電力自動化系統(tǒng)中UPS供電方案的可靠性

張振嶸，張 明

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 廣州供電局，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生產(chǎn)生活所需的用電日益增加。因此，要明確與推廣供電設(shè)備使用規(guī)范，為供電質(zhì)量提供保證，從而減少運行過程中的經(jīng)濟損失，促進(jìn)經(jīng)濟利益最大化，避免發(fā)生人身安全事故[1]。

1 UPS的基本相關(guān)概述

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各地的生產(chǎn)與生活中對于電氣的應(yīng)用比重大大增加，各行各業(yè)都將電作為主要能源，因此造成了用電需求的大幅度增加。為了解決日常公眾生活與生產(chǎn)的用電量需求，可以改進(jìn)現(xiàn)有的供電網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)模式下的電力自動化系統(tǒng)工作方式。為了提高電力能源供應(yīng)的可靠性，可以充分利用UPS和電力自動化系統(tǒng)各自的優(yōu)勢，將二者進(jìn)行結(jié)合運用，從而使優(yōu)勢可以得到更好地發(fā)揮。

以供應(yīng)電力的穩(wěn)定程度為角度進(jìn)行切入分析，可以發(fā)現(xiàn)UPS所提供的電力是不間斷的，因此可以最大程度地保證供電運行的長期穩(wěn)定。正因如此，目前的電力企業(yè)大多使用UPS系統(tǒng)與電氣自動化系統(tǒng)相結(jié)合完成供電任務(wù)[2]。

除此之外，UPS在使用期間具有功率傳輸穩(wěn)定的特點，同時UPS連續(xù)性電力供應(yīng)和穩(wěn)壓等特性也被廣泛應(yīng)用到市場中。另外，UPS系統(tǒng)能夠在電力輸送過程發(fā)生故障后通過自身的內(nèi)部模塊以及線路，也就是順應(yīng)直流電源組件完成DC和AC之間的轉(zhuǎn)換，并且保證這一過程中的安全性和穩(wěn)定性，以此為設(shè)備的正常運行提供保證。

對所產(chǎn)生的作用進(jìn)行分析，UPS不僅是儲能設(shè)備，而且對凈化能源和穩(wěn)定供電起著重要作用。在向大型通信設(shè)備供電時，發(fā)生停電或電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象都可能會產(chǎn)生其他重要影響。UPS在電力自動化系統(tǒng)中起著重要的作用，在應(yīng)用時需綜合多方面因素進(jìn)行考慮，如電力系統(tǒng)的可靠性、現(xiàn)場實際情況以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。

2 電力自動化系統(tǒng)UPS裝置的可靠性影響因素

2.1 交、直流輸入情況

當(dāng)主電源輸入正常時，UPS將穩(wěn)定電壓，然后向負(fù)載供電，最終達(dá)到為負(fù)載提供更為穩(wěn)定電源的目的[3]。線式UPS的流程如圖1所示。

圖1 線式UPS流程圖

在UPS電源中，關(guān)鍵功率輸出模塊為直流屏，同時它也是整個電力系統(tǒng)運行過程中對應(yīng)用質(zhì)量起到最重要作用的部分。保持直流屏的應(yīng)用效果，可以有效保證UPS設(shè)備的平穩(wěn)運行。除此之外，直流屏還擁有較大的電力存儲容量，也會為UPS提供相應(yīng)的電源，延長相應(yīng)UPS設(shè)備的供電時間。在電源中斷的情況下，還可以維持自動電力供應(yīng)處理[4]。

2.2 設(shè)備的自身結(jié)構(gòu)

對于UPS系統(tǒng)而言，在應(yīng)用過程中最為重要的是其自身的結(jié)構(gòu)配置。為了提高UPS系統(tǒng)電源的運行效率，需要優(yōu)化系統(tǒng)處理模塊，改善傳統(tǒng)模式以此降低電源低能耗所帶來的不良后果，如運行效率低下等。總而言之，UPS系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的完善程度對電力自動化系統(tǒng)運行過程有著重要影響，同時也對設(shè)備能否發(fā)揮出自身的優(yōu)勢產(chǎn)生制約作用，此外對于設(shè)備運行過程的可持續(xù)發(fā)展以及綜合可靠性程度也產(chǎn)生重要影響。由此可知，要不斷完善UPS設(shè)備的自身結(jié)構(gòu)水平，以達(dá)到促進(jìn)電力自動化系統(tǒng)發(fā)展的目的。

2.3 主機逆變器

繼電保護(hù)裝置也就是主機逆變器作為UPS的重要設(shè)置之一，可以對運行過程起到保護(hù)作用[5]。繼電保護(hù)器改善電力自動化系統(tǒng)運行過程中的弱電不足問題，以此對電力系統(tǒng)運行過程中的供電穩(wěn)定程度提供保證，同時還可以維護(hù)電力系統(tǒng)運行的合理性和可靠性。此外，主機逆變器也可以作為UPS可靠性提高的重要影響因素，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓故障時（如穩(wěn)定性較差），該設(shè)置可以發(fā)揮自身功能，從而對電力系統(tǒng)起到保護(hù)作用，通過穩(wěn)定電壓降低故障的發(fā)生概率。

