基于電力系統(tǒng)不間斷電源方案的探討研究

黃光銳

（廣東省氣象局機(jī)關(guān)服務(wù)中心，廣州 510640）

0 引言

當(dāng)前電力系統(tǒng)不間斷電源的類型具有多樣性，以其自身的優(yōu)勢(shì)在社會(huì)中的廣泛應(yīng)用。電網(wǎng)發(fā)展速度逐漸加快，對(duì)不間斷電源的供電方案進(jìn)行研究，根據(jù)電網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)不間斷供電電源系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的分類，準(zhǔn)確計(jì)算出電源的工作效率，使之適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際需要。

1 電力系統(tǒng)不間斷電源分類

電力系統(tǒng)不間斷電源主要分為動(dòng)態(tài)以及靜態(tài)兩種形式，其中動(dòng)態(tài)方案的提出要早于靜態(tài)方案，并在實(shí)際運(yùn)行的環(huán)節(jié)中借助動(dòng)能的優(yōu)勢(shì)。而靜態(tài)不間斷電源應(yīng)用范圍較廣，主要借助逆變器的優(yōu)勢(shì)維持供電，根據(jù)蓄電池的實(shí)際情況將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鳌２婚g斷電源在供電的過程中，需要借助蓄電池的儲(chǔ)能繼續(xù)供電，此環(huán)節(jié)需要在交流電源停止供電后進(jìn)行。其在實(shí)現(xiàn)逆變過程中，利用逆變器啟動(dòng)電源系統(tǒng)，使之保持在運(yùn)行的狀態(tài)。在實(shí)際供電的環(huán)節(jié)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的供電情況，并與主機(jī)相連接，對(duì)市電系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)際情況出發(fā)，并在電力電子設(shè)備中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，滿足電力供應(yīng)的實(shí)際需要。其設(shè)備類型的分類主要包括直流以及交流兩個(gè)方面。不間斷供電電源系統(tǒng)包含眾多方面，其中主要由整流電源以及逆變電源等單元組成。隨著電力系統(tǒng)的逐漸發(fā)展，不間斷電源將朝著一體化的方向發(fā)展，并注重對(duì)各個(gè)單元集進(jìn)行整合與分類，掌握供電的運(yùn)行方式，科學(xué)的區(qū)分在線式以及后備式，并在大型以及小型供電系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中后備供電模式應(yīng)用起來簡單方便，運(yùn)行成本低，但是在實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)中經(jīng)常出現(xiàn)故障問題。為了保證電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，借助不間斷電源可以持續(xù)供電，并對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行切換，但是安裝流程較為復(fù)雜，安全性能較低[1]。

2 電力系統(tǒng)不間斷電源方案研究

方案一：AC220V/DC48V，電力系統(tǒng)不間斷電源方案已經(jīng)得到社會(huì)的廣泛關(guān)注，第一種方案結(jié)構(gòu)缺乏完整性，在實(shí)際工作運(yùn)行的環(huán)節(jié)中，實(shí)時(shí)對(duì)基礎(chǔ)電源的蓄電池工作電壓進(jìn)行檢測(cè)，可以發(fā)展其電壓較低。該方案在工作中電壓在12V、36V、48V 幾種較為常見，其使用壽命較低，不利于電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，可靠系數(shù)較低。但是也存在一定的優(yōu)勢(shì)，該類方案在安裝的過程中流程較為簡單，對(duì)安裝人員的技術(shù)人員要求低，且在日后的維護(hù)過程中，較為便利，所需的運(yùn)行成本低，主要在通信電力系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

