浅析UPS系统在电力调度中的应用

2011-01-31吴树鸿

科学之友 2011年10期

吴树鸿

（佛山供电局，广东佛山 528000）

随着电力系统的快速发展，调度自动化系统在保证电力系统安全、可靠和经济运行中发挥着重要作用，但由于自动化系统十分庞大，软硬件结构和功能复杂，且使用的计算机及通信设备数量繁多，调度自动化系统在运行的过程中容易导致异常情况的出现。UPS在线监控作为电力调度自动化系统的重要组成部分，如何连续监控UPS运行情况，保证其良好运行状态显得非常重要。

1 UPS在线监控的可行性

维护人员一般采用以下两种方式对UPS各项指标参数进行监控：

1.1 通过UPS主机的EMI系统液晶面板检查交流市

电输入、旁路输入、蓄电池输入及各相负载情况等各类特性参数；通过检查历史事项查看UPS运行过程中出现的各类告警，了解UPS运行情况。这种UPS监控方式需要维护人员每天定期对UPS多次巡视。

1.2 在PC（计算机）上安装专用UPS后台监控软件

通过PC串口与UPS监控板串口连接，利用PC对UPS运行情况进行监控。这种UPS监控方式存在以下问题：后台监控软件出错不响应或PC死机时不易被维护人员发现；UPS故障时PC没有声光报警，UPS故障易被运行维护人员忽略，导致UPS故障无法得到及时的处理，造成故障处理滞后。

由此可见，原有UPS监控方式都需要运行维护人员定期巡视，对人的依赖性较高，没有人员值班时不能及时发现问题。尤其当UPS电源安装在离机房距离较远的独立房间时，UPS发生故障不能及时发现及处理，将造成电网调度自动化系统失去电力供应以致系统全停，严重影响电网运行安全。

2 UPS在线监控的实现过程

iTrustUL33不间断电源主要由整流模块和逆变模块组成的交—直—交转换回路、由反向并联的可控硅组成的旁路静态开关、维修空开、输入输出空开、输出隔离变压器和逆变静态开关、蓄电池组等组成。逆变器、整流器等智能采集设备具有数据采集、控制和逻辑组合作用，与监控单元进行通信，将遥信、遥测数据传送至监控单元。不间断电源系统采用 2台容量30kVA的UPS并机运行模式，通信主机周期性地采集自己本机和备机的监控模块设备传来的各种信息，通过通信接口实现与后台通信功能，完成监控模块和后台主站之间的遥信、遥测及各类数据的传送。

2.1 接线方式

艾默生 iTrustUL33UPS监控板 ULW2L61U2提供了 RS－485、RS－232、MODEM等几种后台通信方式。经比较分析，采用RS－232接口接入前置通信服务器终端这种简单、直接的通信方式，把UPS当做一个终端RTU装置接入自动化系统前置采集网，通过前置主机与主干网交换机连接，实现UPS与电网调度自动化系统信息交互。

UPS安装地点与电网调度自动化系统机房距离较远，超过50 m，RS－232串口通信方式无法满足大于15 m距离的信号传输。为了解决长距离通信要求，我们在 UPS监控板 RS－232串口与自动化系统前置通信终端服务器之间接入一对MODEL232D/3型串口距离延长器。该装置利用电流环技术结合光电隔离原理，通过232/422转换，通信距离可延长1 km，满足长距离通信的要求。延长器透过光电耦合器将电子信号转换成光，到了另一端再将光转换回电子信号。在电隔离的情况下，以光为媒介传送信号，对输入和输出电路进行隔离，能有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰，具备静电保护、浪涌保护功能，增强抗干扰能力。

UPS接入调度自动化系统接线图，见图1。

图1 UPS接入调度自动化系统接线图

2.2 UPS数据的采集

UPS信息传输方式为异步方式，数据传输速率为4 800 B/s。UPS信息接入调度自动化系统前置采集网，由前置主机完成数据采集和规约转换、传送信息的校验等。前置主机与UPS进行通信采用专用的三进三出问答式UPS通信协议，由前置主机循环地召唤UPS遥信遥测数据，实现UPS遥信遥测信息的采集。

UPS通信协议传送模拟量量化数据采用浮点数形式，为了传输的灵活性，将整个模拟量分成6个模拟帧传送，分别为电总标准模拟量帧1个（交流输入、输出各相电压、电流，直流输入电压等参数以及用户自定义遥测内容）；厂家扩展模拟量帧5个（各相输出有功功率、视在功率、负载百分比、电池剩余后备时间等参数）。

UPS通信协议传送遥信数据采用字符型数据形式。所有遥信数据分成4个帧进行传送，包括开关状态帧1个、电总标准告警帧1个和厂家自定义告警帧2个（开关状态包括供电方式、开机/关机、电池均充/浮充等信息；告警状态包括UPS同步/不同步、旁路情况、蓄电池总电压状态等信息）。

UPS通信协议传送遥信位置的报文与调度自动化系统常用的101问答式协议报文不同，101问答式协议一般用1个字节00H、01H传送遥信位置，“01H”表示遥信合或动作，“00H”表示遥信分或恢复。UPS协议却采用多种报文表示遥信的多种状态（如其中“供电方式”则有01H、02H、E9H3种状态，状态字节描述为：01H，UPS供电；02H，旁路供电；E9H，均不供电）。

2.3 UPS数据的处理

将UPS当作独立厂站进行数据库建模。

UPS遥信参数定义：调度自动化系统将UPS开关状态及告警状态均定义为遥信参数，并设置遥信变位告警及统计功能。由于UPS协议传送的遥信状态具有多种报文形式，因此我们定义数据库参数时，将多种形式遥信状态设置对应多个采集遥信点。如供电方式有UPS供电、旁路供电、均不供电3种状态（01H、02H、E9H），则在数据库采集遥信量中将供电方式设为3个遥信点。设置遥信1为UPS供电；遥信2为旁路供电；遥信3为均不供电。当前置系统收到01H遥信变位报文时，遥信1UPS供电动作；当前置系统收到02H遥信报文时，遥信2旁路供电动作；当前置系统收到E9H报文时，遥信3均不供电动作。

UPS遥测参数定义：调度自动化系统将UPS模拟量化数据定义为遥测参数，按UPS协议发送参数的顺序设置采集遥测点，且对重要遥测设置相应限值；并设置存储功能，使遥测值按设定的时间存入历史数据库。

报警方法及管理：当自动化系统收到UPS遥信参数变位的报文或模拟量变化超过限值后，人机界面的图形光字牌不停闪烁告警，并弹出文字报警信息及发出语音提醒值班人员；当自动化系统捕捉到告警信息后，按照既定的程序进行组合打包，通过GPRS将告警发送到指定的号码或短信平台，用户确认后完成一个信息的通知流程，若没有确认系统将定时发送该信息，使维护人员在第一时间掌握UPS电源的运行情况。