景洪電廠監(jiān)控上位機(jī)UPS電源系統(tǒng)改造工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施

徐瑞

摘要：景洪電廠監(jiān)控上位機(jī)原UPS電源系統(tǒng)為雙機(jī)并機(jī)單母線運(yùn)行，且UPS主機(jī)未配備獨(dú)立的蓄電池組，不滿足《南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不間斷電源配置規(guī)范》要求，因此，須對原UPS電源系統(tǒng)進(jìn)行改造。本文就改造工程UPS電源系統(tǒng)運(yùn)行方式、容量選擇以及實(shí)施難點(diǎn)進(jìn)行闡述，在確保監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的前提下，完成監(jiān)控UPS電源系統(tǒng)的順利過渡。

關(guān)鍵詞：不間斷電源；改造；設(shè)計(jì)；實(shí)施

前言

景洪電廠位于云南西雙版納州景洪市北5km，裝機(jī)容量共1750MW，電廠以500kV和220kV兩級電壓接入電力系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)基荷及調(diào)頻、調(diào)峰和事故備用任務(wù)，在整個(gè)云南電網(wǎng)中具有舉足輕重的作用。

監(jiān)控系統(tǒng)作為電廠生產(chǎn)過程控制的核心，其可靠性指標(biāo)已成為評估電廠性能的主要因素，而一套完善的監(jiān)控UPS電源系統(tǒng)無疑是保障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備連續(xù)、可靠運(yùn)行的重要前提。

1.原UPS電源系統(tǒng)情況概述

景洪電廠監(jiān)控上位機(jī)原UPS電源系統(tǒng)為雙機(jī)并機(jī)單母線系統(tǒng)，其接線方式及所帶負(fù)載見附件一。UPS系統(tǒng)兩路交流進(jìn)線來自電廠400V自用電的兩段，經(jīng)隔離變后為兩臺UPS主機(jī)供電；兩路直流進(jìn)線來自保護(hù)直流系統(tǒng)；UPS輸出為單一母線，所有負(fù)載均從該母線取電。該接線方式存在以下設(shè)計(jì)缺陷：

（1）存在嚴(yán)重的單點(diǎn)故障，若隔離變出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致UPS主機(jī)的兩路交流進(jìn)線完全失電；

（2）出線為單一母線，導(dǎo)致母線不存在停電檢修的條件；若該母線失電，則會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)失電，造成不可預(yù)知的事故，甚至有可能造成設(shè)備重大事故；

（3）未配備專用的蓄電池，不能滿足廠用電停電情況下設(shè)備的供電需求。

《南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不間斷電源配置規(guī)范》中明確規(guī)定，UPS電源系統(tǒng)宜采用雙機(jī)雙母線帶母聯(lián)運(yùn)行接線方式，且每臺UPS電源應(yīng)至少配備一組蓄電池組。

綜上所述，須對原UPS電源系統(tǒng)接線運(yùn)行方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并改造。

2.改造工程設(shè)計(jì)

2.1運(yùn)行接線方式

新UPS電源系統(tǒng)嚴(yán)格按照《南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不間斷電源配置規(guī)范》設(shè)計(jì)，電源系統(tǒng)接線及所帶負(fù)荷見附件二。運(yùn)行接線方式說明如下：

（1）沿用原兩路UPS交流進(jìn)線，交流進(jìn)線一作為兩臺UPS主機(jī)的主路輸入電源分別接到兩臺UPS主機(jī)的主路輸入端子，交流進(jìn)線二通過隔離變后作為兩臺UPS主機(jī)的旁路輸入分別接到兩臺UPS主機(jī)的旁路輸入端子，這樣就實(shí)現(xiàn)了每臺UPS主機(jī)的兩路市電均分別取自電廠廠用電的不同段。

（2）兩路UPS交流進(jìn)線處加裝單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)UPS主路輸入失電時(shí)，可通過切換單刀雙擲開關(guān)由交流進(jìn)線二暫時(shí)作為UPS主路輸入使用。

（3）蓄電池組一、蓄電池組二分別為兩臺UPS主機(jī)提供直流輸入。

（4）兩臺UPS主機(jī)輸出各帶一段母線，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的雙母線配置。

（5）雙母線間安裝兩個(gè)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，母聯(lián)開關(guān)的雙重配置是一種防止兩段母線帶電是閉合母聯(lián)開關(guān)的防誤操作措施。

（6）雙電源供電設(shè)備的兩路交流輸入電源分別取自UPS電源系統(tǒng)的兩段輸出母線（如附件二圖中的監(jiān)控主機(jī)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器等）。

