UPS供配电系统智能化改造设计分析

安卫平

【摘要】随着电网的快速发展，电网运行方式日益复杂，供配电智能化作为确保电力系统安全经济运行的基础重要性日益凸显，为确保供配电智能系统实现稳定运行，必须提供可靠的动力支撑。UPS为保障重要负载应运而生。现代电力电子技术不断发展，国民经济各领域保障系统安全运行，离不开UPS不间断电源。现代大型发电机组采用复杂计算机监控系统，需要可靠的工作电源，重要负载如遥控装置，安全自动装置及中央控制装置室内照明应确保正常操作，不间断电源满足负载严格需求，UPS电源对发电机组安全运行至关重要。介绍供配电系统智能化改造设计，分析不同配置的UPS系统可用性，总结单总线UPS供电系统设计要点。

【关键词】UPS供配电系统;智能化改造;设计

随着科技的飞速发展，精密仪器在各行业普及应用，供电质量可靠性日益重要。如何使电源供应稳定可靠尤为重要，针对部分重要特殊设备要求供电电源平稳性，设备电源出现不稳定会造成巨大损失。不间断电源出现解决了这一问题，UPS电源系统是低电压多路电源输入有余端口电网路，UPS电源主要有逆变器整流柜等构成，电源网络关键设备把直流电转变为交流电装置，成为日常生活电器必备配件，静态开关是常见电子元件，为电子元件自动控制电源装置，由控制器控制开闭，可分为并机型与切换型，转换型开关用于并联电源切换，整流器作用是将交流电转变为直流电装置，对蓄电池进行均充电。我国国民经济迅速发展，对建设大型电源点需求加大，大型水火电能新能源发电厂需使用复杂计算机监控，发电生产需要不间断电源满足负载要求。UPS电源系统改造符合现场需要，通过UPS电源系统器件使用了解，制定可行的UPS改造方案。

1.UPS电源系统概述

UPS是不中断电源，能提供稳定不中断电源供应的外部设备，是集数字和模拟电路于一体的电力电子设备，UPS可在市电异常时净化市电，持续给电脑等设备供电，随着信息化社会发展，UPS广泛应用于从信息采集处理到应用各环节。UPS电源系统从功能用途方面有适应现代化生产条件，广泛应用于不同规模的企业。

UPS电源自60年代旋转发电机发展至今具有智能化程度全电子化电路，按照UPS电源技术发展，现阶段应用UPS电源分为后备式，在线式与智能型UPS电源。后备式电源在市电正常时向负载供电，市电超出工作范围转换为电池逆变供电，特点是体积小，输入电压范围窄。在线式UPS电源由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，市电异常时，逆变器处于工作状态，特点是无切换时间，适合对电源要求高的场合【1】。目前功率大于3KVA的UPS为在线式。在线互动式UPS在市电偏低时通过内部稳压线路输出，市电异常通过转换开关转为逆变供电，特点是噪音低，存在切换时间。容量差异UPS电源按输出容量结合UPS输入方式分为单相、三相输入输出，单相电是一根零线火线组成供电系统。三相供电市电配电容易，大功率UPS多采用三相输入供电方式。

智能型UPS是当今发展趋势，网络管理者强调网络系统为保护对象，希望供电系统故障时网络系统不中断工作。UPS内部配置微处理器智能化是UPS趋势，UPS软硬件结合大幅提高UPS功能，可监控电网电压频率等UPS运行工作状态。可通过软件对电池检测，及遥控开关机等。网络管理者可根据信息资料分析供电质量，UPS检测出供电网终端，切换电池供电，电池供电能力不足在电池耗尽前关机。智能型UPS通过接口通讯，使网络管理员监控UPS，其管理软件功能非常重要。

2.UPS供电系统智能化改造设计

网络UPS智能系统以网络为管理对象，在UPS主机输出端增设R485接口，利用接口经专用通信电缆同服务器、网关等设备相应通信接口相连，把UPS电源与网络构成智能化UPS供电系统，目前UPS网络智能化技术主要包括加强UPS新功能，使得USP完成基本不间断功能同时实现网络事件记录，UPS参数自动测试分析等;智能化网络UPS系统通过与计算机相连硬件接口，提供完整电源管理方案。

计算机与UPS电源通过接口通信，使供电系统故障信息到计算机系统。首先完成计算机与UPS连接电缆查询，须按规定通信协议初始化，网络设计软硬件基于SNMP，与管理信息库交互作用，网络管理员通过在网络设备检索信息控制网络，有处理消息软终端的能力。网络UPS可利用计算机通信接口连接，在计算机安装监控软件，计算机与UPS建立通信联系，UPS在规定时间内返回信息，UPS内部微控制器把异常信息发给计算机，提醒操作员及时处理，监控软件在UPS供电时间结束时中止软件运行程序，通过网络向用户发出警告信息，监控软件局别完备UPS自我检测功能，以数据形式显示记录UPS输出，频率，电池容量，使用户可以分析预防【2】。智能化網络UPS系统具有智能化，网络化、自动化等优势。

某数据中心机房设在大楼二层，根据《电子信息系统机房设计规范》机房分级规定，机房为B级电子信息系统，机房场地设施按冗余系统配置，不应因设备故障导致系统运行中断。机房增加服务器，交换机等数据设备，原有单总线UPS供电系统冗余供电容量不足，设计UPS供电系统，系统可用性高于0.9999，合理利用UPS设备达到系统技术先进是改造设计目标。现有UPS供电系统由交流供电系统及配电单元子系统组成单总线UPS供电系统，UPS供电系统在机房配电单元布置在二层机房。大楼10/0.4kv变电所I段母线提供两路125A电源回路，把交流供电系统输出电源给UPS系统供电，现有UPS系统由两台40kVA的UPS单机设备配置成并机冗余系统，不能满足机房增加数据设备供电要求。

UPS系统设计是机房UPS供电系统设计核心，根据规范规定B级机房UPS系统配置选用N+X并联冗余系统。N+1并机系统把N+1台型号规格相同UPS设备，由并机逻辑控制总线调控，电压幅度相同下并机，系统正常工作有N+1台UPS设备箱负载供电，1台UPS设备出现故障，故障UPS设备自动退出。根据N+1系统可用模型，N+1系统可用性A1+1=[1-（1-Au）2，N>1，可用性N×（N+1）/2个1+1系统可用性乘积，带静态旁路UPS设备可用性AU=0.99999483941，N+1并机系统配置应考虑选用设备利用率高的系统，并机台数增加，设备利用率提高，UPS系统可用性指标由UPS供电系统分配确定。N+1系统有分散式与集中式旁路方式，集中式系统并机环流易控制。

结语

改造后3+1UPS供电系统可用性高于0.9999，满足机房数据设备负荷供电要求，供电系统设计需满足设备负荷供电可用性要求。UPS系统配置满足系统可用性下选用利用率高设备，可降低系统运行能耗。提高UPS系统冗余度，UPS系统可用性提高，考虑设备利用率下降等因素，非可取方案。N+1并机冗余系统是B级机房UPS首选方案，N+1系统并机台数多，系统失调风险大。

参考文献

[1]刘伟. 丰镇发电厂UPS电源系统改造及应用研究[D].华北电力大学，2018.

[2]赖亚芳. 调度自动化机房UPS电源系统改造实践[D].华北电力大学（北京），2016.