安防之家讯：1 变电站UPS 简介
UPS 的英文名称是 Uninterruptable Power System， 中文名称是 “不间断电源” ， 实际上是指“交流不间断电源”，主要的功能是对负载不间断地提供交流电。因 为UPS 电源可提供高精度、高稳定性的电压波形与频率，具有承受电网波动或扰 动 (波涌、跌落、谐波)、间断甚至短时停电的能力，无论是线性负载或是非线性 负载，UPS 都有低阻抗输出的特性，因此 UPS电源系统得到了广泛的应用。
随着电力系统的飞速发展，各地区对电网安全经济运行都提出了更新更高的 要求，这就需要不断完善和提高电力系统的自动化水平。变电站作为电网运行的 重要组成部分，自动化水平越来越高，目前大多数220kV及以下变电站己实现无人 值班运行。为了使变电站自动化系统中当地监控系统计算机、远动设备、保护故 障信息子站、电能计量、火灾报警系统、调度数据网通信及安防等设备能够安全 可靠地运行，就需要为上述系统提供稳定、不间断、高质量的电源。变电站交流 不问断电源系统(以下简称UPS电源系统)由电力专用交流不间断电源(以下简称 UPS电源)和外围设备(交流输入单元、直流输入单元、监视控制器、数字表计、 交流馈线单元等)组成，是变电站白动化系统的关键电源设备，是电网调度自动 化系统安全稳定运行的基础。
2 变电站 UPS 电源系统构成和功能
(1)变电站 UPS 电源系统包括：UPS 电源、外部交直流输入、交流输出、数 字表计、屏柜及安装辅助设施等。UPS 电源由整流器、逆变器、静态旁路切换开 关、手动维修旁路开关、输入/输出隔离变压器、旁路隔离变压器(可选) 、内置 防雷器、监视控制器、与外系统的通信接口、输入/输出保护电器等元器件组成。 另外，因为变电站内配置有独立的直流电源系统，带直流蓄电池组，所以 UPS 电 源的直流输入取自站内直流系统，不再为 UPS 电源系统配置专用的蓄电池。
(2)变电站 UPS 电源工作方式如下，当交流输入电源正常时，交流输入电源 经整流器由交流变成直流，再经逆变器由直流变成交流输出到负载;当交流输入 电源故障时，UPS 电源由交流输入电源供电切换至由变电站直流系统接取的直流 输入电源经逆变器供电，切换时间为 0ms;当交流输入电源恢复正常后，UPS 电 源自动由直流输入电源经逆变器供电切换至由交流输入电源供电，切换时间应为0ms。当 UPS 电源逆变输出中断时，通过 UPS 电源旁路静态切换开关自动切换至 交流旁路输入电源供电，切换时间小于 5ms;当逆变输出恢复后，UPS 电源自动 切换至逆变输出供电，切换时间小于 5ms。
(3)变电站 UPS 电源系统除具备 UPS 电源自动切换功能外，还配有旁路检 修开关，在 UPS 退出检修维护时可闭合检修开关为负载供电。此外，系统配置监 视控制器，监控单元具有操作权限密码管理功能，任何改变运行方式和运行参数 的操作均需要权限确认。监控单元能对交流输入保护定值、UPS 电源运行及告警 参数定值、蓄电池组运行及告警参数定值进行设置。监控单元还具备显示和存储 功能，能显示相关保护定值、模拟量测量值、开关量记录和告警记录等，能以模 拟盘方式显示 UPS 电源的不同工作状态。 监控单元负责测量包括交流输入线电压、 相电流;交流旁路输入线电压和相电流;交流输出线电压、相电流;交流输入、 输出和旁路频率等模拟量和包括整流器运行状态、自动旁路运行状态以及逆变器 运行状态等开关量。监控单元具备交流输入/输出电压超限告警、交流输入中断告 警、交流输入频率超限告警、整流器关闭告警、逆变器关闭告警以及旁路供电告 警等告警功能。监控单元通过 RS485/RS232 或以太网通讯接口与变电站自动化系 统通信。
3 变电站 UPS 电源的主要接线形式
