亭子口电站计算机监控系统UPS电源优化改造

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

计算机监控系统UPS电源是由逆变模块、旁路开关和交流输出模块组成的不间断供电装置。计算机监控系统UPS电源为计算机监控系统上位机主服务器、历史服务器、操作员站、通信服务器及主交换机等重要设备供电，为上位机系统提供安全、稳定、不间断的可靠供电，是保证亭子口电厂自动运行的关键基础。

1 原计算机监控系统UPS电源简介

1.1 UPS电源工作方式

改造前亭子口电厂的计算机监控系统UPS设计不完善，其负荷开关没有设置单独的报警，系统无法与监控系统实现连接；重要负载都在同一供电模式下工作，未进行重要、次要负荷分区；且当UPS直流输入电源消失时，电源输出端会向直流输入端反送电，存在安全隐患。

改造前的UPS结构如图1所示，从上图可以看出，改造前亭子口电厂计算机监控系统UPS电源有两套完整的逆变电源，每套逆变模块都有一路380V三相交流电源和一路220V直流电源输入，交流电源取自厂用电400V公用I组，220V直流电源取自开关站直流系统，但是这样的供电方式存在着很大的风险。

1.2 存在的问题

(1)UPS电源的输出采用双机单母线的接线方式，不满足计算机监控系统上位机双路供电的设计需求；

(2)虽然整个UPS电源有两套逆变系统，但两套逆变系统不是完全独立的，两套逆变系统只是作为交流输出模块1(IPB1)的两路交流电源输入，当交流输出模块1(IPB1)出现故障的情况时，整个逆变系统将毫无用处，两路直流电源无法作为UPS的供电电源。全厂失电时，开关站直流系统无法为计算机监控系统提供不间断电源，UPS也就失去意义；

(3)当交流输出模块2(IPB2)出现故障或交流空开(QA8)断开的情况下，整个交流母线都会失电，计算机监控系统上位机将全部瘫痪，存在着极其重大的安全隐患，完全违背了“少人值班、无人值守”现代化电厂的设计理念；

(4)当UPS直流输入电源消失时，电源输出端会向直流输入端反送电，存在安全隐患；

(5)每台服务器都设置有双电源供电，但是两路电源取自同一段母线，失去了双电源供电的意义，无法保证服务器安全稳定运行。

2 计算机监控系统UPS电源改造

2.1 UPS电源改造方案

图1 改造前的UPS结构

(1)根据系统的运行原理图和现场设备分布，计算机监控系统设备所带重要负载有两种，改造后将分为双电源交流负载和单电源交流负载，可按照主次重要负载的系统进行更改；

(2)将原有的一段输出母线改为三段输出母线，交流输出模块1(IPB1)对应Ⅰ段输出，交流输出模块2(IPB2)对应Ⅱ段输出，交流输出模块3(IPB3)对应Ⅲ段输出，将1号计算机柜、2号计算机柜、网络柜、控制台、计算机桌这些重要负荷的1路电源接在UPS Ⅰ段输出上，2路电源接在UPS Ⅱ段输出上，将打印机和模拟屏等次要负荷接在UPS Ⅲ段输出上；

(3)UPS Ⅰ段、UPS Ⅱ段输出都有对应的完整的逆变电源回路和检修旁路，UPS Ⅲ段输出母线的供电通过IPB模块实现双电源无扰动切换，保证供电的可靠性；

(4)在计算机监控系统UPS电源回路增加直流反向二极管，防止直流输入电源消失时，反向送电，危及设备和人身安全；

(5)将检修旁路回路重新优化，保证计算机监控系统UPS主备用电源输出IPB模块故障或设备检修时，能正常切换至检修旁路供电；

(6)增加所有负荷开关失电报警功能，并将故障信号分别独立送至计算机监控系统。

2.2 UPS电源改造过程

为了改造时保证计算机监控系统上位机等重要负荷不停电，施工时采用分区施工，在施工时需重新配置输入输出断路器，才能保证施工时主要设备不停电，不影响重要设备正常运行。各重要负荷的2号电源接至临时电源，完成Ⅰ段各负荷的1号电源接线并送电正常后，再进行Ⅱ段负荷接线。具体实施过程如下：

(1)核对计算机监控系统1号计算机柜、2号计算机柜、网络柜、控制台、计算机桌负荷并转移不符合双重电源配置要求的负荷。部分服务器只有一路电源，需要停运服务器后再进行断电、电源转移，1号计算机柜转移完成并运行正常后再转移2号计算机柜；

(2)转移好负荷后检查电源电压正常，确定上位机各个服务器运行正常后再进行计算机监控系统UPS电源改造工作。拆除所有电源进线、负荷出线，移除计算机监控系统UPS配电柜，拆除计算机监控系统UPS 1号、2号逆变电源柜逆变模块、监控管理模块等；

(3)根据新的计算机监控系统UPS配电柜接线端子图，完成计算机监控系统UPS 1号、2号逆变电源柜设备安装及内、外接线，将2路交流输入电源、2路直流输入电源、旁路电源接入计算机监控系统UPS配电柜，并完成各个空气开关上送监控信号接线；

(4)接好线后进行上电调试，检查UPS空载运行正常，确保计算机监控系统UPS 1号、2号逆变电源柜、计算机监控系统UPS配电柜设备均能正常运行，各段电压输出正常；

(5)进行算机监控系统UPS电源切换试验：交流切换直流、直流切换交流、直流切换旁路、旁路切换直流、旁路切换交流，切换过程中检查电压是否有波动、电压输出是否间断等。试验结果如表1所示。

表1 空载切换试验结果

(6)按照新的计算机监控系统UPS配电柜接线端子图，将所有用电负荷的1路电源接在Ⅰ段电源输出端子上，并进行电源试送。检查计算机监控系统UPS电源系统运行正常、以上负荷电源电压正常，且各设备运行正常。将2路电源从临时电源上拆下来，接在Ⅱ段电源输出端子上，然后将次要负荷接在Ⅲ段输出端子上。检查计算机监控系统UPS电源系统运行正常、所有负荷电源电压正常，且各负荷设备运行正常。

2.3 改造后UPS电源的工作方式

(1)交流、直流同时向逆变模块进行供电，正常使用交流电源供电，当交流电源消失时可以实现无扰动切换到直流电源供电。交流电源恢复供电后，自动切换回交流供电；

(2)当逆变模块、静态开关IPB检修时，通过交流220V旁路电源供电。旁路电源只能在检修时使用，平时检修旁路的空气开关需加锁；

(3)两套逆变模块的交流电源、直流电源都分别取自不同的电源点，实现了上位机负荷两套独立电源供电的要求；

(4)三段输出母线的母联开关需要加锁，只有当1套装置全部检修的时候才能将母联开关合上。

3 结语

建设现代化电厂、智慧电厂是每个电厂的发展方向。现如今，电厂的自动化程度越来越高，自动化设备和计算机监控系统也越来越重要，保证这些设备的供电可靠性就变得愈加重要，本文通过亭子口电厂计算机监控系统UPS电源改造项目，介绍了UPS的构造、重要性以及计算机监控系统对于UPS的设计需求。此次改造方案的成功实施，提高了计算机监控系统上位机供电的可靠性和安全性，保证了上位机在突发情况下能够正常工作，对于电厂的稳定运行意义重大。