UPS电源系统电力工程论文

2022-04-22

摘要:为了更好地完成生产设备过程的规划和控制,保证仪器控制系统的不间断工作。化工企业通常使用双冗馀ups电源为仪表控制系统供电,从而确保控制系统始终保持稳定高效的运行状态。本文主要分析ups电源在仪器控制系统中的应用。以下是小编精心整理的《UPS电源系统电力工程论文(精选3篇)》,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

UPS电源系统电力工程论文 篇1:

交直流一体化电源系统优化设计

【摘 要】论文以交直流一体化电源系统优化设计为重点进行阐述,逐步分析了交直流一体化电源系统的应用特点,传统站内电源系统的不足之处,交直流一体化系统的优化设计方案,系统故障的对应解决措施等内容,旨意为相关性研究提供一定的数据参考。

【关键词】交直流一体化;电源系统;优化设计;交流系统

1 引言

智能化、機器化、无人值守变电站依据其必要的安全性能,以及其管理工作的高效性、自动化水平等内容,有效提升我国电源系统的整体质量水平,为了有效提升我国电力系统的使用率,广泛应用交直流一体化的电源系统方式是非常必要的。

2 交直流一体化电源系统的应用特点

科学、合理地使用直流电源系统、交流电源系统、UPS电源系统、通信电源系统、一体化优化方案,能够高效实现对于智能化、无人值守变电站全方位监控。合理应用一体化监控系统不仅能够有效提升变电站内部的具体使用情况的分析监控,还可以高效使用其监控模块,同时实现对各个电源子系的科学化分析,进而帮助站内电源系统实现信息资源共享,也为建设数字化电源软件环境做好坚实铺垫。智能化与模块化的使用方式能够合理分化智能无人值守变电站电源功能,形成具有切实可行性的智能电源硬件平台应用模式,并且不需要进行重复性接线过程,以及二次跨屏电缆建设。一体化控制平台还应该透明地将变电站智能化、无人值守等运行情况以及相关数据展示出来,同时显示其在远方控制中心,以及智能化、无人值守变电站不断完善成具有开放性质的统一化系统。

3 传统站内电源系统的不足之处

在传统一体化监控以及智能化作用下的无人值守变电站中存在的最大不足之处就是有监控盲点,这样就降低了系统的安全性与整体质量,可能会造成站内设备丢失以及损坏的现象,又由于缺乏系统的管理方式,阻碍了无人值守变电站维护方面工作的顺利进行。关键是变电站直流电源系统以及变电站交流电源无法进行高效融合,无法达到最佳的运行状态。传统无人值守变电站电源系统馈线通常使用微型断路器或者塑壳断路器,并且因为其应用的二次电缆次数较多,造成整体智能化、无人值守变电站电源系统缺失必要的维护能力以及生产能力。因此,为了补救传统站内电源系统的不足之处,做好交直流一体化电源系统的优化设计是非常必要的,其能提升整体应用质量与效率。

4 交直流一体化系统的优化设计方案

4.1 交流系统

变电站使用交流电源系统的情况基本是根据变电站无人值班的需求而变化的,使用双电源智能化自动控制AST开关,能顺利完成对交流电线的监测与控制工作。此种开关不仅能够支持两路交流电源进行开合分现象,还能实现电气闭锁以及机械闭锁,这样可以在源头上提升电源切换的安全性与可靠性,同时还能取消缺少实际作用的站用电备自投保护装置。两路交流电源根据AST开关作用实现自由行切换,也能通过变电站监控系统或者集控中心完成远程切换,这样可以更好地提升变电站闸操作、事故处理等工作的便利性,进而高效提升交流电源变化的可靠性,进一步提升整体变电站用电一体化电源系统的实效性。将交流进线模块、电源智能监控单元、电流互感器一体化,交流线块模块开关、电流传感器、智能电源一体化是非常必要的。

4.2 直流系统

采取具有并联性质的智能电池组件以及阀控形式的铅酸蓄电池进行对应的直流电源设计,不仅能保障此项设计的科学性、合理性,还能保证使用最节省的投资方案,收获较大的应用效果。对二次设备内部的零件以及相关设备进行具体的维护与保持工作是非常必要的,例如,分别使用两项具有相互独立特性的直流电源系统,能够将稳定的220V电流经过隔离作用后降低到48V,进而为通信负荷提供必要的电流保障。使用具有模块化结构的交流电维持电源系统,以及配套的双机冗余装置,能够保障其具备特定时间的负荷放电时间,以及8000μA容量的空间。