考虑到变电站 UPS 电源负载的重要性，UPS 电源系统配置两台 UPS 电源，构 成双机冗余供电系统。两台 UPS 电源分别被称作“主机”和“从机” ，它们各自由 一路交流和一路直流电源供电，没有独立的旁路输入电源。从机的交流输入与旁 路输入并联，均取自同一路交流电源，从机的输出作为主机的旁路输入电源，主 机的输出作为 UPS 电源系统的交流输出。
这种接线的特点是：主、从机 UPS 电源容量相同，单台容量不小于 1.2 倍全 部负载额定功率总和。UPS 电源系统的交流输入电源采用双路电源供电方式，两 路交流输入电源分别来自不同的站用变，根据 UPS 容量大小，输入电源可选用三 相或单相。UPS 电源系统的直流输入电源采用双路电源供电方式，两路输入电源 分别来自不同的直流母线。UPS 电源系统输出为单相交流电源，因为主机的旁路 输入接自从机的交流输出，保证了主机旁路输入的可靠性。UPS 电源系统输出为 一段交流母线，全部负载电源均从该母线上馈线开关接取。UPS 电源系统内部接 线比较简单，输出至负载电源配电统一，两台 UPS 电源一主一备，提高了设备的 可靠性。
目前大部分变电站的 UPS 电源系统均采用上述接线方式，变电站自动化系统 中当地监控系统计算机、远动设备、火灾报警系统等对电源的稳定性和可靠性要 求较高的设备均从该系统接取电源，运行效果良好。随着变电站自动化水平的提 高，更多的智能设备加入变电站自动化系统，担负着重要的生产任务，如保护故 障信息子站、电能计量、调度数据网通信及安防等设备，使交流不间断电源需求 增长。变电站内各重要系统设备配置和选型也更加完善，基本实现了重要系统设 备冗余配置或采用双电源设备来保证系统的安全运行。针对这种变化。UPS 电源 系统接线方式也应相应调整， 调整后的系统采用 UPS 电源系统配置两台 UPS 电源， 构成双机冗余供电系统。两台 UPS 电源正常均处于工作状态，它们各自由两路交流和一路直流电源供电，有独立的旁路输入电源。两台 UPS 电源的交流输出各带 一段交流母线，两段母线之间设置母联开关，母联开关具有防止两段母线均带电 合开关的防误操作功能，当两台 UPS 电源其中一台故障退出时，该电源所带负载 可通过手动闭合两段母线的母联开关由另一台 UPS 电源供电。 UPS 电源供电的 由 设备按照负载均分原则分别接到 UPS 电源输出的两段母线上;双电源设备的两路 交流输入电源分别接到 UPS 电源输出的两段母线上;单电源冗余配置的设备，两 台设备交流输入电源分别接到 UPS 电源输出的两段母线上：单电源非冗余配置的 设备根据负载均分原则分别接到 UPS 电源输出的两段母线上。
调整后的接线方式较原有接线方式复杂，主要是增加了两路旁路输入，增加 了母线段和母线运行方式。UPS 电源容量选择不变，增强了两台 UPS 电源的互换 性，取消了“主机/从机”的固定分配模式，提高了设备使用率。两段母线分担冗 余配置的负载电源，增强了电源可靠性，杜绝了因一台 UPS 电源输出故障影响整 段母线的问题，运行方式更加灵活、可靠。这种接线方式更加适用于新的变电站 自动化系统的电源需求。但是，调整后的接线也存在一些需要注意的问题，如两 段母线不能同时带电合母联，否则将导致电源并列。为防止误操作，必须在选用 母联开关时配置相应功能的设备。另外，对于单电源非冗余配置的设备，其电源 只能取自一段母线，失电可能性相对调整前的接线方式稍大。
4 变电站UPS电源设计相关问题
