一、 概述

    電力行業(yè)是國(guó)家的重點(diǎn)基礎(chǔ)行業(yè)，關(guān)系國(guó)計(jì)民生。為了構(gòu)筑安全可靠的電力調(diào)度系統(tǒng)，有效保障電網(wǎng)供電安全，有效降低電力故障，各地電力公司不斷加強(qiáng)電力信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。現(xiàn)在的電力調(diào)度中心已經(jīng)成了一個(gè)大型的信息數(shù)據(jù)采集、中轉(zhuǎn)、通信中心，因此需要一個(gè)安全、可靠、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電源為調(diào)度通信中心及信息中心設(shè)備提供動(dòng)力。

    二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1、 負(fù)載供電方式選擇

    過(guò)去的電力調(diào)度，受制于規(guī)劃及負(fù)載不斷增加的影響，一般采用UPS分散式供電，不同的時(shí)期設(shè)備配置不同的UPS，造成機(jī)房?jī)?nèi)UPS品牌、型號(hào)眾多，單機(jī)可靠性差，走線復(fù)雜，存在嚴(yán)重的安全及管理隱患，且投資效益低。

    新調(diào)度機(jī)房規(guī)劃時(shí)，或者舊機(jī)房改造時(shí)，應(yīng)考慮到負(fù)載的特性、系統(tǒng)可靠性及可用性等因素，盡量采用UPS并聯(lián)冗余，后期再根據(jù)負(fù)載的增長(zhǎng)需求，進(jìn)行在線不斷電擴(kuò)容。供電方式采用集中供電方式進(jìn)行供電，此供電方式管理簡(jiǎn)單有限，線路簡(jiǎn)單，可靠性也更高，投資效益高。

UPS供電方式

    2、 UPS選擇

    電力調(diào)度機(jī)房一般按照一級(jí)負(fù)荷要求設(shè)計(jì)，主要負(fù)載包括通信系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度MIS系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)等等。由于其負(fù)載的重要性，所以在選擇UPS時(shí)，均以選用傳統(tǒng)的大功率工頻機(jī)為主。以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

    為進(jìn)一步提高整個(gè)UPS供電系統(tǒng)的可靠性，建議UPS按照冗余方式進(jìn)行配置，目前UPS供電方案主要“1+1”并聯(lián)冗余和雙總線方案為主。其中并聯(lián)冗余技術(shù)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的電力調(diào)度中心。一般情況下，UPS并機(jī)系統(tǒng)的可靠性，可以達(dá)到0.99999以上，遠(yuǎn)高于一般的電網(wǎng)0.9的供電可靠性，滿足現(xiàn)有調(diào)度中心對(duì)供電可靠性的要求。

    3、 UPS輸入、輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

    3.1 UPS輸入配置方案

    UPS系統(tǒng)的交流輸入有市電I、II兩路AC380V電源供電，它們分別來(lái)自調(diào)度大樓的地下室（市電I、II）的不同配電變壓器低壓側(cè)母線。市電I、II兩路AC380V電源配置ATS自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，通過(guò)切換后的一路交流電源同時(shí)給為UPS供電。UPS輸入采用雙回路設(shè)計(jì)，即將主輸入和旁路輸入分別接到兩個(gè)不同的輸入開(kāi)關(guān)，保證一旦UPS主回路空開(kāi)跳脫時(shí)，UPS旁路輸入仍有電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，提高系統(tǒng)可靠性。

系統(tǒng)構(gòu)架單線圖

    兩臺(tái)UPS的輸出經(jīng)過(guò)直接并聯(lián)，輸出送到輸出總配電屏，然后再分配給各個(gè)分配電屏。兩臺(tái)UPS平時(shí)正常運(yùn)行，均分負(fù)載。若其中1臺(tái)UPS故障，則故障機(jī)會(huì)迅速、可靠地鎖閉輸出，負(fù)載全部由另一臺(tái)UPS承擔(dān)；如果另一臺(tái)UPS超載，則兩臺(tái)UPS同時(shí)跳旁路，共同承擔(dān)負(fù)載。

    每臺(tái)UPS都標(biāo)配靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)和維修旁路開(kāi)關(guān)，維修過(guò)程不影響負(fù)載的正常運(yùn)行，如果另一臺(tái)UPS不超載，則在故障機(jī)的維修和投運(yùn)過(guò)程中，負(fù)載仍可使用經(jīng)另一臺(tái)UPS逆變器輸出的高品質(zhì)交流電。