4.3 一体化电源模块化组屏方案

直流电源是一体化电源系统中关键性构成部分,很多电力工程中一体化电源系统都包括以下系统,如并联智能电池组件馈线柜、交流站用电源、事故照明逆变电源柜、通信电源、功能齐全的统一交直流一体化监控系统;交直流系统中的电流、电压、电阻功率等变换的数据都是在一体化监控系统的监管范围内,同时此系统的监管内容还包括远程遥控操作系统、预警系统、历史记录等功能化系统[1]。监控系统要想高效发挥作用,还应该有分层通信模式、交直流系统以及其他各子系统的监控支持,从而高效完成此对应模块上的控制以及信息采集。在总监控装置以及各自监控装置上进行通信工作,可以有效实现对整体一体化电源系统的检测与管理,再结合相关的变电站通信自动化装置实现统一通信管理,交直流电源设备综合性告警信息数据能够传输到调控核心地区,进而满足无人值守变电站的需求。在二次设备室内屏柜方面也使用模块化布置方案,将不同性质的多种底座组合成一个统一的模块,利用侧壁开孔方式在厂家完成柜间接线全面运输、整体吊装等,最重要的是还能有效缩短工程周期,实际上一体化电源部分的模块配置如下:并联智能电池组件一共包括两个模块,平均每个模块上都有6个面,模块的组成方式还包括交流电源柜或者事故照明逆变电源柜、直流电源柜等。

5 系统故障的对应解决措施

强化整体交直流一体化电源系统的防范故障能力,采取的关键性方式是:建设具有科学性、系统性的一体化故障预警装置与监控装置,强化其维护、預防、维持系统性能的作用。创新与完善电源管理机制,形成完整的电源维护系统,能提升整体电源系统运行的安全性与科学性,强化相关工作人员的责任意识,调动工作人员能及时准确地解决对应的问题。做好对应的电力维护人员的专业培训工作,如果是人为因素导致的故障,还应该追究其责任,必须保证奖罚分明。成立对应的风险评估系统,使用科学的方式降低运行路线以及运行设备不标准导致的故障发生率。比如,运用网络软件新型技术设计出一套电源运行系统故障预警以及科学维护系统,全方位监控电源系统路线以及设备应用情况,保证在出现问题时,能进行正确的预警,使维修管理人员能够及时参与到现场线路的维修与设备管理工作。要想保障电源系统的运行重点地区能够保持24小时监控,还可以合理使用电子远程监控装置进行监控,保证运行路线以及设备都可以正常工作,从而保证电源系统能够顺利工作。

5.1 进行对应的合理性电源系统维护工作

对频繁使用的电源设备进行定期维护以及安全检查,从而制定出完整的整改方案,对电源系统进行定期升级与优化,能有效保障电源设备以及相关运行路线的安全。并且在用电的高峰时期,还应该进行对应的电源设备以及运行路线的全面检测,及时具体地找出安全隐患,并且进行专业性的分析与探究,从而结合其故障形式采取对应的补救措施,此外,还应该详细地对整个过程进行明确记录,以便为日后相关工作的开展提供必要的数据参考,从而保证其电力系统能够发挥实质性作用。

5.2 运用先进性技术

使用具有科学性、高效性的电力维护设备,能有效提升其运行路线的绝缘性以及安全性,采取具有先进性的旧设备部件替换已经超负荷运行的电源系统设备部件,能正确规避故障的发生,强化对应点路线的绝缘作用,促使其电源系统设备能顺利安全运行。

6 结语

对交直流电源系统相关问题进行研究,并提出完善策略,能有效提升变电站电源系统的应用水平与质量,促使其发挥最大的作用,进而推动我国智能电网的建设与发展。

【参考文献】

【1】杨铭, 张侃君. 湖北电网变电站站用交直流电源系统运行分析[J]. 湖北电力, 2017(7):25.

作者: 刘英楠

UPS电源系统电力工程论文 篇2:

UPS电源在仪表控制系统中的应用

摘要:为了更好地完成生产设备过程的规划和控制,保证仪器控制系统的不间断工作。化工企业通常使用双冗馀ups电源为仪表控制系统供电,从而确保控制系统始终保持稳定高效的运行状态。本文主要分析ups电源在仪器控制系统中的应用。

关键词:不间断电源;UPS;接线方式;可靠性

引言

大部分化学生产单位处于可燃、爆炸性、高温、高压的危险环境中,其特点是规模大、生产连续性强。为确保化工设备生产过程的安全性和连续性,对设备控制提出了更高的要求,可靠的电源是确保设备控制正常运行的关键。一旦断电,仪器控制系统的数据丢失或信息不完整会导致数据分布式控制系统(DCS)和紧急关机系统(ESD)等控制系统出现故障,导致整个过程生产状态不确定,重要设备损坏,甚至过程生产中断,从而导致大规模停机。为保证供电可靠性,采用不间断电源(ups)为仪表控制系统供电。

