關(guān)于UPS在500kV變電站的應(yīng)用原理和事故處理措施分析

楊雅茹

【摘 要】UPS是指不間斷的電源，它是將蓄電池和主機(jī)連接在一起，經(jīng)由主機(jī)的逆變器等相關(guān)的模塊電路把直流電轉(zhuǎn)換為市電。電力系統(tǒng)方面專用的UPS由直流操作的電源與PBD系列的不間斷的電源屏共同組成，它可以向不能停電的設(shè)備比如：監(jiān)控保護(hù)的設(shè)備、事故照明以及電力系統(tǒng)的通訊設(shè)備提供穩(wěn)定的電力。常規(guī)的不間斷的電源需要增設(shè)昂貴并且龐大的蓄電池組，這樣就增加了系統(tǒng)的維護(hù)，提高運(yùn)行的成本，而電力系統(tǒng)專用的UPS就很好的避免了這一缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】UPS;500kV變電站;應(yīng)用原理;事故處理

前言

對電力體制進(jìn)行改革，當(dāng)前階段網(wǎng)絡(luò)通訊的技術(shù)與信息的技術(shù)發(fā)展迅速，為確保供電公司變電站里的重要的設(shè)備如：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備屏、一些相對重要的進(jìn)行監(jiān)控的服務(wù)器、故障的濾波器、運(yùn)行的工作站、以及電度表的計量等等可以進(jìn)行正常的工作，就要求在使用的過程中輸出的頻率與電壓相對恒定，并且當(dāng)遇到斷電的情況時，可通過不間斷的電源的UPS設(shè)備由蓄電池為這些負(fù)載在一定時間內(nèi)提供電流。一旦這些與計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的系統(tǒng)失效會對一次系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生直接的影響，增加電力系統(tǒng)停電的風(fēng)險，UPS的不間斷電源是這些重要的網(wǎng)絡(luò)屏柜可靠運(yùn)行的基石。

1 變電站專用UPS的系統(tǒng)構(gòu)成

UPS指的就是不間斷的電源，它是將蓄電池和主機(jī)連在一起，蓄電池多數(shù)是鉛酸且免維護(hù)的蓄電池，經(jīng)由主機(jī)的逆變器等相關(guān)的模塊電路把直流電轉(zhuǎn)換為市電。主要作用在于為計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、單臺的計算機(jī)或者其它的電力電子的設(shè)備比如壓力的變送器與電磁閥等來提供不間斷與穩(wěn)的電力。當(dāng)市電的輸入較為正常的時候，UPS可以把市電穩(wěn)壓之后供應(yīng)負(fù)載的使用，UPS在此時就可以看作是交流式的電穩(wěn)壓器，它同時向機(jī)內(nèi)的電池進(jìn)行充電操作;但當(dāng)市電被中斷的時候，即因?yàn)槭鹿释ｋ姷臅r候，UPS可以立刻經(jīng)由逆變器的轉(zhuǎn)換與切換這一方法把電池里直流的電能繼續(xù)以220V的交流電的形式繼續(xù)向負(fù)載供應(yīng)，使得負(fù)載可以維持正常的工作同時保護(hù)負(fù)載的硬件軟件不受到破壞。通常情況下，UPS的設(shè)備不管在電壓過高還是過低時都能提供有效的保護(hù)。

1.1 專用UPS的電源組成

變電站所專用UPS電源系統(tǒng)包括：外部的交直流的輸入、UPS的電源、數(shù)字表計、交流的輸出、安裝的輔助設(shè)施以及屏柜等。而組成電源的回路的主要的元器件分別為：蓄電池、逆變器、整流器、靜態(tài)旁路的開關(guān)、蓄電池組、監(jiān)視的控制器、維修開關(guān)、輸人與輸出的隔離的變壓器、輸入與輸出的保護(hù)電器、通訊接口等。但是給電力系統(tǒng)變電站會配備蓄電池組并且它有著自己獨(dú)立直流的電源系統(tǒng)，所以設(shè)計的時候不需要對儲存電力的設(shè)備進(jìn)行考慮。

1.2 變電站UPS電源的工作方式

為變電站的UPS系統(tǒng)供電的通常是兩路不一樣的交流地電源，它工作的方式按照故障以及運(yùn)行方式的不同而分為以下幾種：

（1）站用交流的電源正常的時候，是由主供交流的電源進(jìn)行輸入，經(jīng)過整流器進(jìn)行整流之后再以直流的形式輸出，最后在經(jīng)過逆變器把直流的電源逆變?yōu)榻涣魅缓笙蚪涣鞯哪妇€輸出，以供各類的負(fù)載使用;

（2）兩路站用的交流都出現(xiàn)故障的時候，UPS的裝置會自動地切換到站內(nèi)的直流系統(tǒng)來進(jìn)行輸入供電，直流的電源經(jīng)過逆變器之后把交流電輸出到直流的母線上來進(jìn)行供電;交流電源一旦恢復(fù)正常，UPS的裝置會自動地進(jìn)行電源的切換，將供電的方式有直流電源的輸入換為交流電源的輸入;

（3）UPS的裝置在逆變后輸出的電源中斷的時候，一旁靜態(tài)切換的開關(guān)運(yùn)作，將系統(tǒng)直接切換導(dǎo)交流的旁路;當(dāng)逆變的電源恢復(fù)以后，系統(tǒng)就會進(jìn)行自動切換，轉(zhuǎn)成逆變電源來進(jìn)行供電;

（4）當(dāng)輸出的開關(guān)或者靜態(tài)的切換開關(guān)發(fā)生故障或者需要維修的時候，切換時可以用到UPS檢修的開關(guān)，而當(dāng)UPS的裝置進(jìn)入不工作的狀態(tài)時，會合上檢修的開關(guān)，把外部的交流電源直接輸?shù)浇涣鞯哪妇€，以此對負(fù)載進(jìn)行供電。

