電力自動化系統(tǒng)UPS供電方案可靠性微探

林建全

摘 ?要：電力自動化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復雜，在運行期間一旦發(fā)生故障將會嚴重影響設(shè)備功能效果，還容易使裝置內(nèi)部元件過早損耗，從而降低設(shè)備應(yīng)用率。為了解決這方面問題，保證UPS電源可以穩(wěn)定、安全的運行，提升UPS裝置的可靠性就顯得至關(guān)重要，文章將分析UPS裝置的可靠性因素，并提出提高UPS裝置供電可靠性的方案。

關(guān)鍵詞：UPS;電力自動化系統(tǒng);供電方案;可靠性

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）28-0129-02

Abstract： The internal structure of the power automation system is very complex. Once a failure occurs during the operation， it will seriously affect the functional effect of the equipment， and it is easy to make the internal components of the device wear out prematurely， thus reducing the application rate of the equipment. In order to solve this problem and ensure the safe and stable operation of the UPS power supply， it is very important to improve the reliability of the UPS device. This paper analyzes the reliability factors of the UPS device and puts forward a scheme to improve the power supply reliability of the UPS device.

Keywords： UPS; power automation system; power supply scheme; reliability

引言

在國民經(jīng)濟高速發(fā)展的環(huán)境下，城市大眾電器的應(yīng)用越來越多也越加頻繁，導致電能需求量與日俱增，為了滿足大眾日常生活工作需要，應(yīng)該創(chuàng)新電網(wǎng)運行模式，創(chuàng)新傳統(tǒng)電力自動化系統(tǒng)運行模式，借助UPS與電力自動化系統(tǒng)各自優(yōu)勢，確保UPS應(yīng)用于電力自動化系統(tǒng)后，可以提升電源供電的可靠性。

1 UPS的基本相關(guān)概述

UPS電源是將主機與蓄電池以直連的方式連接，并利用主機逆變器以及其他功能模塊，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的系統(tǒng)設(shè)備，在設(shè)備眾多內(nèi)部模塊作用下，可以在極大程度上提升直流電轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性。目前，UPS電源因為其在供電方面具備不間斷電力供應(yīng)的能力，可以保證電力穩(wěn)定、長久地進行集中供電作業(yè)，所以電力企業(yè)將其用于電力電子設(shè)備中，完成電力供應(yīng)作業(yè)。

UPS在應(yīng)用期間具備電力輸送穩(wěn)定的特征，同時還具有不間斷供電、穩(wěn)壓、濾波的作用，所以在應(yīng)用過程中，得到市場較高的評價，企業(yè)應(yīng)用與市電供應(yīng)借助UPS內(nèi)部逆變器、濾波器及穩(wěn)壓器，在眾多模塊電路作用下，可以降低市電對裝置供電造成的不利干擾，確保電氣設(shè)備可以按照工作要求正常進行供電作業(yè)。另一方面，UPS電源即便在輸電中斷后，UPS依然可以憑借內(nèi)部模塊電路輔助，通過直流供電組件，安全穩(wěn)定的完成直流電與交流電的轉(zhuǎn)換工作，可以保證設(shè)備在工作狀態(tài)下正常運轉(zhuǎn)。另外，UPS電源內(nèi)部設(shè)有諸多模塊電路，在市電與電池供電轉(zhuǎn)換過程中，并沒有時間間隔，從而可以進一步提升電能負載設(shè)備輸電的穩(wěn)定性。

2 電力自動化系統(tǒng)UPS裝置的可靠性分析

目前，UPS裝置因自身具備不間斷供電穩(wěn)壓等功能特性，所以活躍于通信系統(tǒng)、微型控制系統(tǒng)、事故照明等。在我國科技高速發(fā)展的過程中，裝置向自動化、智能化方向發(fā)展，電力行業(yè)需要具備與時俱進的發(fā)展意識，為實現(xiàn)電力供應(yīng)的連續(xù)可靠穩(wěn)定，需考慮UPS裝置中的設(shè)計要點，并對UPS可靠性進行分析。

