关键词：站用电;交流电源;改造
随着110kV及以下电压等级变电站运行条件的不断变化，对站用交流电源的应用提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。
一、慨况
交流不问断电源系统(以下简称UPS电源系统)为变电站自动化系统中的监控计算机、调度数据网通信、五防工作站及火灾报警系统等重要负荷提供高品质的交流不问断电源，是变电站安全稳定运行的基础。随着变电站自动化水平的提高，站内各种重要设备的配置和选型逐渐趋于完善，基本实现了冗余配置或采用双电源设备来保证系统安全运行。而目前大部分变电站UPS电源系统采用的双机主从串联互为备用的运行接线方式已不能满足系统安全运行的需求，也不符合技术规范要求，需要对其进行改造。
二、变电站交流不间断电源系统的工作原理
我国现行的变电交流不间断电源系统为500kV的电源系统，其中UPS则为交流不间断电源的系统，目前这类系统电源配置的型号大多为SWA-10kVA/DC110V，分别由型号为SWA-10kVA/DC110V的500kV-UPS各两台向500kV的变电交流不间断电源系统进行电源串联方式连接。主从机分别由单独的方式向各自的直流电源和交流电源进行混合型的电力供应，其中交流电的输入被分成了两股，一股输入到了500kV交流不间断电源系统的内部，进而将电源系统的交流向主机电源线输出；另一股交流电源则绕过主从机的旁路电源完成了输入。而当交流电处于正常运行的状态时，机屏则处于无负荷的状态，主机屏的负荷系统主要包括了变电站的主机监控系统以及调度数据网络系统和火灾报警系统等。在以上种种负荷系统之中，主机监控的系统化配置属于电源冗余的配置化系统，而剩余的负荷系统则属于单电源非冗余化的配置。针对500kV变电站交流不间断电源系统的改造主要依据了变电站交流不间断电源的改造，从改造之前的交流不间断电源系统工作连接原理图可见，UPS主机的交流电源输入开关在失电之后能够自动转向UPS直流电源输入开关进行供电。而UPS主机的交流电源输送开关则和其直流电源的输入开关相互联系，通过自动转化模式向UPS旁路的电源进行开关性供电。倘若UPS主机出现故障，或者是UPS交流电源同直流电源系统之间发生故障，则导致了UPS处于零输入失电状态。这时候便需要通过手动的方法对旁路开关进行闭合性处理，以保证从机处于带负荷的状态。如果UPS从机的交流电源输入开关出现失电故障，则需要将其自动转化为UPS直流蓄电池的工作状态进行临时性供电。如果UPS从机和UPS直流蓄电池系统同时出现故障，则系统处于失电的状态，在这种情况下，只要UPS主机运行的状态恢复正常，则在其负荷的状态下也是正常可以实现运转的。只有在UPS主机和从机同时发生故障并且UPS的交流和直流电源系统也出现故障停止工作的情况下，整个系统陷入失电的状态方需要通过手动将UPS系统的主机和从机进行开关线路闭合，抢修过后再将供电的方式转换为交流配电屏幕系统方式。
三、案例分析
1 UPS电源改造前。电源工作原理。如图1所示，UPS的两路交流输入电源分别取自#1站用电系统交流Ⅰ、#2站用电系统交流Ⅱ段，该电源回路直接从站
用电380V/220V低压侧经抽屉式开关接入UPS主输入电源开关K3，再并接入K1静态旁路输入开关、K4维修旁路开关，正常工作时向UPS供给220V的交流电。
风险分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2016年9月以前该站#2主变未投运，两路UPS装置电源用的是同一站用电电源，当一路电源消失时，UPS装置在静态旁路下可以实现并列运行。2016年9月28日，该站#2主变投运，UPS装置电源未进行改造，分别取站用交流Ⅰ段、交流Ⅱ段，而此时站用电运行方式已改变，交流Ⅰ段接至#1站用电、交流Ⅱ段接至#2站用电。UPS当前运行方式存在的风险有：①当交流Ⅰ段或Ⅱ电源消失时，如果站用电侧备自投动作失败，将导致交流电源失电。②当一台UPS装置检修退出时，将两台UPS负荷侧并联（K13合上），有可能在相位上相差，造成电压差，因而在输出端会造成很大的环流，导致逆变器因过载而烧毁。③UPS机内各种元件电参数的微小差异也会导致输出电压的差异，同样可以导致环流。④采用两组蓄电池输出的并列方式，由于各蓄电池电压、容量不可能完全一致，存在的电压差也会产生一定的环流，且蓄电池放电时间不稳定。