（7）冗余配置的兩臺單電源設(shè)備，交流輸入電源分別取自UPS電源系統(tǒng)的兩段輸出母線（如附件二圖中的集控通信機(jī)、省調(diào)通信機(jī)、網(wǎng)調(diào)通信機(jī)等）。

（8）單套單電源設(shè)備供電，須加裝靜態(tài)切換開關(guān)即STS裝置（如附件二圖中的GPS對時(shí)裝置、ONCALL語言服務(wù)器等）。

2.2UPS及蓄電池容量的確定

目前UPS容量的確定存在以下兩個(gè)原則：

（1）UPS 容量較負(fù)載的損壞概率，但可能造成市電停電時(shí)，電池放電電流過小而不宜過大.使其過度輕載運(yùn)行。過度輕載運(yùn)行雖有利于降低逆變器放電時(shí)間偏長，在電池保護(hù)裝置故障時(shí)，電池組被深度放電，而遭永久性損壞。

（2）UPS 容量不宜過小，使其長期處于重載運(yùn)行狀態(tài)。這樣雖可節(jié)省一部分投資，但由于逆變器處于重載運(yùn)行，其輸出波形將發(fā)生畸變，輸出電壓幅值抖動(dòng)過大。這樣既不能為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電源，還極易造成UPS 逆變器的本級驅(qū)動(dòng)元件損壞，所以，即使從經(jīng)濟(jì)角度講也是得不償失。目前一般推薦UPS負(fù)載量不宜長期超過其額定容量的8O%。

在以上兩個(gè)原則的前提下，結(jié)合我廠實(shí)際情況，并考慮到監(jiān)控系統(tǒng)擴(kuò)容的可能性，選擇采用了兩臺20kVA的UPS主機(jī)。

為保證系統(tǒng)交流斷電時(shí)，UPS電源能不問斷地向監(jiān)控系統(tǒng)高質(zhì)量供電。蓄電池的配置尤為重要。根據(jù)“集團(tuán)公司大中型水電站無人值班技術(shù)規(guī)范”要求：上位機(jī)專用電源的容量在交流電源消失時(shí)應(yīng)滿足設(shè)備運(yùn)行4小時(shí)以上?？紤]到蓄電池使用過程中的老化問題，本次設(shè)計(jì)整個(gè)雙母線系統(tǒng)后備時(shí)間達(dá)到6個(gè)小時(shí)。電池容量選擇應(yīng)遵循以下原則：即電池必須在后備時(shí)間內(nèi)供電給逆變器，且在額定負(fù)載下，電池組電壓不應(yīng)下降到逆變器所允許的最低電壓以下。兩組32只12V 100Ah蓄電池完全滿足斷電延時(shí)6個(gè)小時(shí)后備時(shí)間要求。

3.改造工程實(shí)施

3.1實(shí)施原則

（1）對于監(jiān)控系統(tǒng)中的冗余設(shè)備，在改造過程中，不能使冗余的設(shè)備同時(shí)失電。冗余設(shè)備同時(shí)停運(yùn)將會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)部分功能失效，具體情況見下表：

（2）工程實(shí)施過程中盡量縮短各系統(tǒng)服務(wù)器、磁盤整列等雙電源設(shè)備單電源供電的時(shí)間。

（3）當(dāng)系統(tǒng)在電源轉(zhuǎn)移的過程中單電源供電時(shí)，必須保證該單電源為UPS電源，且UPS電源帶蓄電池組運(yùn)行。

3.2實(shí)施技術(shù)要點(diǎn)

（1）實(shí)施過程中配置臨時(shí)電源，臨時(shí)電源取自保護(hù)UPS電源系統(tǒng)。

（2）對冗余設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，冗余負(fù)載中的一臺設(shè)備由原UPS供電，另一臺設(shè)備由臨時(shí)電源供電。

（3）將單套設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，由臨時(shí)電源供電。

（4）拆除原UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)一。

（5）安裝新UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)一。

（6）安裝新UPS電源系統(tǒng)中的UPS配電柜一，并完成到負(fù)載的配線工作。

（7）將原UPS供電設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)移，由新UPS主機(jī)二供電。

（8）拆除原UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)二。

（9）安裝新UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)二。

（10）將臨時(shí)電源供電設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)移，冗余設(shè)備由新UPS主機(jī)一供電，單套設(shè)備由靜態(tài)切換開關(guān)供電。

4.結(jié)語

通過本次改造工程的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了由雙機(jī)并機(jī)單母線運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p機(jī)雙母線帶母聯(lián)運(yùn)行方式，并在上位機(jī)連續(xù)、可靠運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)了UPS電源系統(tǒng)的順利過渡。