一種電力調(diào)度中心UPS配置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

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一、概述

電力調(diào)度通信網(wǎng)是國家專用通信網(wǎng)之一，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，是電網(wǎng)調(diào)度自動化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)?？焖贉?zhǔn)確、方便靈活的將生產(chǎn)調(diào)度命令上送下達(dá)對電力網(wǎng)意義重大，由于電力生產(chǎn)作業(yè)的特殊性，電力企業(yè)調(diào)度通信網(wǎng)的有效性、安全性、合理性和可靠性對企業(yè)經(jīng)營績效影響很大。按我國的情況，電力系統(tǒng)調(diào)度分為國家調(diào)度中心、大區(qū)網(wǎng)局級調(diào)度控制中心、省級調(diào)度控制中心、地區(qū)調(diào)度控制中心和縣級調(diào)度中心。各級直接管理和調(diào)度其下一層調(diào)度中心。電網(wǎng)調(diào)度自動化是一個(gè)總稱，由于各級調(diào)度中心的任務(wù)不同，調(diào)度自動化系統(tǒng)的規(guī)模也不同，但無論哪調(diào)度自動化系統(tǒng)，都具有一種基本的功能，就是監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)收集，以及呼叫處理等。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、負(fù)載供電方式選擇

過去的電力調(diào)度，受制于規(guī)劃及負(fù)載不斷增加的影響，一般采用UPS分散式供電，不同的時(shí)期設(shè)備配置不同的UPS，造成機(jī)房內(nèi)UPS品牌、型號眾多，單機(jī)可靠性差，走線復(fù)雜，存在嚴(yán)重的安全及管理隱患，且投資效益低。

新調(diào)度機(jī)房規(guī)劃時(shí)，或者舊機(jī)房改造時(shí)，應(yīng)考慮到負(fù)載的特性、系統(tǒng)可靠性及可用性等因素，盡量采用UPS并聯(lián)冗余，后期再根據(jù)負(fù)載的增長需求，進(jìn)行在線不斷電擴(kuò)容。供電方式采用集中供電方式進(jìn)行供電，此供電方式管理簡單有限，線路簡單，可靠性也更高，投資效益高。

UPS供電方式

2、UPS選擇

UPS（UninterruptiblePowerSystem），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。

為進(jìn)一步提高整個(gè)UPS供電系統(tǒng)的可靠性，建議UPS按照冗余方式進(jìn)行配置，目前UPS供電方案主要“1+1”并聯(lián)冗余和雙總線方案為主。其中并聯(lián)冗余技術(shù)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的電力調(diào)度中心。一般情況下，UPS并機(jī)系統(tǒng)的可靠性，可以達(dá)到0.99999以上，遠(yuǎn)高于一般的電網(wǎng)0.9的供電可靠性，滿足現(xiàn)有調(diào)度中心對供電可靠性的要求。

3、UPS輸入、輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1UPS輸入配置方案

UPS系統(tǒng)的交流輸入有市電I、II兩路AC380V電源供電，它們分別來自調(diào)度大樓的地下室（市電I、II）的不同配電變壓器低壓側(cè)母線。市電I、II兩路AC380V電源配置ATS自動切換開關(guān)進(jìn)行切換，通過切換后的一路交流電源同時(shí)給為UPS供電。UPS輸入采用雙回路設(shè)計(jì)，即將主輸入和旁路輸入分別接到兩個(gè)不同的輸入開關(guān)，保證一旦UPS主回路空開跳脫時(shí)，UPS旁路輸入仍有電對負(fù)載進(jìn)行供電，提高系統(tǒng)可靠性。

系統(tǒng)構(gòu)架單線圖

3.2UPS輸出配置方案

兩臺UPS的輸出經(jīng)過直接并聯(lián)，輸出送到輸出總配電屏，然后再分配給各個(gè)分配電屏。兩臺UPS平時(shí)正常運(yùn)行，均分負(fù)載。若其中1臺UPS故障，則故障機(jī)會迅速、可靠地鎖閉輸出，負(fù)載全部由另一臺UPS承擔(dān)；如果另一臺UPS超載，則兩臺UPS同時(shí)跳旁路，共同承擔(dān)負(fù)載。

每臺UPS都標(biāo)配靜態(tài)旁路開關(guān)和維修旁路開關(guān)，維修過程不影響負(fù)載的正常運(yùn)行，如果另一臺UPS不超載，則在故障機(jī)的維修和投運(yùn)過程中，負(fù)載仍可使用經(jīng)另一臺UPS逆變器輸出的高品質(zhì)交流電。

同時(shí)系統(tǒng)配置外置式手動維修旁路。當(dāng)UPS需要停機(jī)維護(hù)或者故障更換時(shí)，由于維護(hù)時(shí)間較長，通常會超過系統(tǒng)允許斷電的時(shí)間。此時(shí)可以通過外置式手動維護(hù)旁路，將UPS從供電系統(tǒng)中脫離出來，系統(tǒng)暫時(shí)處于市電供電狀態(tài)，直至UPS系統(tǒng)維護(hù)完畢，保證負(fù)載系統(tǒng)的持續(xù)工作運(yùn)行。

3.3電池配置方案

3.3.1電池容量計(jì)算

電池容量計(jì)算參考通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YD/T5040-2022通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算

UPS電池的總?cè)萘?，?yīng)按UPS容量，采用公式（二）估算出蓄電池的計(jì)算放電電流I，再根據(jù)公式（一）算出蓄電池的容量。

3.3.2電池配置方案優(yōu)化

UPS系統(tǒng)在配置的時(shí)候，都會嚴(yán)格規(guī)定整個(gè)系統(tǒng)的后備時(shí)間。以系統(tǒng)后備1小時(shí)為例。傳統(tǒng)的UPS并機(jī)方案，考慮單臺UPS失效的情況，則需要為每臺UPS各配置1小時(shí)電池，共計(jì)2小時(shí)電池，以保證單機(jī)失效時(shí)系統(tǒng)仍然能夠保證足夠的后備時(shí)間進(jìn)行后續(xù)操作。此配置方案，電池按2小時(shí)配置，不僅投資成本較高，且還需要額外占用1小時(shí)的電池空間及額外的承重投資，在舊機(jī)房改造時(shí)，往往造成過度占用空間，導(dǎo)致散熱不良、維護(hù)通道過窄等問題，給系統(tǒng)維護(hù)造成不便。

因此，推薦在選擇UPS時(shí)，可以選用帶有并機(jī)共用電池組功能的UPS。采用共用電池組后，整個(gè)UPS系統(tǒng)中的蓄電池作為一個(gè)完整的儲能系統(tǒng)對UPS系統(tǒng)進(jìn)行供電。當(dāng)單臺UPS失效時(shí)，不影響蓄電池系統(tǒng)對另一臺UPS的供電，因此此時(shí)電池可以不考慮冗余。以1小時(shí)后備時(shí)間的UPS系統(tǒng)為例，此時(shí)僅需配置一套滿足1小時(shí)供電要求的電池組即可，比傳統(tǒng)方案節(jié)省減少1倍的電池使用量?？梢怨?jié)省大筆的電池購置費(fèi)用及電池相關(guān)投資。

3.4典型配置

以下是一個(gè)典型的地市級電力調(diào)度中心的UPS配置清單：

3.5總結(jié)

電力調(diào)度中心大樓作為重要的電力