3 電力自動化系統(tǒng)UPS供電方案可靠性策略

3.1 對UPS系統(tǒng)進(jìn)行定期維修和日常檢查

在電力自動化系統(tǒng)運行期間，如果在供電過程中發(fā)生故障，造成電源停止工作則需要檢查UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以此發(fā)現(xiàn)問題點進(jìn)行針對性處理。為了保證裝置在內(nèi)部功能模塊的作用下正常穩(wěn)定地運行，還必須定期進(jìn)行日常技術(shù)維護(hù)根據(jù)工作。其中最為重要的是確定系統(tǒng)內(nèi)部基本零件的額定使用壽命，并且根據(jù)數(shù)據(jù)信息更新改進(jìn)UPS系統(tǒng)的定期維修計劃，以此確保運行期間UPS系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)件不會出現(xiàn)故障。另外還需要定時對UPS系統(tǒng)內(nèi)部零件進(jìn)行日常維護(hù)，減少安裝運行過程中的故障。

通過操作可以控制UPS在應(yīng)用過程中的運行，檢查設(shè)備內(nèi)部元件的可用性，設(shè)備運行后不可避免地會出現(xiàn)粉塵沉積，如果不能及時清理設(shè)備，則會導(dǎo)致部件基礎(chǔ)損壞，因此日常控制和定期除塵非常重要[6]。同時，有關(guān)技術(shù)服務(wù)部門應(yīng)做到每半年對蓄電池進(jìn)行維修，并進(jìn)行相應(yīng)的充放電試驗，檢查電源運行水平和效率，及時更正發(fā)現(xiàn)的不足之處。此外，相關(guān)工作人員要熟練掌握故障檢測的方法，根據(jù)設(shè)備內(nèi)部元件分階段驗證過程檢測方案，并通過相關(guān)驗證方案達(dá)到檢測過程的科學(xué)合理，使得故障檢修效率提高。最后，UPS設(shè)備需要嚴(yán)格把控工作條件，以周圍環(huán)境的溫度和濕度為例，應(yīng)該將二者嚴(yán)格把控在合理范圍內(nèi)，溫度的最佳范圍為18～27 ℃，濕度以45%～65%為最佳[7]。

3.2 采用雙機并聯(lián)冗余方案

UPS雙并聯(lián)冗余方案可以進(jìn)一步提高電力自動化系統(tǒng)的可靠性。通過發(fā)展UPS供電方案，發(fā)揮其較高的可靠性，并進(jìn)行不規(guī)則檢測，實時掌握UPS設(shè)備在各運行周期的工作情況。這就需要兩個UPS電源和總線共同負(fù)責(zé)系統(tǒng)的負(fù)載運行。如果在系統(tǒng)運行過程中，其中一個UPS電源發(fā)生故障不能正常使用，另一個UPS電源將繼續(xù)完成作用使電力系統(tǒng)可以正常負(fù)載運行[8]。如果二者的故障發(fā)生時間非常接近或者為同一時間發(fā)生，那么供電操作將自動分擔(dān)給總線，因此雙機方案可大大防止裝置內(nèi)任何部件故障對負(fù)載運行的影響。

3.3 采用多機并聯(lián)供電方案

多個UPS系統(tǒng)并聯(lián)為負(fù)載供電，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，可以提高電源的穩(wěn)定性[9]。多機并聯(lián)在應(yīng)用時以大型機構(gòu)為主要使用對象，可為其內(nèi)部電力供應(yīng)系統(tǒng)提供持久的電源。同時，多機并聯(lián)電源的后期維護(hù)相對簡單。故障機器可直接更換，以保持不間斷的電力供應(yīng)，方便維修。除此之外，UPS系統(tǒng)的雙機運行還可以對系統(tǒng)運行的可靠程度形成保證，不斷提高穩(wěn)定性[10]。

圖2 多機并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié) 論

電力供應(yīng)系統(tǒng)的持續(xù)供電需要UPS供應(yīng)系統(tǒng)的支持，UPS電源在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用可以促進(jìn)能源管理系統(tǒng)自身的發(fā)展，同時也能夠推動UPS電源的應(yīng)用和發(fā)展，共同完成電力供應(yīng)的任務(wù)，從而加強使用頻率和質(zhì)量，充分發(fā)揮UPS系統(tǒng)性能的作用。

為了實現(xiàn)能源供應(yīng)系統(tǒng)的持續(xù)供電，UPS系統(tǒng)應(yīng)從實際出發(fā)。總之，要實現(xiàn)配電系統(tǒng)的UPS供電優(yōu)化系統(tǒng)，構(gòu)建完善的用電發(fā)展機制，保持電力供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的及時性，必須結(jié)合多種因素和實時性要求，將效率、可靠性、科學(xué)性以及安全性作為供電系統(tǒng)選擇和綜合控制的關(guān)鍵因素，充分發(fā)揮擾動的作用和價值，不但實現(xiàn)經(jīng)濟效益的提高還要獲得社會效益。