电力系统不间断电源方案研究

胡旭阳

（许继保护自动化系统分公司，河南 许昌 461000）

0 引 言

近年来，虽然智能化电网发展速度越来越快，但是配电自动化等配套用不间断供电电源系统并没有得到合理的配置，各专业工程人员选择配套不间断供电电源方案时存在着较大的难度[1]。为了促进智能电网系统工程的发展，新建以及改造工程项目在开展过程中应该合理选择不间断供电电源方案，注重提高各专业设备的运行效率，保障电网生产具有较高的安全性与稳定性[2]。

1 不间断供电电源系统分类

通常情况下，不间断供电电源系统的组成内容相对较多，包括整流单元与逆变单元等。现阶段，供电电源系统是由各个单元集合成一个整体结构形式的一体化系统，依照运行模式可以分为后备式和在线式两种[3,4]。其中后备供电模式具体如图1所示，这一模式主要应用在设备对电源供电系统技术指标较低的场所。在市场正常供电时，继电器触点4和触点5接通给蓄电池充电。而对于触点1和触点2来说，能够接通由市电输出向负载供电。如果市电处于停电的状态，那么继电器的触点2和触点3、触点5和触点6就会接头，由逆变器输出向负载供电。该系统结构相对简单，不需要投入太多的成本，运行起来较为方便，但是其稳定性较差，运行的可靠度不高[5,6]。

图1 后备供电模式

在线供电模式在银行等行业中的应用较为广泛，具体如图2所示。若交流处于停电状态，没有开关切换时间，持续性负载供电。这一系统具有较强的稳定性，可靠度高且操作起来十分方便，但是工程需要投入大量的人力物力资源，蓄电池使用寿命较短，现场维护安全系数不高。

图2 在线供电模式

2 各行业电力系统不间断电源方案应用现状分析

2.1 电信行业

在电信或移动等局端主站，通信设备如光传输机等均采用不间断供电源系统。并且在具体的不间断电源方案应用过程中，采用的是直流48 V供电电源方案[7]。

2.2 商业服务业及居民。

银行、商场、学校、企业以及小区等行业用电性质在发展过程中，局域信息网络及通信设备用不间断供电电源系统，所应用的供电电源方案主要是UPS 220 V。

2.3 电力行业

通常情况下，电力行业中专业的分支相对较多。由于专业的不同，所选择的设备配套用的不间断供电电源方案也存在较大的差异性，自动化以及信息化专业主站端设备结构的类型具有较大的相似性。通信设备采用直流48 V不间断供电电源方案，而针对电力配电专业和配电网自动化设备来说也可以利用UPS 220 V供电电源方案。行业电源方案应用阶段的现状如表1所示。

表1 行业应用调查现状分析

3 电力系统不间断电源方案分析

在行业的实际发展过程中，对方案的特点进行对比，具体如表2所示。

由表2可知，对于方案一来说，社会流行较早的一类产品结构相对简单，不完整性较强。针对这类UPS供电用基础电源的蓄电池组，在实际的工作过程中电压相对较低，通常有22 V、36 V以及48 V等电压等级的产品。在对产品进行安装时过程相对简单，维护起来十分便利，不需要配备专业的人员进行管理维护[8,9]。但是，这类产品整体的可靠度相对较低，蓄电池的使用寿命不长，属于简易类型，不具备蓄电池组运行管理功能。

通过对表2的进一步分析可知，方案二属于单项以及三项四线制产品，UPS供电用基础电源蓄电池组端的电压有96 V、220 V以及380 V等。对于这类产品来说，在实际的安装过程中需要花费的时间较长，并且在具体运行阶段操作起来十分麻烦，维护安全性不高。同时，在应用阶段蓄电池运行管理的功能尚不健全，UPS的供电可靠度亟待提高。方案三和方案四在通信行业的发展过程中属于应用较为广泛的供电电源模式。在通信行业主站端设备工作环节，电源采用直流48 V。在现场运行过程中，主要利用浮充供电工作方式确保交流供电中断后没有电源转换，并且在交流停电之后不会出现二次供电电能转换的情况，蓄电池组能够直接向用电设备供电，工作效率相对较高。同时，蓄电池组电压48 V，在现场操作阶段整体安全性较高，维护方便[10]。此外，整流器能够对蓄电池组的运行进行科学管理，实现智能化操作，大大延长蓄电池组的整体使用寿命。

通信行业主端站设备存在较强的集中性，在管理通信设备运行时对网络监控系统的应用较为普遍。由于通用型电脑在工作过程中利用工作电压交流20 V与直流48 V供电方案并不相符，因此使用小功率逆变器让直流48 V转换成交流220 V，以此保证网络监控终端的用电设备能够有足够的电源。

不间断供电电源工作效率是一项重要的技术指标，对蓄电池组供电持续时间及节能有着紧密的关联。无论选择后备型还是在线型，交流停电UPS在工作过程中，内部逆变单元转换效率都会出现降低的情况。一般而言，UPS电能转换率为70%～80%，而方案三应用的是直流48 V供电方案，工作效率远高于方案一和方案二。同时，方案四与方案三的相似度较高，只是增加了逆变器的组合方案，在停电时的转换损失相对UPS在线供电模式要小很多。

4 支持要素及建议方案

4.1 方案选择支持要素

一般而言，不间断供电电源系统所配置的技术性能与指标必须要与国家和行业的规范相一致。同时，在产品实际运行过程中整体的安全防护性能要满足标准。在实际的运行以及维护过程中，操作过程要十分简单便利。在产品应用期间应该满足节能要求，效率相对较高，不会造成太大的损耗。此外，花费的投资成本以及运行成本要尽可能降低，蓄电池智能管理功能必须要具有较强的完善性，以便系统在具体运行阶段使用寿命能整体延长[11]。

4.2 建议方案分析

在具体的配电自动化、信息专业建设以及电力调度自动化中，应该合理选择供电电源方案并有针对性地进行组合配置，以保证方案应用的合理性以及科学性，具体如图3所示。组合配置供电电源方案在通信行业主站端的应用比较泛广，且该方案长期运行具有较强的安全性和稳定性，可靠度非常高，工程不需要投入太多的成本，在运行维护过程中花费相对较少。同时，在现场操作过程中，维护较为便利，安全系数很高，很大程度上促进了系统工作效率的提升，延长了系统的整体使用寿命。

图3 组合配置供电电源方案

5 结 论

在电力行业的实际发展过程中，电力通信、调度自动化以及配网自动化等方面的主站端设备供电电源技术标准和规程方面缺乏完整性，工程选择配套的供电电源方案存在一定难点。为了可以有效改变这一现状，在今后的发展过程中需要深入分析原因，有针对性地制定解决措施，不断优化各种专业技术标准和规程，加大完善力度，从而保证电网整体运行更加安全可靠。