首先，電力UPS與直流屏一起組成專用不間斷電源，直流屏對蓄電池組進行充能并對直流負載提供電源，對電力系統(tǒng)能否正常工作起著非常重要的作用。UPS在眾多模塊電路作用下，使內(nèi)部裝置可以在充足電能狀態(tài)下正常運行，其中直流屏是蓄電池可以獲得持續(xù)電能供應(yīng)的重要組件。

為了提升UPS裝置的應(yīng)用時間，確保UPS裝置可以正常進行各項工作，需要提升蓄電池儲能的容量，還需要合理設(shè)計UPS內(nèi)部模塊，完成市電中斷后自動供電工作，在電力自動化系統(tǒng)下，確保UPS裝置供電能力滿足工作需求，完成不間斷輸送電力的任務(wù)。

其次，蓄電池組模塊是為UPS持續(xù)供電的核心模塊之一，收集蓄電池組在故障平均修復時間與其平均無故障工作時間，發(fā)現(xiàn)蓄電池在這兩方面的數(shù)據(jù)均服從指數(shù)分布。另外故障狀態(tài)、正常狀態(tài)、失電狀態(tài)等均是蓄電池的工作狀態(tài)，掌握蓄電池組工作參數(shù)，完成故障平均修復時間抽樣統(tǒng)計表，并根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果研究蓄電池組工作規(guī)律，發(fā)現(xiàn)蓄電池組充放電時間以及電池實時容量間的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)掌握的情況分析蓄電池主要在不同狀態(tài)下作業(yè)情況。并通過實時容量與恒定放電電流比值，測定蓄電池組工作狀態(tài)。在蓄電池組模塊作用下，提升設(shè)備傳輸工作的平穩(wěn)性、可靠性。

再次，發(fā)電機對UPS電源進行供電，其有三個狀態(tài)分別為檢修狀態(tài)、正常狀態(tài)、故障狀態(tài)，需要掌握UPS發(fā)電機輸入方式，了解其對UPS起到的作用，需要使用逆變法分析發(fā)電機狀態(tài)，通過無故障時間統(tǒng)計制作發(fā)電機故障，掌握發(fā)電機指數(shù)與裝置修復率的內(nèi)在聯(lián)系，從兩者間內(nèi)在聯(lián)系層面出發(fā)，應(yīng)用數(shù)學算式作為測算檢修時間是否正常的參數(shù)，通過發(fā)電機模塊測定，掌握其在UPS裝置內(nèi)部運行期間是否正常。UPS裝置內(nèi)部多個工作模塊，在應(yīng)用期間均可以通過分析測算，掌握模塊運行情況，并根據(jù)模塊穩(wěn)定性分析，及時發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部存在的問題，確認裝置發(fā)生故障的危險部位，并進行集中管制。

最后，UPS供電方案設(shè)計是重要的核心內(nèi)容，需要從多個角度分析。我們應(yīng)該了解UPS裝置特點，對供電系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)控，UPS裝備內(nèi)部包含濾波模塊、整流模塊、充電模塊、逆變模塊、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊、監(jiān)控模塊、蓄電池組等模塊，在UPS供電過程中對各模塊工作狀態(tài)進行評估預(yù)測，分析各模塊工作參數(shù)，考慮電池組故障檢修以及其他模塊故障調(diào)控等工作。從供電可靠性角度思考，選擇最適合的供電方案策略。

