直流220V電池電源替代UPS不間斷電源系統(tǒng)研究

魏義強

摘 要：UPS不間斷電源當前在很多變電設施和供電系統(tǒng)中都得到了廣泛的應用，在應對突然斷電事故和減少停電造成的不必要損失等方面發(fā)揮了重要作用。不過利用220 V的直流電池電源取代不間斷電源系統(tǒng)，也可以發(fā)揮電源的持續(xù)供應作用，而且能夠降低費用支出，避免增加很大的后期檢修養(yǎng)護投入，保障電力設施的安全穩(wěn)定運行。該文結(jié)合不間斷電源的工作特性，針對其使用中存在的問題，對220 V直流電池電源的應用進行分析和闡述。

關鍵詞：直流電源 220 V電池 UPS不間斷電源 應用分析

中圖分類號：TM91 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0028-02

近年來，在很多的石油化工、電能供應、金屬冶煉等領域都配備了UPS不間斷電源設施，在避免突然出現(xiàn)斷電的時候影響監(jiān)控系統(tǒng)正常發(fā)揮功能，以及提供后期檢修維護重要依據(jù)，防止出現(xiàn)不必要的損失現(xiàn)象等方面實現(xiàn)了良好的效果。UPS不間斷電源設施主要是電力供應中斷的時候，把原有的直流電轉(zhuǎn)換為監(jiān)控設施實際需要的交流電，所以將不間斷電源用正常使用的220 V的直流電源系統(tǒng)取代，也可以實現(xiàn)電源供應的持續(xù)保證，而且能夠減少投入大量的資金購買設施，避免了增加后期的維修次數(shù)。因此，筆者試就220 V的直流電池電源代替UPS不間斷電源系統(tǒng)，進行粗淺的分析研究。

1 UPS不間斷電源的工作特性及其應用中存在的問題

1.1 基本運行原理

某變電站將UPS不間斷電源系統(tǒng)應用到了2臺330 MW的供電機組中，其主要結(jié)構(gòu)類型和工作原理如下：該系統(tǒng)由4路電源進行連接：一是A段母線，經(jīng)由調(diào)壓設施和阻隔變壓設施的旁路回路系統(tǒng)；二是B段母線，通過濾波器、逆變設施和阻隔變壓設施的主電力系統(tǒng)；三是廠用直流端，通過二極管分隔并且與二路電源整流、逆變設施連接，作為電力補充系統(tǒng)；四是當不間斷電源出現(xiàn)故障進行維護的時候應用的電源設施。UPS不間斷電源平時使用的時候，通常利用的是二路系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)了突然斷電，逆變設施對蓄電池電量進行轉(zhuǎn)換供應，瞬間實現(xiàn)電力的正常輸送和監(jiān)控，不會影響電力設備的正常運行。對UPS不間斷電源系統(tǒng)進行檢查維護以及不使用二路系統(tǒng)的時候，將其轉(zhuǎn)換到一路系統(tǒng)中，但是從一路電源轉(zhuǎn)換成逆變的供電系統(tǒng)，往往比更換電池的時限要高出很多，非常不便利，所以通常應用的主要就是逆變系統(tǒng)，而往往不會應用一路或者二路電源設施。而且，即使UPS不間斷電源提供了3套的電力保障供應設施，不過仍然需要依賴直流電源以應不時之需。

1.2 應用中存在的薄弱環(huán)節(jié)

變電站供電機組使用的UPS不間斷電源非常復雜，而且購買時投入了很大資金，對電能資源的消耗也非常高，特別是在進行設備安裝調(diào)試、后期檢修維護的時候也需要投入很大的人力和財力。比如這種不間斷電源設施在電路結(jié)構(gòu)上具有一定的復雜性，在日常使用的時候，就出現(xiàn)了突然斷電而備用電源切換不及時導致DCS系統(tǒng)失常，并且嚴重損壞油泵、機軸等機械設施的故障問題，在檢修和維護的時候增加了很大的資金支出和人力投入。

2 220 V直流電池電源系統(tǒng)應用分析

2.1 直流220 V電池電源應用實踐

考慮到UPS不間斷電源在應用中經(jīng)常發(fā)生的一些故障問題，某變電站探索使用了220 V的直流電池電源，取代了以往的UPS不間斷電源系統(tǒng)，但是經(jīng)常出現(xiàn)突然斷電影響交流電正常供應的DCS監(jiān)控設施中，至此之后就始終沒有影響到監(jiān)控系統(tǒng)的順暢使用。只不過與以往不間斷電源系統(tǒng)使用在電力設施的配置上，唯一區(qū)別的就是在交流電源的部位安裝了一臺電源打印設備，借此來控制直流電量的超負荷運行。而后在2臺330 MW的供電機組中，將UPS不間斷電源系統(tǒng)應用220 V的直流電池設施進行了更換，比以往設備資金投入降低了大約280萬元，阻隔變電、調(diào)壓整流、逆變切換等UPS不間斷電源設施的電能損耗每年降低了大約36萬元，而且也極大地降低了后期在電源設備上的檢查和維修數(shù)量，在人、財、物的投放上得到了大大的削減。