方案二：AC220V/DC220V，該方案主要針對(duì)的是三相四線以及單相產(chǎn)品，產(chǎn)品的蓄電電池的壓力較大，最低在96V，最高則為380V。該方案的弊端較多，在實(shí)際安裝的過程中，安裝程序較為復(fù)雜，由于工作量大增加了工作人員的工作壓力。運(yùn)行成本高，在后期維護(hù)的過程中，維護(hù)方式復(fù)雜，安全性以及可靠性較低，該方案的實(shí)施缺乏專業(yè)的管理，功能優(yōu)勢(shì)未被充分發(fā)揮出來，使用壽命相對(duì)較短，且供電性能無法滿足當(dāng)前企業(yè)運(yùn)行的實(shí)際需要，應(yīng)用效果不顯著。

方案三：DC48V，該方案較為常見，并在通信行業(yè)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，對(duì)通信行業(yè)的工作電壓等級(jí)進(jìn)行測(cè)量時(shí)可以發(fā)現(xiàn)其電壓為48V。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況選擇最佳的供電運(yùn)行模式，通常選擇浮充供電模式，該模式的優(yōu)勢(shì)較為顯著，對(duì)交流供電的實(shí)際情況進(jìn)行研究，當(dāng)供電中斷時(shí)，電源將停止切換，有效的實(shí)現(xiàn)了電能的轉(zhuǎn)換，在實(shí)際供電的過程中，其設(shè)備供電的效率較高，有助于保證電源的正常供電。同時(shí)48V 蓄電池組應(yīng)用價(jià)值高，以其自身具有安全防護(hù)性能高的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用，在電源運(yùn)行管理過程中，其借助高頻電源開關(guān)的優(yōu)勢(shì)可以減少對(duì)蓄電池的損傷，一定程度上有助于提升該電池的使用壽命。當(dāng)前通信行業(yè)快速發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系逐漸完善，其在與計(jì)算機(jī)相連接的過程中，對(duì)電壓的型號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，并選擇最佳的逆變器，有助于為后續(xù)工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)[2]。

3 電力系統(tǒng)不間斷電源支持要素與最佳方案

3.1 電力系統(tǒng)不間斷電源支持要素分析

選擇好不間斷電源系統(tǒng)的要素是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在前期準(zhǔn)備階段，掌握好不間斷供電電源系統(tǒng)的配置情況，并對(duì)其技術(shù)性能以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，與國家相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，針對(duì)與其不相符合的參數(shù)信息進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，一定程度上有助于保證產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性。在選擇不間斷供電電源系統(tǒng)的過程中，要盡量選擇安全防護(hù)性能較好的配置，并在運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)，有助于降低運(yùn)行成本。在產(chǎn)品的選擇上要始終堅(jiān)持節(jié)能環(huán)保的原則，對(duì)設(shè)備的耗能情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，盡量減少運(yùn)行中的成本。供電電源系統(tǒng)配置的選擇時(shí)，要對(duì)蓄電池智能管理的功能進(jìn)行檢查，有助于提升系統(tǒng)的使用壽命。

3.2 電力系統(tǒng)不間斷電源最佳方案

電力系統(tǒng)不間斷電源的最佳方案，需要對(duì)組合配置供電電源流程進(jìn)行優(yōu)化，其中該組合主要包括整流器、蓄電池組、逆變器、CD-48V 輸出供電主機(jī)設(shè)備、AC-220V 輸出供網(wǎng)管終端設(shè)備幾部分組成，各個(gè)流程加強(qiáng)聯(lián)系，在電力調(diào)度的過程中將有效的實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化。該方案主要在通信行業(yè)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，有助于保證主站端的順利運(yùn)行。此方案具有一定的優(yōu)勢(shì)，將該方案投放到運(yùn)行環(huán)節(jié)中可以保證系統(tǒng)的安全性，且在前期投資階段，所需成本較少，在后期維護(hù)的過程中其維護(hù)成本低，現(xiàn)場(chǎng)操作簡單、方便，有助于從整體上提升系統(tǒng)的工作效率，保證電力系統(tǒng)的安全性。但是該方案也存在一定的局限性，在系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)節(jié)中，對(duì)設(shè)備的工作壓力要求較高，必須在DC48V 等級(jí)上進(jìn)行操作，給網(wǎng)站設(shè)備的生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。