1、UPS电源的主要应用技术

并联电路技术当ups电源置于民航机场等重要地点时,电源容量必须达到很大的价值,才能满足这些地点的实际需要。但是,ups提供的实际电源由于其他外部因素而丢失,导致ups的实际性能无法满足规定的要求。为了改善这些工作条件,技术人员必须使用并行技术来改善这个问题,并正确处理目前发布时存在的问题。并联技术的实现条件相当严格,需要保持工作系统中所有逆变器使用的电压频率和幅度数据非常一致。此外,在使用并行技术时应注意的是,运行时应使用冗馀电源系统,该电源系统必须具有良好的容错性能。冗馀ups系统由两个单独的ups系统组成,每个ups设备的输出均平行于一个通用配电系统连接。通常,系统配置为N+1独立ups系统,其中n个独立ups系统足以承担系统的全部负载,另外一个系统被添加为备份,称为N+1并行冗馀系统。因此,如果只有一个机器系统出现故障,N+1冗馀系统仍可正常运行。并行N+1冗馀系统与单机系统相比可以扩展输出容量,提高冗馀功能。N+1并行冗馀系统可以增加容量,仅增加冗馀)。多个单个ups的并行连接只能增加容量并增加冗馀,这称为并行容量N+0系统和并行容量N+0系统。

2、UPS应用模式分析

主电源模式是ups电源的默认模式。在此模式下,充电设备可通过充电器和逆变器供电,整流充电器也可给ups电池充电。旁路电源模式包括兩组UPS电源设备,即UPS1和UPS2,UPS2是备用电源。UPS1的逆变器在电压输出中出现故障时,静态开关可以自动工作,ups 1可以自动切换到UPS2。此电源模式也称为冗馀电源模式,一组ups可在出现故障时继续供电,从而最大限度地保护通信设备。

3、UPS电源供电方式及应用

3.1小型单机UPS电源供电方式

容量小于6 kVA的设备通常使用小型ups电源运行。ups电源容量小、体积小,可以放在任何需要电源的地方。小型ups电源由电源主机和电池系统组成,可以独立供电进行充电,ups电源没有冗馀或备份。当电源出现故障时,电池是空的,负载停止,可靠性低。有关详细信息,请参阅小型独立ups电源模式图2。此电源模式适用于小型输入控制系统、紧急照明和其他低功耗、低容量系统。

3.2UPS电源串联热备份供电方式

此电源模式可提高ups电源的冗馀性和承载能力,并通过主从式备份技术连接。断开主ups的旁路输入端与输入电流的连接,并将其连接到从属ups的输出端,即从ups的输出端用作主ups的旁路。正常情况下,主机ups承担全部负载。如果主机出现故障(例如过热、过载等),从属ups将继续为设备供电作为紧急电源。此电源模式的可靠性和承载能力高于单个ups电源。缺点是从属ups始终处于空闲热备份状态,电池始终处于浮动充电状态,这在一定程度上影响了电池寿命。此供电模式适用于仪器控制系统容量变化不大,且不考虑ups供电容量增加的地方。

3.3UPS电源并联冗余供电方式

在此电源模式下,ups电源之间没有接触开关,并且在ups电源之间切换时不会出现潜在故障。ups电源输出采用单总线配置。与双冗馀ups电源相比,它更易于使用。通常,选择两个大小相同的ups电源作为电源模式。ups电源之间没有主从关系。正常情况下,两个ups电源同时运行,负载平均分担。如果一个ups电源发生故障,它会立即自动脱机,而另一个ups电源承担全部负载。该供电模式的优点是只需要旁路电源,提高了维修方便性,具有良好的经济性和实用性。方便未来ups电源的扩展和转换。该供电模式广泛应用于化工企业仪器控制系统。

