電力自動化系統(tǒng)UPS供電方案可靠性

李勇

摘 要：目前隨著我國科技的迅速發(fā)展，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)過程中都采用了自動化系統(tǒng)的的使用，通過使用自動化系統(tǒng)，能夠很好的實現(xiàn)對于人力資源的使用下降，這樣就為企業(yè)中能夠減少很大一部分用人的開支。所以為了對于自動化系統(tǒng)進行有效的保護，相關(guān)人員研制出了一種UPS供電方案來進行電力自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定保護。

關(guān)鍵詞：電力自動化；系統(tǒng)；UPS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.134

因為近些年來，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息的大力發(fā)展，電力系統(tǒng)的功能也變得越來越完善，而且伴隨著社會發(fā)展的需求，傳統(tǒng)的工業(yè)必然會被自動化系統(tǒng)控制所完全的取代。但是在使用自動化系統(tǒng)中雖然其運作過程是一種依賴于外界穩(wěn)定環(huán)境下才能夠保證持續(xù)的工作，所以在這過程中為了能夠?qū)φ麄€自動化控制系統(tǒng)的供電進行穩(wěn)定的保護，為此相關(guān)人員特別提出了UPS供電方案，而在這種持續(xù)供電的保證下一些醫(yī)院、金融機構(gòu)、工廠等對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性較為嚴格的地方就可以不需要對外界影響下的斷電而出現(xiàn)重大事故進行擔憂，正是因為UPS其本身所存在的重要意義，所以本文針對UPS進行定量的研究，以供人們的參考。

1 UPS的實用性分析

在對UPS其對于保障電力自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性上，相關(guān)人員給出了對應的參考指標，一般進行反應UPS的實用性指標主要包括了：平均設(shè)備發(fā)生故障時間、設(shè)備失電的頻率和系統(tǒng)供電的可用率這三個指數(shù)來進行說明。

（1）設(shè)備發(fā)生故障的時間。在這里主要收集的數(shù)據(jù)包括兩個方面，一個是系統(tǒng)發(fā)生故障的平均時間，另一個則是當系統(tǒng)發(fā)生了故障后UPS的修復狀態(tài)時間，這兩者所對應的一個數(shù)學期望，這兩個數(shù)據(jù)的表示我們用和來進行表示，通過這兩者數(shù)據(jù)的收據(jù)從而對失電頻率和系統(tǒng)供電可用率來進行計算。

（2）設(shè)備的失電頻率。在這里設(shè)備的失電頻率所表達的是再長時間系統(tǒng)的運行過程中，當系統(tǒng)受到影響或者在自身運行中出現(xiàn)問題時，就會出現(xiàn)負荷失電。而頻率所不表達的就是在一段時間內(nèi)系統(tǒng)出現(xiàn)負荷失電的次數(shù)。其計算公式為：。

（3）系統(tǒng)供電的可用率。系統(tǒng)的供電可用率所表達的并不是系統(tǒng)在運作過程中可以用電的時長，而是指系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下所保持穩(wěn)定的一種概率。這種通過對于定量的分析，主要是用到的是解析法和模擬法，因為這兩種方法在對定向分析的過程中更為準確，另外隨著這些年學者的研究還提出了模糊法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但是在這里因為這兩種分析方法仍然處于不成熟的階段，所以暫時不考慮使用。穩(wěn)態(tài)概率的表示公式為：。

2 UPS的供電方式

（1）在確定UOS進行供電的過程中，我們確定了三種不同的供電方式，首先最為簡單的一種就是單機在線。單機在線的主要工作形式為，當母線和UPS的電源都處于正常工作狀態(tài)時，UPS則是處于一種蓄電池的狀態(tài)進行充電，在充電的過程中仍然需要對連接的負載進行供電，其類似于筆記本電腦中的電池。這樣的方式，如果母線出現(xiàn)了故障時，則UPS中儲備的電源進行對負載的供電，當UPS出現(xiàn)了故障時，則由母線直接對負載進行供電。這樣就保證了不會因為斷電而造成的電氣系統(tǒng)出現(xiàn)停止運行的狀況發(fā)生。