2.2 直流220 V電池電源使用原理

當前在220 V的交流電源監(jiān)控系統(tǒng)中，切換為48、24和5 V的直流電，主要是利用常規(guī)的穩(wěn)壓電源串聯(lián)和穩(wěn)壓調(diào)研開關兩個辦法。穩(wěn)壓電源串聯(lián)通常是將50 Hz的工頻電源設施使用線圈和硅鋼材料纏繞之后切換為正常使用的電壓，整流、過濾、穩(wěn)固處理之后提供給電力設施和監(jiān)控系統(tǒng)，由于配備了電源變壓設施，因而依靠的必須是交流電。而穩(wěn)壓電源開關不僅在應用的時候比串聯(lián)類型具有較高的工作效能，而且其自身的質(zhì)量和體積均非常小，在電力資源的消耗上也非常的少，只不過在電路結(jié)構(gòu)上具有一定的復雜性。在近年來各種電子信息科技應用的不斷推陳出新，這種穩(wěn)壓電源開關設備已經(jīng)得到了極大的改進，電路系統(tǒng)的復雜化得到了很好地解決，因此目前很多電力設施上都使用這種電源系統(tǒng)，取代UPS不間斷電源以保障電力切換供應。

一方面，這種穩(wěn)壓電源開關設施在使用的時候，先是將220 V的交流電源進行噪音控制，然后通過電源波段的整流、過濾，切換成300 V左右的直流電，接下來把這種直流電轉(zhuǎn)換為100 kHz以上的高頻，在經(jīng)過物理阻隔變壓、整流、過濾之后，將高頻中的交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓電源，如果這種電壓電源出現(xiàn)了一定程度的波動，經(jīng)由調(diào)制設施的變頻，就可以實現(xiàn)安全可靠的輸出電壓。

另一方面，應用這種穩(wěn)壓電源開關設施通過220 V的直流電進行供應，需要對220 V的交流電在整流、過濾之后，轉(zhuǎn)換成220 V的直流電來利用，只不過需要增加一道整流和過濾的過程，但是切換成的電壓至少要低100 V左右，而且比以往電源電源要高出很大的應用空間，所以在穩(wěn)壓電源開關設施中使用220 V的直流電源具有很強的安全性和可靠性。

同時，新配備的DCS系統(tǒng)使用直流電池電源，也可以仍然使用原有的UPS不間斷電源系統(tǒng)的輔助電池和整流設施，能夠減少輔助電池和整流充電設施的安裝數(shù)量，之前應用的不間斷電源設施重新調(diào)整變更為直流電源系統(tǒng)，以及電力荷載結(jié)構(gòu)的重新配置設計，在技術處理上也不是很復雜，在后期投入使用的時候無需進行重復操作。

另外，由于這種穩(wěn)壓電源開關設施的良好使用效果，同時配備了整流設施，導入220 V直流電在極性上要求不是很高，使用哪種連接方式都適宜，所以目前在打印設備、網(wǎng)絡交換系統(tǒng)、DPU監(jiān)控系統(tǒng)、變電站等DCS系統(tǒng)電源切換中得到了廣泛的應用，并且越來越取代了以往的UPS不間斷電源設備。尤其是這種穩(wěn)壓電源客觀系統(tǒng)在DCS監(jiān)控設施上使用，通過二路電源系統(tǒng)進行電力供應，其中一路電源能夠順暢使用即可滿足電力設備的正常運轉(zhuǎn)，而且這二路電源之間相互轉(zhuǎn)換無需太多的時間，傳統(tǒng)也不用重新啟動。

3 結(jié)語

綜上所述，將傳統(tǒng)的UPS不間斷電源設施使用220 V的直流電池電源來代替，改變原有的監(jiān)控系統(tǒng)電力保障設備，不僅會極大地減少電源設施安裝調(diào)試的復雜操作，降低電力設施的資金投入，而且也能夠有效地削減后期電源系統(tǒng)使用上的能源損耗，降低在設備運行檢修養(yǎng)護上的人力和財力支出，確保電力設施的安全穩(wěn)定運行，所以在各個領域中使用220 V的直流電池電源取代以往的UPS不間斷電源設施，更方便、更高效，應用空間也更為廣闊。

參考文獻

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