4、UPS维护策略

除日常巡逻外,还可以增加一些在线检测工具和维护措施,进一步提高ups设备的运行安全性。(1)加强ups设备本身的维护,并进行ups设备正常运行期间无法进行的深入维护,以防止组件因粉尘积聚过多而发热老化。(2)检查设备内部组件和重要模块的潜在事故可能性,并尽快发现和消除它们。测试组件的基本性能可确保所有组件相互连接和协调。电气元件的紧固件、连接器和焊缝由于热量、振动、氧化等因素及其导电性寿命而减少。电导率的降低会使电阻值增大,电阻值越大,加热值越热,氧化越容易。平方乘的恶性循环使设备随时闲置。(3)检查装置内具有不同功能的取样板,并检查取样值。取样值的准确性直接关系到设备运行的稳定性。包括进出端子的高压采样;直流信号采样;信号模拟采样;验证模拟信号到数字信号转换键。(4)ups对操作环境的温度和湿度要求很高。在ups空间添加在线温湿度监测功能,实时监测ups空间的温湿度,并与值班人员一起向DCS空间发送警报信号。ups室内的温度和湿度一旦超过监控值,及时通知有关人员处理。

结束语

ups电源的早期选择和配置及其连接模式对于负载电流电源的可靠性至关重要。维护策略、操作环境监控、运行状况监控以及ups运行期间的其他连接对于提高ups电源可靠性也同样重要。对于ups,有必要制定预防性的设备完整性管理工作战略,从预测管理到日常维护,严格控制ups整个生命周期的所有环节,严格执行相关的防事故措施,确保ups电源设备的平稳运行,以及安全可靠的电源供应。

参考文献

[1]韩建武.UPS不间断电源技术在DCS/ESD中的应用[J].科技创新导报,2009(10):100-101.

[2]朱念林.不间断电源在化工生产企业的应用[J].天津化工,2013,27(2):58-59.

[3]孙茗,於崇干,盛和乐,等.电力工程直流电源系统设计技术规范:DL/T5044-2014[S].北京:中国计划出版社,2014.

作者:张振娇

UPS电源系统电力工程论文 篇3:

变电站通信直流系统与站用直流系统的整合应用

【摘 要】提出变电站站用交直流一体化电源的解决方案,结合实际应用,论述了一体化电源优越性。

【关键词】电力通信网;变电站;通信电源;站用电源;整合

1、变电站直流系统的现状

传统变电站内设置了站用直流系统和通信直流系统。站用直流系统主要用于保护、自动化、二次及公用等控制负荷供电,其电压为110V或220V;变电站通信直流系统电压为-48V,由于通信直流系统和站用直流系统所供设备不同,2个系统间存在如下主要差别。

(1)关注指标不同。由于通信设备用于语音和数据通信,对直流系统的杂音电压有一定的要求,站用设备无此要求。(2)接地不同。为了减少外部干擾,保障通信质量,通信行业规定通信直流系统正极直接接地,形成-48V直流供电;站用直流系统正负极悬空不接地,而站用直流系统正极接地可能导致继电保护装置的误动。(3)蓄电池单独供电时间不同。站用直流系统蓄电池单独供电时间:有人值班变电站不小于1h,无人值班变电站不小于2h;通信直流系统蓄电池单独供电时间:有人值班变电站不小于4h,无人值班变电站不小于8h。(4)负荷性质不同。站用直流系统所供负荷有经常负荷和冲击负荷,变电站开关操作时可能会出现暂态过电压;通信设备多为电子产品,负荷电源小,电源质量要求高。(5)所供设备性质不同。传统站用设备多为分立元件产品,负荷电流大,电源质量要求相对不高;通信设备多为电子产品,负荷电流小,电源质量要求高。

鉴于上述差别,传统变电站均设独立的通信专用直流系统。

2、存在的问题

上述模式由于各子系统采用分散设计,独立组屏,设备由不同的供应商生产、安装、调试,供电系统也需分配不同的专业人员进行维护管理。这种模式存在以下弊端:

(1)站用电源自动化程度不高。由不同供应商提供的各子系统通信规约一般不兼容,难以实现网络化管理,系统缺乏综合的分析平台,制约了管理的提升。(2)经济性较差。站用电源资源不能综合考虑,使一次投资显著增加。(3)安装、服务协调较难。各个供应商由于利益的差异使安装、服务协调困难,远不如站用交直流电源一体化的“交钥匙工程”模式顺畅。(4)运行维护不方便。站用电源分配不同专业人员进行管理:交流系统与直流系统由变电人员进行运行维护,UPS由自动化人员进行维护,通信电源由通信人员维护,人力资源不能总体调配,通信电源、UPS等也没有纳入变电严格的巡检范围,可靠性得不到保障。

3、变电站直流系统的整合

随着变电站综自化程度的越来越高以及大量无人值班站投运,相应提高站用电源整体的运行管理水平具有非常重要意义。变电站设独立的通信直流系统,是在相控电源技术以及变电站传统设备的条件下为保障变电站通信设备安全可靠运行所作的规定。然而随着技术的发展,直流系统已从相控电源发展为高频开关电源,变电站设备已从分立元件设备发展为微机型设备,规定的基础条件发生了变化。因此将通信直流系统与站用直流系统整合是可行的。

