电力自动化系统安全运行的保障——ups电源

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1、电力自动化系统安全运行的保障——UPS电源[摘要]随着电力系统的飞速发展，各地区对电网安全经济运行都提出了更新更高的要求，这就需要不断完善和提高电力系统的自动化水平，而为了使该系统中诸如计算机、RTU、VQC和变送器等设备能够安全可靠地运行，就需要有UPS做保障。[关键词]UPS发展趋势工作原理使用与维护电源从它的发源地电厂出来，通过电网、变电站、输电线路、配电，直至各个用电终端，有如人体的血液，发自心脏，通向人体的各个器官、肢体直至各个角落。数字电力，无疑为发电厂的建设、生产、管理和运行提供了

2、现代化的手段，而数字电力的基础仍然是它的动力——电源。1UPS发展趋势1.1工业UPS发展趋势工业化生产过程中的用电设备可分为两大类型:线性负载和非线性负载。对于那些对供电要求较严格的苛性负载来说，通常是由不间断电源UPS系统进行供电，这是因为UPS可提供高精度、高稳定性的电压波形与频率，具有承受电网波动或扰动（浪涌、跌落、谐波）、间断甚至短时停电的能力，无论是线性负载或是非线性负载，UPS都具有低阻抗输出的特性。因此UPS电源系统在工业生产中得到广泛的应用，特别是在智能化仪表方面的应用。随着电

3、力应用技术的发展，UPS的负载也发生了极大的变化：1.1.1负载类型的变化工业化生产特别是自动化仪器仪表已从早期的“模拟化”仪表发展到当前的“智能化、电子化”仪表，它们的区别在于：★模拟仪表:高功耗、复杂、数量大、模拟量传送、线性负载；★智能化电子化仪表:低功耗、简单化、数字化传输、非线性负载。1.1.2负载容量的变化趋于中小型化，从早期的中大功率UPS（60～200KVA）为主发展到现在的中小功率UPS（30～80KVA）为主。1.1.3供电需求的变化趋于高可靠性，从早期的单机型供电发展到1＋

4、1冗余并联型供电，大大提高供电可靠性，平均故障间隔时间MTBF提高了4倍。1.1.4供电质量的变化趋于输入大范围、输出高精度、低失真度。1.1.5应用环境的变化高热量、高噪音、高污染的使用环境正在改造为低功耗、低噪音、洁净的环境。总之，“又大又笨”已不再是工业型UPS的象征，工业型UPS的发展趋势正在向着小型化、中小容量、低功耗、高效率、高可靠性的方向发展。1.2电厂用UPS的发展趋势电厂专用的UPS电源大多数为三相输入、单相输出的中功率UPS，因为电厂的负载大多数为单相负载，配电线路简单、维护

5、方便。1.2.1什么是真正的三进单出UPS真正的三进单出UPS内部电路为纯单相设计，主要表现在逆变器为单相输出。“假的”或经过改造的三进单出的UPS，多为三进三出UPS加上三进单出的变压器改造而成，它存在如下问题：★在输出端增加了三进单出的变压器，降低了整机效率（3%～5%）；★三进单出的变压器仍然具有三分之一的不平衡电流（33.3%），造成UPS可用容量的下降，因此必须使用更高视在功率的UPS主机，通常为额定输出容量的2倍，利用率降低；★增大主机的尺寸和占地面积，提高购置成本。因此在实际应用中

6、，在复杂的市场选型中，尽可能选择真正的三进单出UPS。1.2.2公用220V直流母排为了提高供电的可靠性，电厂中通常是采用两台UPS组成1+1冗余系统为负载供电，并配之以隔离变压器、交流电压调节器作为旁路电源输入。但是UPS的电池组往往被省略，直接将UPS的直流端接入220V的公共直流母排，如左图1：假设:单机UPS的可靠性MTBF＝400,000小时则:两台1+1冗余并联各带一组电池的UPS，其MTBF=4×400,000=1,600,000小时;两台1+1冗余并联共用一组电池的UPS，其MT

7、BF=1.1×400,000=440,000小时;而三台2+1冗余并联共用一组电池时，其MTBF=0.9×400,000=360,000小时。由此可见，只为节省两组电池而牺牲掉近三倍的MTBF并不划算。另一方面就是UPS的效率问题。UPS的逆变器是将直流功率转换成交流功率输出的。一般UPS的直流电压在400V～460V左右，而电厂的直流电压为220V，由此带来的问题是：直流电压越低，则逆变器的开关电流就越大，而损耗是与电流的平方成正比的，因此损耗明显增加；同时大电流需要大容量的功率开关器件、大容

8、量的一次侧绕组，较低的直流电压也需要较高变比的变压器，这些无疑是一种潜在的开支，直接影响到设备的投资成本、运行成本、设备的折旧等等。在电力系统走向市场经济的今天乃至以后，这种情况是不容忽视的。1.3“数字电力”中UPS的发展趋势“数字电力”立足于电力系统的信息化建设，无论是电网的信息化建设还是电厂的信息化建设，最终还是会归结到信息技术IT领域中来。在IT领域中，UPS电源作为所有信息数据和设备的电源保护产品，已经发展成为成熟的技术，这不仅是指UPS电源本身，还包括了以UPS电源为核心的整个电源保