摘要：

    結(jié)合本次供上海某供電局UPS供電系統(tǒng)改造工程實(shí)例，著重介紹了大中功率UPS輸入、輸出配電規(guī)范性的重要性及改造中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

    一、概述

    上海某供電局UPS供電局，負(fù)責(zé)上海某區(qū)的電力調(diào)度及監(jiān)控，該供電局自啟動(dòng)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)以來(lái)，前后經(jīng)過(guò)兩次UPS供電擴(kuò)容改造，因負(fù)載容量逐步擴(kuò)大，此次系統(tǒng)將進(jìn)一步擴(kuò)容，并對(duì)原有系統(tǒng)配電進(jìn)行改造。同時(shí)由于設(shè)計(jì)施工不規(guī)范，系統(tǒng)存在重大隱患， 此次擴(kuò)容需一并解決。

    1. 原系統(tǒng)配置

    如圖一所示：該供電局配置兩路市電，分別由交流進(jìn)線屏1和交流進(jìn)線屏2向UPS供電，兩個(gè)交流進(jìn)線屏間由一個(gè)手動(dòng)切換屏，可以進(jìn)行切換。1#UPS和2#UPS為M品牌的15KVA 1+1并機(jī)系統(tǒng)，3#UPS為A品牌UPS，設(shè)計(jì)容量為15KVA。交流進(jìn)線屏1向3#UPS和2#UPS供電，交流進(jìn)線屏向1#UPS供電。

    2. 系統(tǒng)存在的幾個(gè)重大缺陷

    a. 1#UPS和2#UPS組成并機(jī)，但是分別由進(jìn)線屏1（市電1）和進(jìn)線屏2（市電2）分別供電，造成UPS轉(zhuǎn)旁路時(shí)，并機(jī)系統(tǒng)會(huì)存在兩路市電，造成短路，嚴(yán)重威脅整個(gè)系統(tǒng)安全。

    b. 由于1#UPS和2#UPS的交流輸入分別來(lái)自不同回路的市電，可能出現(xiàn)其中一路交流輸入故障，致使一臺(tái)UPS工作于正常狀態(tài)，另一臺(tái)工作于后備狀態(tài)，造成兩套UPS逆變輸出并機(jī)環(huán)流增大，負(fù)載均分誤差增大，引發(fā)UPS故障。

    c. 如圖二所示，整個(gè)存在一個(gè)共同的維修旁路（由K10、K11、K12組成）。由于三臺(tái)UPS的交流輸入分別來(lái)自不同兩路市電，，所以存在不同市電回路短路的危險(xiǎn)，真正維護(hù)時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)不停電維護(hù)。同時(shí)也存在因人員操作，引起短路的危險(xiǎn)。

圖一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖二、原系統(tǒng)內(nèi)部走線示意圖

    二、客戶需求

    1. 對(duì)現(xiàn)有UPS系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，移除原有的3#UPS，新增兩臺(tái)30KVA UPS組成1+1并機(jī)，并對(duì)現(xiàn)有配電屏進(jìn)行改造。

    2. 合理投資方案，同時(shí)減少占地面積。

    3. 設(shè)置一個(gè)共同的維護(hù)旁路，要求4套UPS能夠同時(shí)維護(hù)檢修。

    4. 在系統(tǒng)中留出一定余量的配置，供以后擴(kuò)展需求。

    經(jīng)與該供電局工程師進(jìn)行詳細(xì)溝通，并實(shí)地考察后，我司多名工程師，根據(jù)要求，擬制了一份詳細(xì)的改造方案，方案涵蓋了UPS設(shè)備選型，配電改造，施工等部分全部?jī)?nèi)容，其中UPS部分改造方案如下：