    同時(shí)系統(tǒng)配置外置式手動(dòng)維修旁路。當(dāng)UPS需要停機(jī)維護(hù)或者故障更換時(shí)，由于維護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，通常會(huì)超過(guò)系統(tǒng)允許斷電的時(shí)間。此時(shí)可以通過(guò)外置式手動(dòng)維護(hù)旁路，將UPS從供電系統(tǒng)中脫離出來(lái)，系統(tǒng)暫時(shí)處于市電供電狀態(tài)，直至UPS系統(tǒng)維護(hù)完畢，保證負(fù)載系統(tǒng)的持續(xù)工作運(yùn)行。

    3.3 電池配置方案

    3.3.1 電池容量計(jì)算

    電池容量計(jì)算參考通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《YD/T5040-2005 通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算
計(jì)算公式如下：

    Q=                     （一）

    式中 : Q——蓄電池容量（Ah）

    K——安全系數(shù)，取1.25

    I——負(fù)載電流（A）

    T——電池放電小時(shí)數(shù) （h）

    η——放電容量系數(shù)

    t——實(shí)際電池放電所在地最低溫度數(shù)值，所在地有采暖設(shè)備時(shí)，按15℃考慮，無(wú)采暖設(shè)備時(shí)，按5℃考慮；

    α——電池溫度系數(shù)（1/℃），當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí)，取α=0.006；當(dāng)1≤放電小時(shí)率<10時(shí)，取α=0.008；當(dāng)放電小率<1時(shí)，取α=0.01

    其中：      

         （二）

    式中:  S ——UPS額定容量 （KVA）

    I ——蓄電池的計(jì)算放電電流 （A）

    μ ——逆變器的效率

    U——蓄電池放電時(shí)逆變器的輸入電壓（V）（蓄電池單體電壓1.85時(shí)）

    UPS電池的總?cè)萘浚瑧?yīng)按UPS容量，采用公式（二）估算出蓄電池的計(jì)算放電電流I，再根據(jù)公式（一）算出蓄電池的容量。

    3.3.2 電池配置方案優(yōu)化

    UPS系統(tǒng)在配置的時(shí)候，都會(huì)嚴(yán)格規(guī)定整個(gè)系統(tǒng)的后備時(shí)間。以系統(tǒng)后備1小時(shí)為例。傳統(tǒng)的UPS并機(jī)方案，考慮單臺(tái)UPS失效的情況，則需要為每臺(tái)UPS各配置1小時(shí)電池，共計(jì)2小時(shí)電池，以保證單機(jī)失效時(shí)系統(tǒng)仍然能夠保證足夠的后備時(shí)間進(jìn)行后續(xù)操作。此配置方案，電池按2小時(shí)配置，不僅投資成本較高，且還需要額外占用1小時(shí)的電池空間及額外的承重投資，在舊機(jī)房改造時(shí)，往往造成過(guò)度占用空間，導(dǎo)致散熱不良、維護(hù)通道過(guò)窄等問(wèn)題，給系統(tǒng)維護(hù)造成不便。

    因此，推薦在選擇UPS時(shí)，可以選用帶有并機(jī)共用電池組功能的UPS。采用共用電池組后，整個(gè)UPS系統(tǒng)中的蓄電池作為一個(gè)完整的儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)UPS系統(tǒng)進(jìn)行供電。當(dāng)單臺(tái)UPS失效時(shí)，不影響蓄電池系統(tǒng)對(duì)另一臺(tái)UPS的供電，因此此時(shí)電池可以不考慮冗余。以1小時(shí)后備時(shí)間的UPS系統(tǒng)為例，此時(shí)僅需配置一套滿足1小時(shí)供電要求的電池組即可，比傳統(tǒng)方案節(jié)省減少1倍的電池使用量。可以節(jié)省大筆的電池購(gòu)置費(fèi)用及電池相關(guān)投資。

    3.4 典型配置

    以下是一個(gè)典型的地市級(jí)電力調(diào)度中心的UPS配置清單：

    電力調(diào)度中心大樓作為重要的電力調(diào)度和管理機(jī)構(gòu)，擁有先進(jìn)的調(diào)度系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)整個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行，還需要安全、可靠及穩(wěn)定的動(dòng)力平臺(tái)支撐。選擇一套可靠的UPS供電系統(tǒng)，有助于提供整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行性，并優(yōu)化投資方案，花合適的錢(qián)，達(dá)到希望的效果。■