关于UPS在500kV变电站的应用原理和事故处理措施分析

2020-08-04杨雅茹

电力与能源系统学报·下旬刊 2020年1期

杨雅茹

【摘要】UPS是指不间断的电源，它是将蓄电池和主机连接在一起，经由主机的逆变器等相关的模块电路把直流电转换为市电。电力系统方面专用的UPS由直流操作的电源与PBD系列的不间断的电源屏共同组成，它可以向不能停电的设备比如：监控保护的设备、事故照明以及电力系统的通讯设备提供稳定的电力。常规的不间断的电源需要增设昂贵并且庞大的蓄电池组，这样就增加了系统的维护，提高运行的成本，而电力系统专用的UPS就很好的避免了这一缺点。

【关键词】UPS;500kV变电站;应用原理;事故处理

前言

对电力体制进行改革，当前阶段网络通讯的技术与信息的技术发展迅速，为确保供电公司变电站里的重要的设备如：数据网络的设备屏、一些相对重要的进行监控的服务器、故障的滤波器、运行的工作站、以及电度表的计量等等可以进行正常的工作，就要求在使用的过程中输出的频率与电压相对恒定，并且当遇到断电的情况时，可通过不间断的电源的UPS设备由蓄电池为这些负载在一定时间内提供电流。一旦这些与计算机的网络相关的系统失效会对一次系统可靠性产生直接的影响，增加电力系统停电的风险，UPS的不间断电源是这些重要的网络屏柜可靠运行的基石。

1 变电站专用UPS的系统构成

UPS指的就是不间断的电源，它是将蓄电池和主机连在一起，蓄电池多数是铅酸且免维护的蓄电池，经由主机的逆变器等相关的模块电路把直流电转换为市电。主要作用在于为计算机的网络系统、单台的计算机或者其它的电力电子的设备比如压力的变送器与电磁阀等来提供不间断与稳的电力。当市电的输入较为正常的时候，UPS可以把市电稳压之后供应负载的使用，UPS在此时就可以看作是交流式的电稳压器，它同时向机内的电池进行充电操作;但当市电被中断的时候，即因为事故停电的时候，UPS可以立刻经由逆变器的转换与切换这一方法把电池里直流的电能继续以220V的交流电的形式继续向负载供应，使得负载可以维持正常的工作同时保护负载的硬件软件不受到破坏。通常情况下，UPS的设备不管在电压过高还是过低时都能提供有效的保护。

1.1 专用UPS的电源组成

变电站所专用UPS电源系统包括：外部的交直流的输入、UPS的电源、数字表计、交流的输出、安装的辅助设施以及屏柜等。而组成电源的回路的主要的元器件分别为：蓄电池、逆变器、整流器、静态旁路的开关、蓄电池组、监视的控制器、维修开关、输人与输出的隔离的变压器、输入与输出的保护电器、通讯接口等。但是给电力系统变电站会配备蓄电池组并且它有着自己独立直流的电源系统，所以设计的时候不需要对储存电力的设备进行考虑。

1.2 变电站UPS电源的工作方式

为变电站的UPS系统供电的通常是两路不一样的交流地电源，它工作的方式按照故障以及运行方式的不同而分为以下几种：

（1）站用交流的电源正常的时候，是由主供交流的电源进行输入，经过整流器进行整流之后再以直流的形式输出，最后在经过逆变器把直流的电源逆变为交流然后向交流的母线输出，以供各类的负载使用;

（2）两路站用的交流都出现故障的时候，UPS的装置会自动地切换到站内的直流系统来进行输入供电，直流的电源经过逆变器之后把交流电输出到直流的母线上来进行供电;交流电源一旦恢复正常，UPS的装置会自动地进行电源的切换，将供电的方式有直流电源的输入换为交流电源的输入;

（3）UPS的裝置在逆变后输出的电源中断的时候，一旁静态切换的开关运作，将系统直接切换导交流的旁路;当逆变的电源恢复以后，系统就会进行自动切换，转成逆变电源来进行供电;

（4）当输出的开关或者静态的切换开关发生故障或者需要维修的时候，切换时可以用到UPS检修的开关，而当UPS的装置进入不工作的状态时，会合上检修的开关，把外部的交流电源直接输到交流的母线，以此对负载进行供电。

1.3 监控单元

除了上述的功能元件以外，还为变电站的UPS配备监控单元来进行监控，监控的单元有着下面的功能：

（1）可以进行下述相关参数的设置：蓄电池组的运行与告警参数的定值、UPS电源运行与告警的参数的定值、交流输入的保护的定值等。

（2）负责对各类输出与输入的量进行测量，包括了交流输出与输入的相电流、线电压;以及旁路输入的电源的相电流、线电压等的开关量。

（3）具有存储与显示的功能，可以将相关的保护定值、模拟量的测量值、开关量的记录与告警的记录显示出来，除此之外还可以以模拟盘这种方式把UPS的电源不同工作的状态显示出来，让供电的回路变得更加清晰与明了。

（4）具备告警的功能，具体如下：对交流输出、输入电压的越限进行告警;对交流电源的输入中断进行告警;对输入频率的越限进行告警;对整流器或者逆变器的关闭进行告警;对旁路供电进行告警等等。

2 变电站UPS的结构种类与双逆变在线式的工作原理

2.1 UPS结构种类

UPS有以下的结构的种类：双逆变的在线式、在线的互动式、后备式以及双逆变电压的补偿式。

2.2 500kV的太仓变电站的UPS工作原理

双逆变的在线式的PBD-3式的UPS进行独立运行的部分主要有以下五个：变流器（将直流转换成交流）也称作逆变器，整流器（把交流转换为直流），可以自动进行转换的静态转换的开关，直流屏既蓄电池组，人工维护、维修旁路的开关。同时UPS还有3个可以独立供电的电源，分别是来自直流主馈的电屏上里的110V地直流电源;来自站用电交流屏上的380V的交流电源;来自另外一台UPS机的直接输出的220V的交流电源。三个电流表、三个电压表以及五个空气开关共同组成UPS的回路，当然构成UPS的工作主要的回路以及元件还包括了滤波器、变压器、继电器、二极管、避雷器。UPS是将两路交流的电源拆分为三路来对后级电路正常的运行进行控制。

3 500kV太仓变电站UPS常见的故障及分析

3.1 UPS内部的元器件发生故障

内部元器件的故障包括整流器、逆变器、变压器、静态的切换开关这些元器件的故障，如果只是单独整流器的元器件出现故障，可直接自动地切换到直流主馈的电屏柜里直流的电源来为负载进行供电，但因为蓄电池没有足够供电的能力，当直流的电源发生故障的时候，就不能对负载维持供电，如果UPS电压比额定的电压高出±10%的时候，静态的自动切换的开关就会自动地转到另外一台机的输出备用的电源来供电。如果逆变器的元器件发生故障的时候，静态的自动切换的会不经过直流转换来进行供电。

3.2 当一台站用变发生故障的时候

当检测出来交流故障的时候，这些故障包括：交流的输入过低、过高、掉电甚至于整流器出现故障，系统处于无瞬间的断电情况之下，会自动地切换为直流通过逆变器与输出隔离的升压变压器以及滤波单元的输出。此时，就应对装置上所显示的直流的供电光子的牌亮进行检查，再检查出输出的电压比较正常时，将交流输入的开关QF₂拉开，并向相关的部门汇报情况等待如何处理。