3 電力自動化系統(tǒng)UPS供電方案可靠性策略

3.1 加強UPS的日常維修和定期檢修

UPS內(nèi)部由多個功能模塊構(gòu)成，在電力自動化系統(tǒng)運行期間，如果因內(nèi)部元件發(fā)生故障，導致供電作業(yè)中斷后，可以在內(nèi)部功能模塊的作用下，確保裝置依然可以穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，掌握UPS裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還需要根據(jù)工作要求，定期對UPS裝置進行日常維護，測算元器件工作時間，并根據(jù)元器件使用壽命，設(shè)計UPS裝置檢修計劃，保證UPS裝置檢修工作可以順利進行，減少裝置運行期間故障發(fā)生的次數(shù)，元器件發(fā)生故障的次數(shù)與其使用壽命有一定的關(guān)聯(lián)，通過日常維護防止元器件燒毀裝置，可以在一定程度上增長裝置使用年限，從而間接提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

UPS應(yīng)用期間，通過運維工作掌握其運行情況，測試設(shè)備內(nèi)部元件是否存在問題，設(shè)備運行一段時間后，內(nèi)部必然會沉積灰塵，如果不能及時清掃設(shè)備，內(nèi)部灰塵很可能會導致各元件基礎(chǔ)發(fā)生障礙，為了避免灰塵堆積導致元器件接觸不良等情況出現(xiàn)，需要通過日常監(jiān)管，定期除灰。另外，需要在UPS電源發(fā)生故障后，根據(jù)故障分析結(jié)果，查找電源發(fā)生故障的原因，并進行故障點排查，確定UPS電源故障位置。制定檢測方案，掌握故障排查要點，并根據(jù)方案檢測流程逐步排查設(shè)備內(nèi)部元件，通過科學系統(tǒng)的排查流程，可以提升故障檢修速度。

3.2 采用雙機并聯(lián)冗余方案，提升系統(tǒng)的可靠性

為了進一步提升電力自動化系統(tǒng)可靠性，采用UPS雙機并聯(lián)冗余的方案，來提高UPS供電方案的可靠性，并開展不定期檢測，從而實時掌握UPS裝置運行各時段工作情況。

雙機備用供電，會使用兩臺UPS電源，應(yīng)用兩臺UPS電源與母線共同負責系統(tǒng)負載運行工作，在電力自動化系統(tǒng)運行期間，當裝置內(nèi)其中一臺UPS電源發(fā)生故障后，由另一臺UPS電源進行電力系統(tǒng)負載運行。當兩臺UPS電源裝置同時發(fā)生故障，母線自動承擔負載供電作業(yè)。在負載運行期間，裝置配備兩臺UPS電源，可以在極大程度上防止因為裝置內(nèi)任意元件發(fā)生故障對負載運行帶來的影響，使用雙機備用供電的方式，可以提升系統(tǒng)運行的可靠性，防止模塊發(fā)生故障后，冗余容量無法完成在線負載運行。

3.3 多機并聯(lián)的供電方案，保障系統(tǒng)可靠性

多機并聯(lián)適用于大型機構(gòu)，為其內(nèi)部電力系統(tǒng)進行持久供電，由多個UPS電源以并聯(lián)的方式進行負載供電，可以提升供電的穩(wěn)定性，同時使用多機并聯(lián)供電在后期維護工作也相對比較簡單，直接替換故障的機器維持不間斷的供電進行修復。另外，使用UPS多機并聯(lián)供電的方式，可以應(yīng)用雙電源負載或多條相對獨立線路，減少后期負載轉(zhuǎn)換浪費的能量，還能進一步簡化配置結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)運行的可靠性。

4 結(jié)束語

UPS供電方案需要從實際出發(fā)，為電力自動化系統(tǒng)可以持續(xù)供電，應(yīng)該分析UPS系統(tǒng)電源應(yīng)用于電力自動化系統(tǒng)后的工作表現(xiàn)，還應(yīng)該保證UPS供電方案可以使系統(tǒng)可以穩(wěn)定、可靠的運行。并分析雙機并聯(lián)、多機并聯(lián)UPS電源在其中的應(yīng)用表現(xiàn)，并在后期加大對方案的研究力度，一旦發(fā)現(xiàn)裝置運行存在問題，需要及時優(yōu)化裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進一步提升UPS裝置運行的可靠性。

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