ECS微机监控系统逆变电源装置优化

2015-11-16刘丽萍

中国科技信息 2015年2期

关键词：蓄电池直流电源

刘丽萍

ECS微机监控系统逆变电源装置优化

刘丽萍

辽宁省盘锦市辽河油田电力集团公司

刘丽萍，女，大学，电气专责，工程师，辽河油田电力集团公司生产技术科，专业：电力系统自动化。

ECS监控系统核心装置通讯管理机，其电源供电方式采用厂用交流电单电源供电，一旦失电，无法进行监控操作。通过对逆变电源原理、特点、几种运行模式的比较，采用逆变优先运行模式，使后台微机ECS监控系统运行更加稳定。

引言

随着2009年以来辽河油田电力集团公司热电厂电力隐患改造工作的实施完成，主控制室形成了以南自PS自动化系统为基础平台，结合了美国GE保护、成都瑞昌旺达M3000测控系统，充分融合了继电保护、测控、录波、当地监控和远动等功能为一体的多子系统的综合性ECS监控系统。在实际运行中该系统的后台通讯装置为电气运行人员监控全厂电气设备运行状态起到了重要作用，尤其是在发生事故时，该套系统能够准确记录故障信息，为事故时的紧急处理及事故后的原因分析、故障查找提供了有效保障。

存在问题与采取措施

该套监控系统核心装置----通讯管理机，其电源采用厂用交流电单电源供电方式，电源取自主控动力盘。主控动力盘电源取自380V厂用Ⅰc，当发生系统冲击造成380V厂用Ⅰc失电时，主控后台通讯管理机也失电，造成远传功能中断、自动化信息记录不完整、不能及时记录故障信息、无法进行事故遥控抢送等，危害性很大，给恢复生产运行带来了不便。其次通讯管理机交流电源瞬间突然停、送电，对自动化设备硬件造成冲击损坏，导致设备停机。再次当电厂一次设备发生近距离接地短路故障时，由于电厂接地网各点接地电阻不一致，接地电流造成主控室接地点电压突变，引起自动化设备电源品质降低至不可用，甚至烧坏设备的工作电源。

因此，给综合性ECS监控系统提供可靠的电源是提高自动化设备运行可靠性的一个关键问题。采取措施：

采用普通的UPS电源，即不间断电电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。存在缺点是蓄电池容量小，逆变供电时间有限。UPS蓄电池损坏率高。由于电厂厂用电源很少发生长时间停电，若不能定期对UPS蓄电池放电，而始终将蓄电池置于“浮充”充电状态会使蓄电池实际使用容量大大低于其额定容量。这样，一旦在UPS的运行中真正遇到交流输入电源中断时，就会出现由于电池组失效而造成UPS在极短时间内或者立即进入由于电池组电压过低而自动关机保护状态，造成综合性ECS监控系统电源中断；另一方面长期处于“浮充”状态的UPS会导致免维护蓄电池过充，漏液甚至腐蚀损坏内部电路。而工作人员又无法对UPS电池组进行有效的定期维护。

采用电力逆变电源，它是一种后备式不间断电源。主要完成利用晶闸管电路由直流到交流的逆变。包含滤波部分：输入滤波器用于输入端直流电源的杂波滤除，得到平稳的直流，送入逆变器。输出滤波器滤除输出的交流谐波和干扰，使输出更加平稳。逆变部分：将直流电源转换为正弦交流电源。控制部分：控制逆变器电源跟随基准市电，并与其保持相同的相位和频率，自动调节，并使电源在规定的范围内，按照设定的保护定值运行或保护。

经过比较，ND逆变电源采用以微处理器为核心PWM方式，采用正弦脉宽调制等技术，再配有隔离变压器整合系统，利用发电厂或变电站现有的直流屏，组成电力专用不间断电源，实现“可靠的直流”+“可靠的逆变电源”，能提高系统的可靠性，特别适合主控后台ECS微机监控系统。

ND逆变电源性能特点

采用高集成化数字电路设计，提高机器的效率并有效减少故障率。

采用工频隔离变压器稳压隔离，纯正弦波输出，波形纯净、稳定。

具有低损耗、过载能力强、保护功能齐全、模块化封装等技术特点，保证了逆变过程的稳定可靠。

设计完善，允许在开机状态下切断直流，自动切换到市电旁路，不影响负载的供电，方便对直流供电系统进行维护和更换。

具有输出短路保护；超强防雷击、浪涌及突波保护；过电流保护；输入过、欠压保护；内部过温保护。

旁路转换时间小于4ms。

紧凑型结构设计，体积更小，重量更轻，可安装在19英寸标准机架。电源机箱采用高端工业级标准机箱结构，喷塑处理，外形美观，结构坚固，内部装配及布线工艺严格按照电力系统电源标准。内部结构采用模组化设计，结构更合理，工艺更先进，解决了原有老的工艺设计下电源温升过快，变压器与功率器件在一起，能耗大，维修养护不方便的问题；内部主要器件进行抗震固化处理，适应远途运输。

原理图

该装置采用“交流——直流”两路电源输入的供电方式，其交流电源依然使用厂用电源，在主控室直流联络屏的下半部分有一个空位置，可以增加一套逆变电源设备，容量3KVA。直流电源取自临近1#直流馈线柜的保护及控制直流馈出线路备用开关（现有），装置输出交流电，并配置相应输出总交流开关，下设3个交流负荷开关，可以连接到后台微机及本室事故照明总，另一个作为备用。

运行模式比较

交流优先运行模式

该运行模式时厂用交流电源和逆变电源输出的交流电互为备用，即一旦厂用交流电源断电，逆变器自动迅速由直流经过逆变器逆变后给负载供电；若直流断电或逆变器自身故障将自动由厂用交流电源给负载供电，这种互为热备用供电模式大大提高了供电的可靠性。该模式将"厂用交流电源”作为主供电，逆变器热备份，由于"厂用交流电源” ←→"逆变"相互切换时间极短≤4ms不会给负载造成信息、数据丢失。该方式适合直流动力或蓄电池容量不富裕的场所。

逆变优先运行模式

在许多重要负载场所，要求给设备提供的电压稳定，畸变小，并且实现零时间转换，遇到厂用交流电源电压不稳定，波形指标达不到要求时，若长期由厂用交流旁路供电，就可能影响重要负载的正常供电。因此要求逆变电源长期连续运行。使用方法是将逆变器设置在逆变优先模式下，由主控直流屏供电，直流电经装置逆变为交流电输出给通讯管理机。当直流电消失时，可迅速切换到交流直接供电模式，也可保证通讯管理机、微机不失电。能妥善的解决自动化人员无法对UPS电池组进行有效的定期维护这一实际问题。

主备运行模式

为了增加供电的可靠性，可以将两台逆变电源连接成主备运行模式，即一台逆变电源备逆变的交流输出作为另一台逆变电源主逆变的旁路输入。

结合实际情况，经过综合考虑，如采用主备运行模式，需两台逆变电源，投资比较大；如采用交流优先运行模式，厂用交流电源为发电机发出的，又经过了两级转换，存在隐患。最后我们采用了逆变优先的运行模式。这一模式的好处是，我单位800A/h蓄电池组运行稳定可靠，用蓄电池组给逆变电源装置提供长期稳定的电源，可大大提高装置运行的可靠性。备用交流电源也是取自厂用电，相对比较稳定。