摘要:随着电力系统的飞速发展,各地区对电网安全经济运行都提出了更新更高的要求,这就需要不断完善和提高电力系统的自动化水平,而为了使该系统中诸如计算机、RTU、VQC和变送器等设备能够安全可靠地运行,就需要有UPS做保障。
电源从它的发源地电厂出来,通过电网、变电站、输电线路、配电,直至各个用电终端,有如人体的血液,发自心脏,通向人体的各个器官、肢体直至各个角落。数字电力,无疑为发电厂的建设、生产、管理和运行提供了现代化的手段,而数字电力的基础仍然是它的动力——电源。
1 UPS发展趋势
1.1工业UPS发展趋势
工业化生产过程中的用电设备可分为两大类型:线性负载和非线性负载。对于那些对供电要求较严格的苛性负载来说,通常是由不间断电源UPS系统进行供电,这是因为UPS可提供高精度、高稳定性的电压波形与频率,具有承受电网波动或扰动(浪涌、跌落、谐波)、间断甚至短时停电的能力,无论是线性负载或是非线性负载,UPS都具有低阻抗输出的特性。因此UPS电源系统在工业生产中得到广泛的应用,特别是在智能化仪表方面的应用。
随着电力应用技术的发展,UPS的负载也发生了极大的变化:
1.1.1负载类型的变化
工业化生产特别是自动化仪器仪表已从早期的“模拟化”仪表发展到当前的“智能化、电子化”仪表,它们的区别在于:
★模拟仪表:高功耗、复杂、数量大、模拟量传送、线性负载;
★智能化电子化仪表:低功耗、简单化、数字化传输、非线性负载。
1.1.2负载容量的变化
趋于中小型化,从早期的中大功率UPS(60~200KVA)为主发展到现在的中小功率UPS(30~80KVA)为主。
1.1.3供电需求的变化
趋于高可靠性,从早期的单机型供电发展到1+1冗余并联型供电,大大提高供电可靠性,平均故障间隔时间MTBF提高了4倍。
1.1.4供电质量的变化
趋于输入大范围、输出高精度、低失真度。
1.1.5应用环境的变化
高热量、高噪音、高污染的使用环境正在改造为低功耗、低噪音、洁净的环境。
总之,“又大又笨”已不再是工业型UPS的象征,工业型UPS的发展趋势正在向着小型化、中小容量、低功耗、高效率、高可靠性的方向发展。
1.2电厂用UPS的发展趋势
电厂专用的UPS电源大多数为三相输入、单相输出的中功率UPS,因为电厂的负载大多数为单相负载,配电线路简单、维护方便。
1.2.1什么是真正的三进单出UPS
真正的三进单出UPS内部电路为纯单相设计,主要表现在逆变器为单相输出。“假的”或经过改造的三进单出的UPS,多为三进三出UPS加上三进单出的变压器改造而成,它存在如下问题:
★在输出端增加了三进单出的变压器,降低了整机效率(3%~5%);
★三进单出的变压器仍然具有三分之一的不平衡电流(33.3%),造成UPS可用容量的下降,因此必须使用更高视在功率的UPS主机,通常为额定输出容量的2倍,利用率降低;
★增大主机的尺寸和占地面积,提高购置成本。
因此在实际应用中,在复杂的市场选型中,尽可能选择真正的三进单出UPS。
1.2.2公用220V直流母排
为了提高供电的可靠性,电厂中通常是采用两台UPS组成1+1冗余系统为负载供电,并配之以隔离变压器、交流电压调节器作为旁路电源输入。但是UPS的电池组往往被省略,直接将UPS的直流端接入220V的公共直流母排,如左图1:
这是因为电厂的自动化仪表DCS等往往需要直流220V输入,而每一个电厂都具有大容量的电池组,恰逢其用。但殊不知这是以降低供电可靠性为代价的省略,事实上从可靠性MTBF指标上细算起来并不划算。假设:单机UPS的可靠性MTBF=400,000小时
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