以某電廠為例，在配網(wǎng)調(diào)度過程中，注重將自動(dòng)化主站端設(shè)備進(jìn)行整合，其中調(diào)度室、指揮中心數(shù)量為4個(gè)、5個(gè)，還涉及相關(guān)的網(wǎng)站設(shè)備以及數(shù)據(jù)通信交換設(shè)備等。在設(shè)計(jì)配置的環(huán)節(jié)中，科學(xué)的選擇整流器、逆變器以及蓄電池，安排的數(shù)量分別為2個(gè)、6 個(gè)、2個(gè)，其中整流器每臺(tái)配30V/48V 模塊共5 個(gè)，逆變器為AC220V/DC48V，蓄電池為每組24只2V 單體電瓶，其型號(hào)分別為ZDU58S301型、ZXDN01S/S302型、IFM-500。并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，該設(shè)備經(jīng)過實(shí)際的檢驗(yàn)其設(shè)備發(fā)生故障率較低，在后期的操作環(huán)節(jié)中安全可靠，且容易維護(hù)，系統(tǒng)可以平穩(wěn)運(yùn)行。在對(duì)蓄電池的管理系統(tǒng)功能進(jìn)行檢驗(yàn)的環(huán)節(jié)中可以發(fā)現(xiàn)其較為完整，并符合系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況[3]。

3.3 電力系統(tǒng)不間斷電源使用注意事項(xiàng)

為有效降低生產(chǎn)成本，注重加強(qiáng)后背式不間斷電源的設(shè)計(jì)工作，在使用該電源時(shí)，要嚴(yán)格按照電網(wǎng)輸入端的零線的說明標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行連接，保證電源的正常供應(yīng)。不間斷電源在運(yùn)行的環(huán)節(jié)中經(jīng)常處于逆變器供電的狀態(tài)，要掌握該設(shè)備的負(fù)載特征，將其控制在純電阻或是電容性狀態(tài)，并控制好容性是的功率因數(shù)，一般在0.8左右。為了避免不間斷電源的負(fù)載功率出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，要準(zhǔn)確的對(duì)負(fù)載電抗進(jìn)行調(diào)整，將負(fù)載調(diào)整為最佳區(qū)間是保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵，通常在30%-60%之間。在后背式不間斷電源運(yùn)行的環(huán)節(jié)中，要將逆變器保持在供電的狀態(tài)，控制好交流輸入回路中保險(xiǎn)絲的容量，避免外界因素的干擾，將其抗干擾自動(dòng)穩(wěn)壓的功能充分展示出來。當(dāng)后背式不間斷電源的供電由逆變器進(jìn)行供應(yīng)時(shí)，要盡量其處于空載運(yùn)行的狀態(tài)，并對(duì)不間斷電源的輸入級(jí)進(jìn)行確認(rèn)。電網(wǎng)在運(yùn)行的環(huán)節(jié)中，停電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，要根據(jù)后背式不間斷電源供電情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整其電源的交流穩(wěn)壓工作關(guān)鍵點(diǎn)。要掌握方波輸出的后背式不間斷電源的供電情況進(jìn)行分析，控制好逆變器供電轉(zhuǎn)換時(shí)間，切記不要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行供電。在不間斷電源運(yùn)行的過程中，要對(duì)該電源的輸入電壓與電網(wǎng)的輸入電壓進(jìn)行比較，控制好電源的放置環(huán)境的溫度以及濕度。

4 結(jié)束語

電力系統(tǒng)不間斷電源在調(diào)度中的應(yīng)用效果較為突出，注重對(duì)不間斷電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，掌握好不間斷電源使用時(shí)的注意事項(xiàng)，選擇最佳的供電電源方案，針對(duì)在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中存在的不合理環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，并嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，一定程度上有助于保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。