浅析变电站交流不间断电源系统的应用

浅析变电站交流不间断电源系统的应用

袁黎明2艾艳荣1李翰林2刘国志2蒋红艳2

（1国网湖北省武汉供电公司湖北武汉430000；2国网湖北省荆州供电公司湖北荆州434000）

摘要：交流不间断电源系统为变电站自动化系统、火灾报警装置等重要负荷提供高质量、稳定可靠的不间断电源，是电网调度自动化和变电站监控系统的关键电源设备。本文介绍了电力交流不间断电源系统的工作方式和负载接入原则，并结合工程实际，分析变电站交流不间断电源系统的容量选择要求和事故照明负载的接入。

关键词：交流不间断电源系统（UPS）；接入负载；事故照明

1、引言

变电站作为电网运行的重要组成部分，自动化水平越来越高，目前大多数220kV及以下变电站已实现无人值班运行。变电站自动化系统中当地监控系统计算机、火灾报警系统、调度数据网通信及安防等突然失电，可能导致关键设备误动作或数据自动丢失。为了保证电力系统安全可靠地运行，就需要为上述系统提供稳定、不间断、高质量的电源。因此，在变电站必须配置交流不间断电源系统（以下简称UPS）。

2、UPS工作方式

如图所示：

(1)当交流输入电源（来自交流屏一路交流）正常时，交流输入电源先经整流后经逆变，输出到负载。因此，正常运行时，QF2、QF4应投入。

(2)当交流输入电源故障，UPS切换至由直流输入电源（来自直流屏一路直流）经逆变后供电。因此，正常运行时，QF1应投入。

(3)当交流输入电源回复正常后，UPS自动切换至由交流电源供电。

(4)当UPS逆变输出中断时，通过UPS旁路静态开关自动切换至交流旁路输入（若交流不间断电源系统配备两台UPS电源时，则旁路交流输入使用UPS从机的输出）供电。因此，正常运行时，QF3应投入。

(5)当逆变电源输出恢复后，UPS自动切换至逆变输出供电。

(6)UPS配有旁路检修开关，在UPS退出检修维护时可闭合检修开关为负载供电。因此，UPS检修时，QF5应投入，正常运行时退出。

3、UPS接入负载原则

变电站UPS输出高质量、稳定、可靠的交流电源，为监控系统等变电站生产控制核心设备正常运行提供电源，因其直流输入取自变电站直流系统，所以能够在全站失压的情况下维持一定时间的供电。变电站UPS供电范围明确为：与变电站生产控制密切相关的、要求高质量电源供电的、不能中断电源的设备负载。限于UPS电源自身的容量和其分享的变电站直流系统蓄电池容量，考虑负载接入时必须遵循上述原则，因此UPS严禁接入打印机、摄像机等功率大、启动电流大、布置分散、容易发生接线短路等故障的设备，以免消耗UPS容量或者故障扩大、影响重要设备用电。以荆州地区110KV变电站为例，当地监控系统工作站、微机防误系统、故障录波系统、遥视系统、火灾报警系统，设计作为UPS电源负载。目前，荆州电网调度数据网交换机、远动设备（RTU）、通讯装置等重要设备普遍采用直流供电，并配备由专用通讯蓄电池组，因此未考虑作为UPS系统接入负载。

4、UPS应用方案

UPS电源容量大小由负载大小决定，按单台容量不小于1.2倍全部负载额定功率总和计算，功率因数取0.8。将全站UPS接入负载额定功率总加，取1.2倍冗余系数，再除以功率因数就得到单台UPS电源容量。为防止UPS电源容量不足，影响UPS供电情况出现，这就要求设计人员在进行UPS电源容量配置时，需全面考虑全站UPS负载接入情况。在笔者所参与施工的变电站中，就出现过因设计未全面考虑全站UPS负载接入情况，导致UPS电源容量不足，现场UPS供电不稳定的例子。目前，荆州电网普遍采用厦门爱维达XMI-D系列UPS。该UPS采用CPU智能化集中控制技术，使UPS输出电压更稳定，同时具有完善的保护功能，无论是UPS过载、短路、电池欠压、过热，系统都会自动保护，同时提供信号接点，用于综自后台对UPS进行实时监控。

5、事故照明作为UPS负载

事故照明原理图

当变电站发生全所停电后，事故照明是必不可少的。只有稳定可靠的事故照明才能确保变电站重新恢复正常运行，事故照明对于电力系统的安全运行也起着举足轻重的作用。目前，变电站设计的事故照明系统是通过一个继电器DBJ的辅助接点，从而把直流屏上的直流电送给事故照明的电灯。如图所示，DBJ位于所用电进线电源处，正常情况下，继电器DBJ励磁，DBJ常闭接点断开，常开接点闭合，事故照明不启动，控制箱显示交流电源正常。当所用电失电时，继电器DBJ失磁，DBJ的常闭接点闭合，事故照明灯泡回路导通。利用UPS装置的交流逆变输出提供事故照明，不仅接线简单、便捷，不易出错，而且节省材料。目前，正广泛应用于湖北电网220KV变电站事故照明设计中。笔者建议，在满足现场UPS容量的情况下，事故照明作为UPS的负载，在设计中考虑。

6、结束语

UPS由电力专用交流不间断电源和外围设备组成，是变电站自动化系统的关键电源设备，是电网调度自动化系统安全稳定运行的基础。设计和施工人员只有熟悉掌握变电站UPS工作原理、负载接入原则等应用知识，才能在工作中更好的使用UPS。