(1)通信设备和站用设备的供电电压可维持不变。变电站110 V/220 V直流通过高频开关型直流变换器(DC/DC变换器)变成-48 V后,供给通信设备。(2)直流变换器可采用隔离型高频开关变换器。变换器输入输出相互隔离,变换器输出端正极可直接接地,满足通信电源正极接地要求,而站用直流系统与原方式一致,两极悬空给站用设备供电,互不影响。(3)直流系统蓄电池供电时间是根据故障修复时间而确定的,无论是站用直流系统还是通信直流系统,都是考虑到此时间内交流所用电或整流系统能够被修复,恢复交流整流供电。因此,蓄电池供电时间可统一到站用直流系统的蓄电池供电时间。(4)负荷性质发生了变化。站用设备与通信设备的负荷性质非常接近,都是由大规模集成电路构成,对供电电源质量的要求相同。(5)高频开关整流器的应用大大提高了站用直流系统的供电质量,同时由于站用设备的电子化、小型化,单个设备的负荷大为减小,其开停对系统的冲击减小。另外,直流变换器有较宽的输入容限,动态响应快,输出变化小,对通信设备供电没影响。(6)站用直流系统和通信直流系统皆采用全浮充工作方式,联合设置的大容量蓄电池组对站用直流系统稳压作用更大。

综上所述,将通信直流系统与站用直流系统进行整合,取消通信专用蓄电池组,通信设备通过站用直流系统经直流变换器变换后供电。

整合后的变电站直流系统,采用原站用直流系统的配置方案,蓄电池和充电装置的容量考虑全站所有直流负荷,包括站用和通信负荷。变电站不设通信专用蓄电池组,设2组隔离型高频开关DC/DC变换器,每组DC/DC变换器模块按N+1配置,模块容量的选择充分考虑运行的安全可靠性,2组DC/DC变换器输入分别引自站用直流系统的不同母线。通信部分可配置2面独立的通信直流配电屏,用于2段-48V直流母线的配电;也可采用将每套通信直流配电装置与DC/DC变换器电源共组1面屏的方式,需组2面屏。

4、直流系统整合的优点

变电站通信直流系统与站用直流系统整合,它符合结构合理,技术先进,运维方便的技术发展路线。在技术、经济、运行维护上有较突出的优点:

(1)网络化、智能化:各子系统智能设备通过通信网络接入一体化监控器,一体化监控器一个通信口接入综合自动化系统和调度系统。由监控中心单元兼容各部分监控单元,一个接口、一种规约接入综合自动化系统。实时查看各子系统的参数、开关状态、事件信息等,可修改系统参数、运行方式,遥控开关设备,实现站用电源“四遥”功能。整个站用电源实现专家系统管理:设备固定数据库+实时更新数据库+专家智能分析系统。(2)减少变电站建筑面积,同时提高系统安全性。现有通信直流系统蓄电池组均以组屏方式布置在变电站自动化通信机房内,由于蓄电池存在漏液、爆炸、起火等安全隐患,对变电站安全运行不利,整合后取消通信蓄电池,通信设备采用的站用蓄电池布置在单独房间内,提高了系统安全性。(3)提高了通信设备供电可靠性。通信直流系统与站用直流系统整合,不会存在单方面设备掉电,造成业务不通。同时变电站直流系统有统一的标准,专业的维护队伍,整合后提高了通信设备的供电可靠性。(4)减少维护工作量,方便专业维护管理。变电站设站用直流系统及通信直流系统,需2套维护人员维护。整合后,维护量由原来传统模式变电站2组人员对各自的电源、蓄电池组的维护减少为1组维护人员,特别是仅需维护2组蓄电池,由变电站运行维护人员统一管理直流系统。

一体化电源系统技术先进,维护方便,运行安全可靠,具有良好的经济效益和社会效益,可在电网中推广应用。

5、结语

变电站站用电源交直流一体化系统立足用系统技术研究站用电源,是对现有智能变电站站用电源设计和管理新模式的改良,它符合结构合理,技术先进,运维方便的技术发展路线。目前已在我省220kV滨江智能变电站运用,一体化电源系统技术先进,维护方便,运行安全可靠,具有良好的经济效益和社会效益,将在今后的智能变电站中广泛应用。

参考文献

[1]DL/T 5044-2004.电力工程直流系统设计技术规程[S].2004.

作者:杨文颖