侯仲愷 廉小隗

摘 要：燃氣機組設置有一套UPS，其正常輸入電源取自機組380V PC A段，旁路電源取自保安動力中心，直流取自機組220V直流系統(tǒng)。為了保證UPS系統(tǒng)負荷持續(xù)可靠地供電，本文配置了三個電源，這三個電源具有4種供電方式：主路供電，即通過整流器供電；直流供電（通過逆變器）；自動旁路供電；手動旁路供電。

關鍵詞：UPS；電源；邏輯；供電方式

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）16-0027-02

Analysis on the Configuration and Operation of UPS Power Supply

HOU Zhongkai LIAN Xiaowei

Abstract： The gas set is set up with a set of UPS， its normal input power is taken from the unit 380V PC A section， the bypass power is taken from the security power center， and the DC is taken from the 220V DC system of the unit. In order to ensure the continuous and reliable power supply of the UPS system load， this paper had three power supplies， the three power supply had four power supply modes： the main circuit power supply， that is， through the rectifier power supply， the DC power supply（through the inverter）， automatic bypass power supply，manual bypass power supply.

Keywords： UPS；power supply；logic；power supply mode

1 UPS系統(tǒng)簡介

UPS含義為不間斷電源，是以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其他電力電子設備提供不間斷的電力供應[1]。

筆者所在工廠燃氣機組設置有一套UPS，其正常輸入電源取自機組380V PC A段，旁路電源取自保安動力中心，直流取自機組220V直流系統(tǒng)，輸出為單相交流220V，50Hz。

2 UPS電源系統(tǒng)功能

2.1 輸入隔離變壓器與輸出隔離變壓器的功能

輸入隔離變壓器與輸出隔離變壓器的功能如下：①輸出隔離變壓器為單相負載提供所需要的零線；②對輸入和輸出電壓的匹配作用；③利用其鐵芯高頻損耗大的特點，從而抑制高頻雜波傳輸；④抑制共模電壓干擾。

2.2 靜態(tài)開關的功能

靜態(tài)開關又稱靜止開關，是一種無觸點開關，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制，主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，是為了加快UPS的切換速度，通常是毫秒級，其可以先于繼電器動作，保證切換時間在4ms以內，從而在故障情況下保證了重要負荷的供電可靠性和穩(wěn)定性[2]。

3 對UPS電源系統(tǒng)的分析

UPS負荷有DCS、計算機監(jiān)測和監(jiān)控系統(tǒng)、鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)字式電液調節(jié)器、汽輪機監(jiān)視儀表、汽輪機旁路系統(tǒng)、電能計費系統(tǒng)、繼電保護裝置、火災自動報警系統(tǒng)以及其他自動和保護裝置等，這些負載比較重要，而且對電源的要求較高。所以，UPS系統(tǒng)的電源設置相對于普通電氣設備負荷而言，在電源的設置上比較復雜。本文對UPS系統(tǒng)的電源設置和電源之間的切換進行了分析和總結。

3.1 電源供電的持續(xù)可靠性

為了保證UPS系統(tǒng)負荷持續(xù)、可靠地供電，本文配置了三個電源，

這三個電源具有四種供電方式：主路供電，即通過整流器供電；直流供電（通過逆變器）；自動旁路供電；手動旁路供電。三個電源的基本工作原理有以下幾個。①主路電源正常：由主路供電，如果沒有故障，將會長期工作在這種方式下。②主路電源（從電源到整流器之間回路）工作不正常：自動轉為直流供電。③主路、直流電源都不正常，自動旁路向負荷供電。④主路、自動旁路（不包括旁路變壓器、單相自動交流穩(wěn)壓器故障）、直流因故障或實際工作需要退出，由手動旁路供電。

