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摘要： 随着用户对电能质量和连续性需求不断提高，电源故障所带来的经济损失和政治影响日益凸显；为解决此问题，UPS被广泛的使用，无污染的磁悬浮飞轮UPS也被广大用户接受，但是由于飞轮UPS自身功能限制，其必须配备一台发电机组，本文讨论车载式的发电机组与飞轮UPS配合使用的条件，并给出相应的方案。
关键词：移动电源车；飞轮UPS；配合使用
配电网供电的可靠性是整个供电可靠性工作中组成部分，而且配电网是电力系统中与客户最直接的一环，据统计，约75％的电量要通过配电网供给用户，80％以上的停电故障由配电网系统故障引发，使配电网成为电网中最薄弱的一环
以前的电力保障工作采用的是发电机组和市电利用双电源的切换来进行，但是双电源的切换需要近3s的切换时间，在这一切换时间内负载端是没有电源供给的也就是说用户端会存在断电的情况。UPS与电源车配合保电就能够完美的解决这一问题，而且也解决了发电机组长时间热备对机组寿命影响的危害。普通UPS的断电使用时间可根据蓄电池的大小及数量进行调整，与发电机组配合使用方便。而飞轮UPS市电断电后的满载输出时间短，需要机组在短时间内实现满负载输出对飞轮进行充电储能，因此对机组和飞轮配合的要求条件高。下文对车载式的发电机组与飞轮UPS配合使用的条件及相应方案进行探讨。
1.飞轮储能UPS技术工作原理
磁悬浮飞轮UPS是以高速旋转的铁芯作为能量储存的介质，铁芯等器件被密闭在一个容器内，容器内部为真空以减少了风阻。同时为了减少损耗，提高飞轮的转速和效率，在飞轮UPS装置内部使用磁悬浮技术加以控制。并利用电动机、发电机和双电源转换来控制电能的输入和输出。
在供电现场具备市电电源且负荷允许短时停电的情况下，可采用此种运行方式。在此方式中，发电机组设置为自动控制，ATS处于自投自复状态，UPS处于关闭状态。市电经过ATS、UPS维护旁路开关，给负荷供电。当市电断电后，ATS给发电机组发送启动指令，发电机组启动并输出电源。此时，ATS检测到发电机组电气参数正常后，将输入端切换至发电机侧。电流经发电机组输出开关、ATS、UPS手动维护旁路开关给负荷供电。在由外部电源切换至发电机组供电的过程中，负荷有短时供电间断。间断时间为发电机组启动时间和ATS切换时间之和。
3.2 热备用模式，负载允许断电
在此方式中，发电机组处于运行，机组输出开关闭合，ATS处于自投自复模式，UPS处于关闭状态。市电经过ATS、UPS手动维护旁路开关，给外部负荷供电。当市电断电后， ATS检测到发电机组电气参数正常后，将输入端切换至发电机侧。电流经发电机组输出开关、ATS、UPS手动维护旁路开关给负荷供电。在由市电切换至发电机组供电的过程中，负荷有短时供电间断。间断时间为ATS切换时间。
3.3 不间断供电模式
在此方式中，UPS调试完毕，飞轮达到额定转速，系统在线运行，发电机组、ATS均处于自动控制模式。市电正常时，经ATS、UPS输入开关、UPS主回路、UPS输出开关给负荷供电。市电断电约2s后飞轮UPS内部双电源装置发送信号给发电及机组启动，发电机组需在5.5s内启动成功并运转稳定，并合闸送电至飞轮UPS。此后飞轮UPS经过1.5s的锁相时间接入发电机组，开始由发电机组带载，同时飞轮重新进入充电状态（如上图所示）。
综上所述移动电源车上的发电机组应具备如下条件：
(1) 启动成功率≥99%；
(2) 具备自动启动功能，至少有无源干接点的启动信号接口；
(3) 移动电源车发电机组应在5.5s时间内启动成功，运行稳定；
(4) 移动电源车发电机组输出断路器应能在机组稳定后立即自动合闸；
(5) 移动电源车发电机组应具备在机组稳定4.5s内输出1.5-1.8倍的飞轮UPS额定功率的能力。
4. 移动电源车与飞轮UPS配合使用方案
据统计单个飞轮UPS的功率为250kVA，并且多数用户选择两台飞轮并联使用以增加其容量。据此我们选择的移动电源车的机组常用功率应该不小于720kW，同时也需要在移动电源车外部需要有机组启动信号接口。
在连接移动电源车与飞轮UPS之间的输入电缆和机组自启动信号线后应对机组的参数进行设置（以科迈控制器为例）。
(1) 设置机组预启动时间为0s；
(2) 设置机组的怠速时间为0s；
(3) 设置机组的最短稳定时间应小于3s；
(4) 把控制器工作模式设置为自动模式；
(5) 确认机组输出断路器选择远程控制。
5. 结束语：
飞轮UPS作为一种机械式储能UPS现在应经被很广泛的应用，我们应充分了解其性能参数及应用要求以选择其配套使用的移动电源车，保证“零闪动”的高可靠供电要求！
参考文献：
[1]《飞轮储能UPS电源车的设计与应用》 申海涛 北京市电力公司检修分公司 2016
[2]《提高配电网供电可靠性措施的研究》 唐正森 长沙理工大学 2009
[3]《移动式飞轮储能应急供电系统》 中诚安源磁悬浮飞轮UPS培训教材
论文作者:张雷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：机组论文; 飞轮论文; 市电论文; 电源论文; 负荷论文; 旁路论文; 时间论文; 《电力设备》2017年第11期论文;