上海供電局與上海蘇特電氣集團(tuán)完成臺達(dá)UPS供電改造方案

一、概述
    上海某供電局UPS供電局，負(fù)責(zé)上海某區(qū)的電力調(diào)度及監(jiān)控，該供電局自啟動數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)以來，前后經(jīng)過兩次UPS供電擴(kuò)容改造，因負(fù)載容量逐步擴(kuò)大，此次系統(tǒng)將進(jìn)一步擴(kuò)容，并對原有系統(tǒng)配電進(jìn)行改造。同時由于設(shè)計施工不規(guī)范，系統(tǒng)存在重大隱患， 此次擴(kuò)容需一并解決。
    1. 原系統(tǒng)配置
    如圖一所示：該供電局配置兩路市電，分別由交流進(jìn)線屏1和交流進(jìn)線屏2向UPS供電，兩個交流進(jìn)線屏間由一個手動切換屏，可以進(jìn)行切換。1#UPS和2#UPS為M品牌的15KVA 1+1并機(jī)系統(tǒng)，3#UPS為A品牌UPS，設(shè)計容量為15KVA。交流進(jìn)線屏1向3#UPS和2#UPS供電，交流進(jìn)線屏向1#UPS供電。
    2. 系統(tǒng)存在的幾個重大缺陷
    a. 1#UPS和2#UPS組成并機(jī)，但是分別由進(jìn)線屏1（市電1）和進(jìn)線屏2（市電2）分別供電，造成UPS轉(zhuǎn)旁路時，并機(jī)系統(tǒng)會存在兩路市電，造成短路，嚴(yán)重威脅整個系統(tǒng)安全。
    b. 由于1#UPS和2#UPS的交流輸入分別來自不同回路的市電，可能出現(xiàn)其中一路交流輸入故障，致使一臺UPS工作于正常狀態(tài)，另一臺工作于后備狀態(tài)，造成兩套UPS逆變輸出并機(jī)環(huán)流增大，負(fù)載均分誤差增大，引發(fā)UPS故障。
    c. 如圖二所示，整個存在一個共同的維修旁路（由K10、K11、K12組成）。由于三臺UPS的交流輸入分別來自不同兩路市電，，所以存在不同市電回路短路的危險，真正維護(hù)時也無法實現(xiàn)不停電維護(hù)。同時也存在因人員操作，引起短路的危險。
    
   

    二、客戶需求
    1. 對現(xiàn)有UPS系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，移除原有的3#UPS，新增兩臺30KVA UPS組成1+1并機(jī)，并對現(xiàn)有配電屏進(jìn)行改造。
    2. 合理投資方案，同時減少占地面積。
    3. 設(shè)置一個共同的維護(hù)旁路，要求4套UPS能夠同時維護(hù)檢修。
    4. 在系統(tǒng)中留出一定余量的配置，供以后擴(kuò)展需求。
    三、改造方案
    經(jīng)與該供電局工程師進(jìn)行詳細(xì)溝通，并實地考察后，我司多名工程師，根據(jù)要求，擬制了一份詳細(xì)的改造方案，方案涵蓋了UPS設(shè)備選型，配電改造，施工等部分全部內(nèi)容，其中UPS部分改造方案如下：
    1、 兩路市電，經(jīng)ATS切換屏后，二選一供給負(fù)載及UPS使用。
    2、 新增臺達(dá)NT30KVA UPS兩套（3#、4#）,組成1+1并機(jī)。
    3、 采用共用電池組方案，zui大限度優(yōu)化投資方案，同時減少空間占用。
    4、 所有UPS旁路取A相，保證任一時刻，并機(jī)系統(tǒng)內(nèi)兩臺UPS均在同一路市電狀態(tài)。
    5、 1#UPS、2#UPS組成的并機(jī)系統(tǒng)、3#、4#組成的并機(jī)系統(tǒng)分別設(shè)置一個維修旁路。兩個維護(hù)旁路中間設(shè)一個聯(lián)絡(luò)開關(guān)，必要時閉合次開關(guān)，使所有UPS處于維修旁路供電狀態(tài)。
    6、兩路UPS并機(jī)輸出配電屏，各預(yù)留一組C65-20斷路器，預(yù)備后期系統(tǒng)負(fù)載擴(kuò)容需求。