3.2 供電的質量

在UPS系統(tǒng)的三個電源中，由于主路供電系統(tǒng)設備配置齊全、各種功能強大，如具有輸入和輸出兩個隔離變壓器、濾波器、整流器和逆變器等，所以其供電質量最高。直流電源帶UPS系統(tǒng)負荷運行時，其供電質量也很高，但這也存在一個問題，即如果交流側電路發(fā)生故障時，會反過來影響直流系統(tǒng)的運行安全，雖然有逆止二極管等相應保護措施，但畢竟是一個隱患。旁路帶UPS系統(tǒng)負荷運行時，供電質量差，因為它僅配置了旁路隔離變壓器和單相交流自動穩(wěn)壓器，相比前兩種回路而言，功能簡單、供電質量差。

3.3 供電的安全性

UPS系統(tǒng)的三個電源運行在主路或者運行在直流是比較安全的，因為其中兩個回路發(fā)生故障，還可以自動轉換到直流或者自動旁路；UPS系統(tǒng)負荷運行在自動旁路或者手動旁路發(fā)生故障時，則UPS系統(tǒng)負荷肯定是要失電的，此時UPS已經沒有意義了[3]。

3.4 供電的成本

主路供電成本最高，需要配備多個設備；直流供電成本最低，直接取自220V直流母線；旁路成本居中。

3.5 電源切換順序

在發(fā)生故障的情況下，三個電源的先后切換順序是主路、直流、自動旁路。為什么是這樣一個順序，筆者認為，這里有一個同期的問題。既然負載是交流的，就存在一個同期的問題。主路運行時，直流220V母線來的電源和整流器的直流側并列運行，主路失電，直流220V母線來的電源自動投入運行，這是真正的不間斷投入，真正的零秒投入。而且，主路故障，先切換到直流，也利用了主路的一部分沒有發(fā)生故障的設備，提高了設備利用率。而如果直流電源出現(xiàn)故障，如果UPS系統(tǒng)的控制邏輯檢測判斷到逆變器的輸出和自動旁路同期，則靜態(tài)開關動作，以接近0s（4ms內）的時間把自動旁路投入。如果UPS系統(tǒng)運行在手動旁路狀態(tài)，在切換回到主路運行時，要先投入自動旁路，因為這兩路是并聯(lián)的，這樣操作不會失電。而且這兩個回路是同一個電源，不存在同期問題。

通過這一條的分析可以得出，在燃機UPS系統(tǒng)的電源切換問題上，既有同期切換，又有不需要同期的切換。

3.6 主路輸入電源為交流三相380V，旁路電源為兩相380V

UPS系統(tǒng)在沒有故障的情況下，長期工作。主回路是經整流的，三相整成直流平穩(wěn)，脈動系數(shù)低，電能質量好[4]。而旁路工作時間很短，就是普通工頻電源，不參與整流，只是經過一個隔離便隔離了一側的故障傳遞，經旁路開關直接輸出。

4 結論

燃機UPS系統(tǒng)投入運行以來，已經出現(xiàn)過幾次相關報警及異常情況，如2012年1月5日，UPS輸出變壓器A相燒損。由于燃機UPS系統(tǒng)的重要性，在日常巡回檢查過程中要仔細、認真，及時了解其運行情況并發(fā)現(xiàn)異常情況，對于主控室發(fā)出的有關報警信息要及時就地檢查并通知維護相關專業(yè)人員到現(xiàn)場進行正確處理，從而保證系統(tǒng)的安全運行。圖1是UPS主機柜液晶屏處于正常工作狀態(tài)時的畫面。

在現(xiàn)場進行UPS柜等設備進行檢查時，要注意檢查各個參數(shù)是否正常，如輸入、輸出電壓、電流；面板上的指示燈指示狀態(tài)是否正常，如SYNC指示燈綠燈亮，顯示的是逆變器與旁路處于同步狀態(tài)，否則，不同期，主路故障時，旁路不能自動投入。

參考文獻：

[1]浣喜明，姚為正.電力電子技術[M].2版.北京：高等教育出版社，2011.

[2]王其英，何春華.新型UPS工作原理與實用技術及選購指南[M].北京：人民郵電出版社，2006

[3]張乃國.UPS供電系統(tǒng)應用手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003

[4]譚恩鼎.電工基礎[M].北京：高等教育出版社，2001.