（2）雙機備用供電模式。在電力系統(tǒng)中使用這種供電，其所使用的是兩個UPS供電，其效果和單機在線的方式大致相同。當系統(tǒng)正常運行時，母線通過和兩個UPS電源進行直接供電，UPS在充電的過程中再對負載進行供電，當UPS1出現(xiàn)了故障時，則母線通過UPS2進行對負載的輸電，當UPS1和UPS2同時故障時，則由母線直接對負載進行供電。這樣做的好處是當母線故障時會有兩個電源進行對負載的供電，一般是用于用電量大的電力系統(tǒng)，而起的缺點是構(gòu)建雙機備用的UPS供電模式在結(jié)構(gòu)上較為復雜，所以往往輝耀在前期耗費大量的時間，在進行維護的過程紅也需要花費很多的時間。

（3）多機實現(xiàn)并聯(lián)。通過將多個UPS電源進行并聯(lián)，在進行供電的這種形式，往往其功能更加的穩(wěn)定，在安裝過程中因為是進行并聯(lián)，所以在結(jié)構(gòu)上也較為簡單，結(jié)構(gòu)簡單也就意味著當出現(xiàn)了故障時，維修的過程也就相對的更加快捷。但是這種并聯(lián)的方式往往其UPS電源需要的數(shù)量較多，花費也較大，更適用于大型的企業(yè)或者機構(gòu)進行使用。

3 可靠性指標分析

（1）在對構(gòu)建的UPS所給出的三種供電方案中，為了能夠以科學的手段對其進行對其進行評估，所以對其進行數(shù)學建模來進行穩(wěn)定性的分析。在對其進行數(shù)學建模的過程中，首先可以將其內(nèi)部分解為多個模塊，包括了電源、發(fā)電機、輸入母線、自轉(zhuǎn)化開關(guān)、整流、濾波等十三個模塊。這樣在實際的觀察中我們可以發(fā)現(xiàn)，當正常系統(tǒng)在供電過程中，是通過發(fā)電機和電源直接對UPS進行輸送電，當UPS一旦出現(xiàn)了問題后就會自動的進行切路供電。

（2）UPS蓄電的分析。在針對于UPS供電中最主要的一個環(huán)節(jié)供電環(huán)節(jié)進行分析的過程中，主要是對其蓄電池的充放電過程進行仔細的分析。一般UPS蓄電池的狀態(tài)主要分為五種形態(tài)進行展示。第一個形態(tài)為正常狀態(tài)，當蓄電池在正常狀態(tài)下時，其工作狀態(tài)應該是出于一種充電的狀態(tài)，電池的規(guī)模保持為一種浮電的轉(zhuǎn)臺。第二種形態(tài)為放電狀態(tài)，在這種形態(tài)下，一般出現(xiàn)的主要原因就是因為幕先出現(xiàn)了問題導致沒法通過母線對負載進行直接的供電，所以在這過程中為了保證系統(tǒng)的持續(xù)運行，UPS中的蓄電池就需要消耗自身平時所累積的電量，也就是將一種化學能轉(zhuǎn)換為電能的方式。最后就是蓄電池處于失電狀態(tài)，失電狀態(tài)就是指蓄電池自身的所儲備的電量不足而導致了輸出的電壓小于負載的需求電壓，從而造成了失電狀態(tài)。在使用UPS過程中是還有兩個狀態(tài)分別為UPS蓄電池的故障狀態(tài)，比如說因為用時教程造成的損壞，造成了UPS在進行放電的過程中出現(xiàn)了故障，所以為了避免這一現(xiàn)象還需要添加一個檢修狀態(tài)。

4 總結(jié)

本文講述了UPS的可靠性分析以及在使用UPS時的供電過程，在整個分析的過程中需要用到定向分析，這也為今后使用UPS進行電力自動化系統(tǒng)使用UPS方案提出了一些參考意見。

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