1.3 監(jiān)控單元

除了上述的功能元件以外，還為變電站的UPS配備監(jiān)控單元來進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控的單元有著下面的功能：

（1）可以進(jìn)行下述相關(guān)參數(shù)的設(shè)置：蓄電池組的運(yùn)行與告警參數(shù)的定值、UPS電源運(yùn)行與告警的參數(shù)的定值、交流輸入的保護(hù)的定值等。

（2）負(fù)責(zé)對各類輸出與輸入的量進(jìn)行測量，包括了交流輸出與輸入的相電流、線電壓;以及旁路輸入的電源的相電流、線電壓等的開關(guān)量。

（3）具有存儲與顯示的功能，可以將相關(guān)的保護(hù)定值、模擬量的測量值、開關(guān)量的記錄與告警的記錄顯示出來，除此之外還可以以模擬盤這種方式把UPS的電源不同工作的狀態(tài)顯示出來，讓供電的回路變得更加清晰與明了。

（4）具備告警的功能，具體如下：對交流輸出、輸入電壓的越限進(jìn)行告警;對交流電源的輸入中斷進(jìn)行告警;對輸入頻率的越限進(jìn)行告警;對整流器或者逆變器的關(guān)閉進(jìn)行告警;對旁路供電進(jìn)行告警等等。

2 變電站UPS的結(jié)構(gòu)種類與雙逆變在線式的工作原理

2.1 UPS結(jié)構(gòu)種類

UPS有以下的結(jié)構(gòu)的種類：雙逆變的在線式、在線的互動式、后備式以及雙逆變電壓的補(bǔ)償式。

2.2 500kV的太倉變電站的UPS工作原理

雙逆變的在線式的PBD-3式的UPS進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行的部分主要有以下五個：變流器（將直流轉(zhuǎn)換成交流）也稱作逆變器，整流器（把交流轉(zhuǎn)換為直流），可以自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換的靜態(tài)轉(zhuǎn)換的開關(guān)，直流屏既蓄電池組，人工維護(hù)、維修旁路的開關(guān)。同時UPS還有3個可以獨(dú)立供電的電源，分別是來自直流主饋的電屏上里的110V地直流電源;來自站用電交流屏上的380V的交流電源;來自另外一臺UPS機(jī)的直接輸出的220V的交流電源。三個電流表、三個電壓表以及五個空氣開關(guān)共同組成UPS的回路，當(dāng)然構(gòu)成UPS的工作主要的回路以及元件還包括了濾波器、變壓器、繼電器、二極管、避雷器。UPS是將兩路交流的電源拆分為三路來對后級電路正常的運(yùn)行進(jìn)行控制。

3 500kV太倉變電站UPS常見的故障及分析

3.1 UPS內(nèi)部的元器件發(fā)生故障

內(nèi)部元器件的故障包括整流器、逆變器、變壓器、靜態(tài)的切換開關(guān)這些元器件的故障，如果只是單獨(dú)整流器的元器件出現(xiàn)故障，可直接自動地切換到直流主饋的電屏柜里直流的電源來為負(fù)載進(jìn)行供電，但因?yàn)樾铍姵貨]有足夠供電的能力，當(dāng)直流的電源發(fā)生故障的時候，就不能對負(fù)載維持供電，如果UPS電壓比額定的電壓高出±10%的時候，靜態(tài)的自動切換的開關(guān)就會自動地轉(zhuǎn)到另外一臺機(jī)的輸出備用的電源來供電。如果逆變器的元器件發(fā)生故障的時候，靜態(tài)的自動切換的會不經(jīng)過直流轉(zhuǎn)換來進(jìn)行供電。

3.2 當(dāng)一臺站用變發(fā)生故障的時候

當(dāng)檢測出來交流故障的時候，這些故障包括：交流的輸入過低、過高、掉電甚至于整流器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)處于無瞬間的斷電情況之下，會自動地切換為直流通過逆變器與輸出隔離的升壓變壓器以及濾波單元的輸出。此時，就應(yīng)對裝置上所顯示的直流的供電光子的牌亮進(jìn)行檢查，再檢查出輸出的電壓比較正常時，將交流輸入的開關(guān)QF₂拉開，并向相關(guān)的部門匯報情況等待如何處理。

3.3 旁路開關(guān)QF₃或者QF₅發(fā)生故障的時候

此時由于交流輸出的總開關(guān)QF₅發(fā)生故障的時候，要馬上對手動旁路的開關(guān)進(jìn)行操作，也就是將QF₄合上，對輸出的負(fù)荷正常與否進(jìn)行檢查，然后將空氣開關(guān)QF₁，QF₅與QF₂拉開。并第一時間通知相關(guān)的部門到站里面來對QF₅開關(guān)進(jìn)行，最后將主電源的供電恢復(fù)。

3.4 UPS機(jī)的故障輸出220V電源在失去的時候

這個時候應(yīng)當(dāng)對另外一臺UPS機(jī)進(jìn)行檢查，看其是否可以正常地供電，當(dāng)失去電源的時候就可按照上面的原則來進(jìn)行相對應(yīng)的處理，然后及時向相關(guān)的部門匯報讓它們過來對相應(yīng)元件進(jìn)行檢修更換或及時地恢復(fù)供電。

4 結(jié)語

通過5年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計的PBD-3這個系列的不間斷的電源能夠滿足出現(xiàn)各種故障的時候?qū)τ谠O(shè)備電源的需求，充分體現(xiàn)了這個設(shè)計可以對電力系統(tǒng)進(jìn)行可靠的供電，提高了整個變電站重要的屏柜的電源，為遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的傳遞提供了可靠的保證。