4.1 变电站UPS电源容量选择 UPS 电源容量大小由负载大小决定， 按单台容量不小于 1.2 倍全部负载额定功 率总和计算，功率因数取 0.8。变电站 UPS 电源系统为当地监控系统计算机、远动 通信设备、保护故障信息子站、电能计量遥测设备(ERTU) 、火灾报警系统、调 度数据网通信及安防设备提供稳定、可靠的交流电源，将上述设备额定功率总加 即为负载总和，取 1.2 倍冗余系数，再除以功率因数就得到单台 UPS 电源容量。 根据工程经验，500kV 变电站宜配置的单台 UPS 电源容量不小于 l0kVA，220kV 变电站宜配置的单台 UPS 电源容量不小于 5kVA， l10kV 变电站宜配置的单台 UPS 电源容量不小于 3kVA。
4.2 变电站UPS电源系统负载接入原则
变电站 UPS 电源系统输出高质量、稳定、可靠的交流电源，为监控系统等变电站生产控制核心设备正常运行提供电源，因其直流输入取自变电站直流系统， 所以能够在全站失压的情况下维持一定时间的供电。变电站 UPS 电源系统供电范 围明确为：与变电站生产控制密切相关的、要求高质量电源供电的、不能中断电 源的设备负载。 限于 UPS 电源自身的容量和其分享的变电站直流系统蓄电池容量，考虑负载接入时必须遵循上述原则，严禁接入打印机、摄像机等功率大、启动电 流大、布置分散、容易发生接线短路等故障的设备，以免消耗 UPS 容量或者故障 扩大、影响重要设备用电。
4.3 500kV 变电站UPS电源负载接入
500kV 变电站当地监控系统服务器、调度数据网纵向认证装置等双电源冗余 配置的设备，每台设备的双路电源分别接到 UPS 电源输出的两段母线上。当地监 控系统工作站、 保护故障信息子站、 电能计量遥测设备( ERTU)、 远动设备 (RTU) 、变电站当地监控系统交换机、调度数据网交换机、调度数据网路由器、调度数据 网防火墙等单电源冗余配置的设备，两台设备分别接到 UPS 电源输出的两段母线 上。火灾报警系统等单电源非冗余配置的设备，根据负载均分原则分别接到 UPS 电源输出的两段母线上。
4.4 220kV 变电站UPS电源负载接入
220kV 变电站调度数据网纵向认证装置等双电源非冗余配置的设备，设备的 双路电源分别接到 UPS 电源输出的两段母线上。变电站当地监控系统工作站、保 护故障信息子站、电能计量遥测设备( ERTU)。远动设备(RTU)、变电站当地监控 系统交换机、等单电源冗余配置的设备，两台设备分别接到 UPS 电源输出的两段 母线上。调度数据网交换机、调度数据网防火墙、调度数据网路由器、火灾报警 系统等单电源非冗余配置的设备，根据负载均分原则分别接到 UPS 电源输出的两 段母线上。
4.5 110kV 变电站 UPS 电源负载接入
110kV 变电站当地监控系统工作站、电能计量遥测设备(ERTU)、远动设备 (RTU)、变电站当地监控系统交换机等单电源冗余配置的设备，两台设备分别接到 UPS 电源输出的两段母线上。保护故障信息子站、调度数据网交换机、调度数据网防火墙、调度数据网路由器、火灾报警系统等单电源非冗余配置的设备，根据 负载均分原则分别接到 UPS 电源输出的两段母线上。
5 变电站 UPS 电源系统开关选择
变电站 UPS 电源系统开关含：文流输入开关、旁路输入开关、交流输出开关、 直流输入开关等。选择开关时应注意以下几个方面：开关宜带有辅助触点和报警 触点，以便监视开关状态：交流输入、输出开关宜按照 2 倍及以上 UPS 电源额定 电流配置， 并考虑 1.2 倍裕度; 交流馈线开关宜按照 2 倍及以上负载额定电流选择; 交流旁路输入开关、交流输出开关与馈线开关之间的级差配合最小应为两级;直 流输入开关可根据 UPS 电源额定电流选择， 宜按照 1.5～2 倍 UPS 电源额定电流选 择， 并考虑 1.2 倍裕度; 直流输入开关应选用直流专用空开， 不得用交流空开替代。
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