電力自動化系統中UPS供電方案的可靠性

張振嶸，張 明

（廣東電網有限責任公司 廣州供電局，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著社會經濟的發展，人們生產生活所需的用電日益增加。因此，要明確與推廣供電設備使用規范，為供電質量提供保證，從而減少運行過程中的經濟損失，促進經濟利益最大化，避免發生人身安全事故[1]。

1 UPS的基本相關概述

隨著我國社會經濟的快速發展，各地的生產與生活中對于電氣的應用比重大大增加，各行各業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的用電量需求，可以改進現有的供電網絡和傳統模式下的電力自動化系統工作方式。為了提高電力能源供應的可靠性，可以充分利用UPS和電力自動化系統各自的優勢，將二者進行結合運用，從而使優勢可以得到更好地發揮。

以供應電力的穩定程度為角度進行切入分析，可以發現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定。正因如此，目前的電力企業大多使用UPS系統與電氣自動化系統相結合完成供電任務[2]。

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

對所產生的作用進行分析，UPS不僅是儲能設備，而且對凈化能源和穩定供電起著重要作用。在向大型通信設備供電時，發生停電或電壓不穩定現象都可能會產生其他重要影響。UPS在電力自動化系統中起著重要的作用，在應用時需綜合多方面因素進行考慮，如電力系統的可靠性、現場實際情況以及相關行業標準等。

2 電力自動化系統UPS裝置的可靠性影響因素

2.1 交、直流輸入情況

當主電源輸入正常時，UPS將穩定電壓，然后向負載供電，最終達到為負載提供更為穩定電源的目的[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，關鍵功率輸出模塊為直流屏，同時它也是整個電力系統運行過程中對應用質量起到最重要作用的部分。保持直流屏的應用效果，可以有效保證UPS設備的平穩運行。除此之外，直流屏還擁有較大的電力存儲容量，也會為UPS提供相應的電源，延長相應UPS設備的供電時間。在電源中斷的情況下，還可以維持自動電力供應處理[4]。

2.2 設備的自身結構

對于UPS系統而言，在應用過程中最為重要的是其自身的結構配置。為了提高UPS系統電源的運行效率，需要優化系統處理模塊，改善傳統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系統自身結構的完善程度對電力自動化系統運行過程有著重要影響，同時也對設備能否發揮出自身的優勢產生制約作用，此外對于設備運行過程的可持續發展以及綜合可靠性程度也產生重要影響。由此可知，要不斷完善UPS設備的自身結構水平，以達到促進電力自動化系統發展的目的。

2.3 主機逆變器

繼電保護裝置也就是主機逆變器作為UPS的重要設置之一，可以對運行過程起到保護作用[5]。繼電保護器改善電力自動化系統運行過程中的弱電不足問題，以此對電力系統運行過程中的供電穩定程度提供保證，同時還可以維護電力系統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，當電力系統出現電壓故障時（如穩定性較差），該設置可以發揮自身功能，從而對電力系統起到保護作用，通過穩定電壓降低故障的發生概率。

3 電力自動化系統UPS供電方案可靠性策略

3.1 對UPS系統進行定期維修和日常檢查

在電力自動化系統運行期間，如果在供電過程中發生故障，造成電源停止工作則需要檢查UPS的內部結構，以此發現問題點進行針對性處理。為了保證裝置在內部功能模塊的作用下正常穩定地運行，還必須定期進行日常技術維護根據工作。其中最為重要的是確定系統內部基本零件的額定使用壽命，并且根據數據信息更新改進UPS系統的定期維修計劃，以此確保運行期間UPS系統內部構件不會出現故障。另外還需要定時對UPS系統內部零件進行日常維護，減少安裝運行過程中的故障。

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

3.2 采用雙機并聯冗余方案

UPS雙并聯冗余方案可以進一步提高電力自動化系統的可靠性。通過發展UPS供電方案，發揮其較高的可靠性，并進行不規則檢測，實時掌握UPS設備在各運行周期的工作情況。這就需要兩個UPS電源和總線共同負責系統的負載運行。如果在系統運行過程中，其中一個UPS電源發生故障不能正常使用，另一個UPS電源將繼續完成作用使電力系統可以正常負載運行[8]。如果二者的故障發生時間非常接近或者為同一時間發生，那么供電操作將自動分擔給總線，因此雙機方案可大大防止裝置內任何部件故障對負載運行的影響。

3.3 采用多機并聯供電方案

多個UPS系統并聯為負載供電，具體結構如圖2所示，可以提高電源的穩定性[9]。多機并聯在應用時以大型機構為主要使用對象，可為其內部電力供應系統提供持久的電源。同時，多機并聯電源的后期維護相對簡單。故障機器可直接更換，以保持不間斷的電力供應，方便維修。除此之外，UPS系統的雙機運行還可以對系統運行的可靠程度形成保證，不斷提高穩定性[10]。

圖2 多機并聯結構示意圖

4 結 論

電力供應系統的持續供電需要UPS供應系統的支持，UPS電源在電力自動化系統中的應用可以促進能源管理系統自身的發展，同時也能夠推動UPS電源的應用和發展，共同完成電力供應的任務，從而加強使用頻率和質量，充分發揮UPS系統性能的作用。

為了實現能源供應系統的持續供電，UPS系統應從實際出發。總之，要實現配電系統的UPS供電優化系統，構建完善的用電發展機制，保持電力供應系統發展的及時性，必須結合多種因素和實時性要求，將效率、可靠性、科學性以及安全性作為供電系統選擇和綜合控制的關鍵因素，充分發揮擾動的作用和價值，不但實現經濟效益的提高還要獲得社會效益。