2.UPS电源改造后。电源工作原理。如图2所示，UPS的两路交流输入电源分别取自#1站用电系统交流Ⅰ段、#2站用电系统交流Ⅱ段，该两路电源经过自动切换装置后接入UPS主输入电源开关K3（K8），正常运行方式下，#1 UPS电源取自交流I段，#2 UPS电源取自交流Ⅱ段。以#1 UPS装置为例说明：正常情况下，交流输入电源切换把手打至Ⅰ工作、Ⅱ备用的位置，当交流Ⅰ段电源消失时，自动切换装置将输入电源自动切换到交流Ⅱ段供电，当交流Ⅰ段电源恢复时，自动装置切断Ⅱ段恢复为Ⅰ段供电，两路电源互为备用，从而提高了UPS交流输入电源的可靠性。
风险分析。UPS交流输入电源改造后，由于两路电源经自动切换装置后接入，电源的风险得以控制：①当交流Ⅰ段或Ⅱ电源消失时，如果站用电侧备自投动作失败，UPS装置输入端自动切换装置动作，输入电源不消失。②当#1 UPS装置检修退出时，手动切换两台UPS装置输入电源为Ⅰ段或Ⅱ段，即输入电源为同一段电源，再将两台UPS在负荷侧进行并列（手动合上K13断路器），待#2 UPS装置带所有负荷运行正常后，再将#1 UPS装置退出，实现负荷的不间断供电。
3.改造方案的实施。（1）改造前准备工作。此次改造需将两路交流电源接入UPS，交流输入电源会短时停电，UPS装置转由蓄电池供电，改造前做好计算，控制好时间，该站UPS装置的蓄电池容量为120AH，#1 UPS装置所带负荷为1.73kW，#2 UPS装置所带负荷为0.6kW，根据公式计算#1蓄电池能供负荷运行15h，#2蓄电池能供负荷运行43h，改造过程应严格控制好时间，保证UPS装置的不间断供电。（2）改造实施的具体方法。将两套自动切换装置安装好，切换装置的线接好一端，并将出线分别引致UPS装置交流输入空开K3（K8）。将#1、#2 UPS转到蓄电池供电方式，确认蓄电池带负荷运行正常，断开UPS静态旁路输入空开K1和K6，主路输入空开K3和K8。在站用电低压室断开两路UPS交流输入电源，检查所有安全措施到位，测量输入端无压的情况下，分别将两路交流输入电源接入自动切换装置，自动切换装置出线接入UPS交流输入空开K3（K8）。改造接线完毕，检查核对无误，将站用电室交流电源空开合上，测试交流输入正确；轮流断开Ⅰ路、Ⅱ路电源测试自动切换装置动作正确；按正常运行方式开启UPS装置，将蓄电池组转为浮充电模式。
UPS电源改造过程涉及较多重要的变电站自动化设备，施工时有一定的风险。因此，施工前要求实施人员全面、细致地分析每个施工步骤，了解施工过程中的危险点，并制定好相应的预控措施；施工过程中要求工作负责人认真监护，以保证UPS电源系统安全运行。通过对110kV及以下电压等级变电站站用交流电源问题的研究，我们可以发现，该项工作理想效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从客观实际出发，充分利用既有优势资源与条件，研究制定最为符合实际的改造实施方案。
参考文献：
[1]丁建.UPS电源系统的可用性设计[J].电源世界，2017，14（2）.
[2]李昊.电力通信机房电源系统供电模式探析[J].中国高新技术企业，2017，18（10）.
论文作者:卓质金
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：电源论文; 装置论文; 系统论文; 负荷论文; 变电站论文; 蓄电池论文; 旁路论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;