    1、 兩路市電，經(jīng)ATS切換屏后，二選一供給負(fù)載及UPS使用。

    2、 新增臺(tái)達(dá)NT30KVA UPS兩套（3#、4#）,組成1+1并機(jī)。

    3、 采用共用電池組方案，最大限度優(yōu)化投資方案，同時(shí)減少空間占用。

    4、 所有UPS旁路取A相，保證任一時(shí)刻，并機(jī)系統(tǒng)內(nèi)兩臺(tái)UPS均在同一路市電狀態(tài)。

    5、 1#UPS、2#UPS組成的并機(jī)系統(tǒng)、3#、4#組成的并機(jī)系統(tǒng)分別設(shè)置一個(gè)維修旁路。兩個(gè)維護(hù)旁路中間設(shè)一個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，必要時(shí)閉合次開(kāi)關(guān)，使所有UPS處于維修旁路供電狀態(tài)。

    6、兩路UPS并機(jī)輸出配電屏，各預(yù)留一組C65-20斷路器，預(yù)備后期系統(tǒng)負(fù)載擴(kuò)容需求。

圖三、改造后系統(tǒng)圖

    四、改造后系統(tǒng)運(yùn)行分析

    整改后的系統(tǒng)由一套15KVA 1+1并機(jī)和一套30KVA 1+1并機(jī)構(gòu)成，兩套系統(tǒng)各自向負(fù)載供電。

    以30KVA UPS并機(jī)為例。當(dāng)市電正常時(shí)，兩路交流電經(jīng)ATS自動(dòng)切換后，由UPS整流、逆變后向負(fù)載供電。當(dāng)其中一路交流電故障時(shí)，ATS自動(dòng)切換另一交流供電回路，由該回路向UPS提供能量。只有兩個(gè)交流均異常時(shí)，UPS才利用電池組的能量，逆變輸出交流電供給負(fù)載使用，保障負(fù)載的平穩(wěn)安全運(yùn)行大幅提高市電利用率，減少電池放電次數(shù)。

    正常工作時(shí)，兩臺(tái)UPS負(fù)載均分。當(dāng)并聯(lián)系統(tǒng)中的一臺(tái)UPS發(fā)生逆變故障，此時(shí)由另一臺(tái)UPS向負(fù)載供電。如果此時(shí)UPS負(fù)載總量超過(guò)30KVA，則兩臺(tái)UPS均自動(dòng)切換至旁路供電，切換時(shí)間小于1ms，保證負(fù)載的無(wú)中斷運(yùn)行。當(dāng)遇到UPS逆變器異常時(shí)（過(guò)溫、過(guò)載、短路、電池放電終止等），逆變器自動(dòng)鎖機(jī)，此時(shí)如果備用電源正常，則負(fù)載轉(zhuǎn)為備用回路供電狀態(tài)。當(dāng)逆變器異常排除后，則會(huì)自動(dòng)切回主回路供電。

    系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)維護(hù)旁路，當(dāng)UPS需要檢修或者維護(hù)時(shí)，兩套并機(jī)系統(tǒng)可各自進(jìn)入維修旁路狀態(tài)，互不影響。當(dāng)系統(tǒng)需要總檢修是，可以按照UPS操作程序，把各臺(tái)UPS切換至維修旁路狀態(tài)，然后閉合1#、2#旁路開(kāi)關(guān)、3#聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，即可使4臺(tái)UPS內(nèi)部全部斷電，即可進(jìn)行檢修維護(hù)。檢修完畢后，斷開(kāi)3#聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，再使UPS工作于維修旁路狀態(tài)，再斷開(kāi)1#、2#旁路開(kāi)關(guān)，然后按照UPS操作程序，重新開(kāi)啟UPS即可。

    方案中新增的兩臺(tái)30KVA UPS并機(jī)共用一套電池組，市電正常時(shí)，各UPS同時(shí)給電池組充電，市電異常或者中斷時(shí)，各UPS又同時(shí)利用電池組的能量逆變成交流電供給負(fù)載。

    1. 臺(tái)達(dá)NT系列UPS簡(jiǎn)介

    臺(tái)達(dá)NT系列 UPS是專家精心研究為大型用戶所設(shè)計(jì)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楦鞣N數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電信系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、安全緊急逃生設(shè)備、監(jiān)控保全系統(tǒng)、各種工廠設(shè)備。

