為便利，安全系數很高，很大程度上促進了系統工作效率的提升，延長了系統的整體使用壽命。

圖3 組合配置供電電源方案

5 結 論

在電力行業的實際發展過程中，電力通信、調度自動化以及配網自動化等方面的主站端設備供電電源技術標準和規程方面缺乏完整性，工程選擇配套的供電電源方案存在一定難點。為了可以有效改變這一現狀，在今后的發展過程中需要深入分析原因，有針對性地制定解決措施，不斷優化各種專業技術標準和規程，加大完善力度，從而保證電網整體運行更加安全可靠。