電力自動(dòng)化系統(tǒng)UPS供電方案可靠性研究

沃增雙

摘要：近幾年，隨著電力企業(yè)的快速發(fā)展，為了保證電力用戶的用電質(zhì)量，電力自動(dòng)化系統(tǒng)UPS供電方案的提出，得到了行業(yè)內(nèi)部的廣泛重視，提高了電力企業(yè)的供電服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);UPS電源;自動(dòng)化;UPS供電方案;可靠性

一、UPS電源的工作原理

隨著信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，電力系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)也呈現(xiàn)出創(chuàng)新發(fā)展趨勢，基于此，衍生出新型的不間斷電源，即UPS電源，這種電源形式是儲能裝置，能夠根據(jù)相關(guān)工作方式劃分為后背式的UPS電源和在線式的UPS電源。從其實(shí)際的應(yīng)用方面進(jìn)行分析，UPS電源不僅是電源電能的存儲裝置，還具有較強(qiáng)水平的電力凈化作用。

然而，電力用戶在日常的用電中，普遍存在用電質(zhì)量較差的現(xiàn)象，如電壓不穩(wěn)、電流不穩(wěn)等諸多不良現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在家庭用電過程中能夠承受，但是，針對計(jì)算機(jī)設(shè)備而言，會(huì)產(chǎn)生較大的安全問題，如，數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備損壞等。所以，電力用戶在實(shí)際的用電過程中，大部分電力企業(yè)會(huì)在電力系統(tǒng)中配置2臺UPS電源，這2臺電源為能夠?yàn)橄到y(tǒng)中相關(guān)電力設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行提供直流電流，而且，在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行下，2臺UPS電源會(huì)各自承擔(dān)50%的負(fù)荷，如果，其中的某臺UPS電源出現(xiàn)故障問題，那么，剩余的電源就可以承擔(dān)100%的負(fù)荷。

二、UPS電源的供電方式

（一）單機(jī)在線供電模式

所謂單機(jī)在線供電模式需要在母線和UPS電源的正常工作狀態(tài)中，UPS電源會(huì)在蓄電池的正常工作狀態(tài)中進(jìn)行充電功能，但是，在UPS電源的充電過程中，需要對其連接的負(fù)載進(jìn)行供電。這種形式如果出現(xiàn)了母線故障問題，會(huì)利用UPS電源中已經(jīng)儲備好的電源進(jìn)行負(fù)載供電，而當(dāng)UPS電源出現(xiàn)故障問題時(shí)，會(huì)利用母線直接對連接的負(fù)載進(jìn)行供電，這樣就不會(huì)因?yàn)閿嚯妴栴}而造成電氣系統(tǒng)出現(xiàn)供電停止的不良現(xiàn)象。

（二）雙機(jī)備用供電模式

在電力系統(tǒng)的供電運(yùn)行過程中，利用兩個(gè)UPS電源進(jìn)行供電，與單機(jī)在線供電模式大體相同。在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，母線與UPS電源通過連接進(jìn)行直接供電，其中，UPS電源主要是在充電中對負(fù)載進(jìn)行供電，并且，當(dāng)UPS1電源出現(xiàn)故障問題時(shí)，母線通過UPS2電源對負(fù)載進(jìn)行供電，而當(dāng)2個(gè)UPS電源都出現(xiàn)故障問題時(shí)，母線直接對負(fù)載進(jìn)行供電。但是，這種供電模式的主要優(yōu)勢是當(dāng)母線出現(xiàn)故障問題時(shí)，可以利用2個(gè)電源對負(fù)載進(jìn)行供電。

（三）多機(jī)并聯(lián)供電模式

多機(jī)并聯(lián)供電模式主要是采用并聯(lián)多個(gè)UPS電源的形式，這種形式在電力系統(tǒng)供電過程中的應(yīng)用，能夠提高供電過程的整體穩(wěn)定性，并且，這種供電模式在安裝過程中，主要采用的是并聯(lián)方式，所以，整體的安裝結(jié)構(gòu)較為簡單，在其出現(xiàn)故障問題時(shí)，能夠提高維修工作人員的維修速度。但是，這種并聯(lián)安裝結(jié)構(gòu)需要較多的UPS電源，導(dǎo)致整體的經(jīng)濟(jì)成本投入會(huì)增加，因此，這種供電模式更加適用于規(guī)模較大的電力企業(yè)。

三、UPS供電方案的可靠性分析

（一）蓄電池組的可靠性

UPS電源的結(jié)構(gòu)組成核心是蓄電池組，而且，UPS電源的實(shí)際工作狀態(tài)包含正常工作狀態(tài)、運(yùn)行檢修狀態(tài)、放電工作狀態(tài)、故障預(yù)警狀態(tài)、失電工作狀態(tài)，其中，正常狀態(tài)分為充電狀態(tài)和浮充狀態(tài)，通過對蓄電池組進(jìn)行分析，可以了解其平均無故障工作時(shí)間和故障平均修復(fù)時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間都服從指數(shù)分布狀態(tài)。因此，可以利用逆變法來獲取蓄電池粗的平均無故障工作時(shí)間和故障平均修復(fù)時(shí)間，并根據(jù)其實(shí)際的工作特性，來得到蓄電池組的實(shí)時(shí)容量、充電時(shí)間、放電時(shí)間。

（二）發(fā)電機(jī)的可靠性

發(fā)電機(jī)是UPS電源的輸入結(jié)構(gòu)組成，是電源充能的主要結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工作狀態(tài)包含正常工作狀態(tài)、檢修維護(hù)狀態(tài)、故障預(yù)警狀態(tài)，其平均無故障時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間都滿足指數(shù)分布。

（三）可靠性指標(biāo)的求解和分析

根據(jù)蓄電池組的可靠性、發(fā)電機(jī)的可靠性進(jìn)行分析可知，整個(gè)電力企業(yè)供電系統(tǒng)的狀態(tài)是由其相關(guān)模塊的狀態(tài)所決定，因此，利用模擬法對這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析時(shí)，要充分考慮到蓄電池組的實(shí)際容量、系統(tǒng)故障問題的檢修情況等，通過對蓄電池組的運(yùn)行狀態(tài)變化進(jìn)行時(shí)間抽樣，找到系統(tǒng)中發(fā)生狀態(tài)變化的最小時(shí)間，模擬時(shí)鐘將時(shí)間推進(jìn)到最小的時(shí)刻，來獲取影響狀態(tài)變化的元件。因此，為了加強(qiáng)供電系統(tǒng)的可靠性，電力企業(yè)可以提高電池的實(shí)際容量、采用UPS電源并聯(lián)等。

四、結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)電力自動(dòng)化系統(tǒng)UPS電源供電方案的可靠性，對提高電力企業(yè)供電服務(wù)效果具有重要意義，因此，電力企業(yè)以及相關(guān)人員要重視UPS電源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)要素，采取科學(xué)的方式來強(qiáng)化其可靠性。

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（作者單位：南京新唐電力工程有限公司）