    臺(tái)達(dá)NT系列UPS采用先進(jìn)的IGBT高頻切換正弦脈寬調(diào)變技術(shù)設(shè)計(jì)，使UPS供電質(zhì)量好、效率高、熱損耗小、噪音低、體積小及壽命長(zhǎng)，同時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)可降低平均修護(hù)時(shí)間(MTTR)，使維護(hù)工作更簡(jiǎn)便，藉由微處理器的數(shù)字化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化復(fù)雜的模擬線路及大量減少零件數(shù)目，使系統(tǒng)更為安全可靠。

    為了強(qiáng)化UPS系統(tǒng)供電的可靠度，臺(tái)達(dá)NT系列可提供兩種高可靠運(yùn)行設(shè)計(jì)方式：

    a. 利用雙回路設(shè)計(jì)，將UPS連接成雙機(jī)熱備份(Hot-standby redundancy)。

    b. 利用雙機(jī)并聯(lián)回路設(shè)計(jì)(Parallel redundancy)—最多可8 臺(tái)UPS并聯(lián)冗余, 且無(wú)須外加并聯(lián)控制卡。
智能型微處理器控制的多國(guó)語(yǔ)言及圖形化LCD顯示;可讓使用者明確了解UPS運(yùn)作模式整體狀況，正確操作，確實(shí)管理及維護(hù)。內(nèi)容包含有: 

    a. UPS系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖。

    b. 各種電氣指標(biāo)參數(shù)測(cè)量。 

    c. 設(shè)備的基本數(shù)據(jù)。

    d. 告警信息，事件記錄。

    e. 參數(shù)修改設(shè)定。

    使用者并可透過(guò)不同的通信埠(RS232/RS485/SNMP/DRY CONTACT/ETHER NET等)直接連接計(jì)算機(jī)或透過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，使微處理器對(duì)UPS各種診斷信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)屏幕，使用者可直接在計(jì)算機(jī)上對(duì)UPS進(jìn)行監(jiān)視及控制，并集中控制管理，提升UPS的安全性， 節(jié)省人力資源。

    人性化設(shè)計(jì)使臺(tái)達(dá)NT-系列UPS為使用者提供了可用性強(qiáng)的高質(zhì)量電力，為廣大信息用戶的最理想守護(hù)神。  

    2. 臺(tái)達(dá)NT系列UPS共用電池組技術(shù)介紹

圖四、臺(tái)達(dá)NT系列UPS共用電池組方案示意圖

    臺(tái)達(dá)NT系列UPS的整流器采用專門的CPU來(lái)控制，采集信號(hào)準(zhǔn)確及時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)正確無(wú)誤，抗干擾能力強(qiáng)。UPS具有自動(dòng)均流功能，不但能保證每臺(tái)UPS的三相輸入電流一致，還能自動(dòng)調(diào)整并聯(lián)系統(tǒng)中各臺(tái)UPS的整流器之間的電流差，使各整流器電壓幅值一致，負(fù)載實(shí)時(shí)均分，以提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。臺(tái)達(dá)NT系列UPS不論單機(jī)運(yùn)行還是共享電池組，其直流電壓穩(wěn)定度都能達(dá)到<±1%。

    兩臺(tái)UPS共用電池組具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    a． 節(jié)省50%購(gòu)買電池的資金投資，相應(yīng)的搬運(yùn)、安裝等投資也會(huì)跟著減少。

    b． 節(jié)省安裝空間投資，同時(shí)也就減少了房租、裝修費(fèi)、空調(diào)配置等方面的投資。

    c． 節(jié)省承重方面的投資。

    d． 節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)成本投資。

    e． 系統(tǒng)擴(kuò)容比較方便，只加主機(jī)不加電池也可以。

    f． 發(fā)揮電池的最大效能，提高電池利用率

    六、結(jié)語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)改造后，整個(gè)系統(tǒng)供電可靠性大大提高，并且留足了余量，可供未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)負(fù)載的需求，有力的保障了該供電局的數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程。同時(shí)由于采用共用電池組技術(shù)，最大限度優(yōu)化了電池投資，節(jié)約的大筆的電池投資及間接投資。■