    四、改造后系統(tǒng)運行分析
    整改后的系統(tǒng)由一套15KVA 1+1并機(jī)和一套30KVA 1+1并機(jī)構(gòu)成，兩套系統(tǒng)各自向負(fù)載供電。
    以30KVA UPS并機(jī)為例。當(dāng)市電正常時，兩路交流電經(jīng)ATS自動切換后，由UPS整流、逆變后向負(fù)載供電。當(dāng)其中一路交流電故障時，ATS自動切換另一交流供電回路，由該回路向UPS提供能量。只有兩個交流均異常時，UPS才利用電池組的能量，逆變輸出交流電供給負(fù)載使用，保障負(fù)載的平穩(wěn)安全運行大幅提高市電利用率，減少電池放電次數(shù)。
    正常工作時，兩臺UPS負(fù)載均分。當(dāng)并統(tǒng)中的一臺UPS發(fā)生逆變故障，此時由另一臺UPS向負(fù)載供電。如果此時UPS負(fù)載總量超過30KVA，則兩臺UPS均自動切換至旁路供電，切換時間小于1ms，保證負(fù)載的無中斷運行。當(dāng)遇到UPS逆變器異常時（過溫、過載、短路、電池放電終止等），逆變器自動鎖機(jī)，此時如果備用電源正常，則負(fù)載轉(zhuǎn)為備用回路供電狀態(tài)。當(dāng)逆變器異常排除后，則會自動切回主回路供電。
    系統(tǒng)設(shè)有手動維護(hù)旁路，當(dāng)UPS需要檢修或者維護(hù)時，兩套并機(jī)系統(tǒng)可各自進(jìn)入維修旁路狀態(tài)，互不影響。當(dāng)系統(tǒng)需要總檢修是，可以按照UPS操作程序，把各臺UPS切換至維修旁路狀態(tài)，然后閉合1#、2#旁路開關(guān)、3#聯(lián)絡(luò)開關(guān)，即可使4臺UPS內(nèi)部全部斷電，即可進(jìn)行檢修維護(hù)。檢修完畢后，斷開3#聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再使UPS工作于維修旁路狀態(tài)，再斷開1#、2#旁路開關(guān)，然后按照UPS操作程序，重新開啟UPS即可。
    
    五、臺達(dá)UPS簡介及共用電池組方案介紹
    方案中新增的兩臺30KVA UPS并機(jī)共用一套電池組，市電正常時，各UPS同時給電池組充電，市電異常或者中斷時，各UPS又同時利用電池組的能量逆變成交流電供給負(fù)載。
    1. 臺達(dá)NT系列UPS簡介
    臺達(dá)NT系列 UPS是專家精心研究為大型用戶所設(shè)計，其主要應(yīng)用領(lǐng)域為各種數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電信系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、安全緊急逃生設(shè)備、監(jiān)控保全系統(tǒng)、各種工廠設(shè)備。
    臺達(dá)NT系列UPS采用*IGBT高頻切換正弦脈寬調(diào)變技術(shù)設(shè)計，使UPS供電質(zhì)量好、效率高、熱損耗小、噪音低、體積小及壽命長，同時采用模塊化設(shè)計可降低平均修護(hù)時間（MTTR），使維護(hù)工作更簡便，藉由微處理器的數(shù)字化設(shè)計，簡化復(fù)雜的模擬線路及大量減少零件數(shù)目，使系統(tǒng)更為安全可靠。
    為了強(qiáng)化UPS系統(tǒng)供電的可靠度，臺達(dá)NT系列可提供兩種高可靠運行設(shè)計方式：
    a. 利用雙回路設(shè)計，將UPS連接成雙機(jī)熱備份（Hot-standby redundancy）。
    b. 利用雙機(jī)并聯(lián)回路設(shè)計（Parallel redundancy）—zui多可8 臺UPS并聯(lián)冗余, 且無須外加并聯(lián)控制卡。
    智能型微處理器控制的多國語言及圖形化LCD顯示;可讓使用者明確了解UPS運作模式整體狀況，正確操作，確實管理及維護(hù)。內(nèi)容包含有:
    a. UPS系統(tǒng)運行狀態(tài)圖。
    b. 各種電氣指標(biāo)參數(shù)測量。
    c. 設(shè)備的基本數(shù)據(jù)。
    d. 告警信息，事件記錄。
    e. 參數(shù)修改設(shè)定。
    使用者并可透過不同的通信埠（RS232/RS485/SNMP/DRY CONTACT/ETHER NET等）直接連接計算機(jī)或透過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，使微處理器對UPS各種診斷信號傳送至計算機(jī)屏幕，使用者可直接在計算機(jī)上對UPS進(jìn)行監(jiān)視及控制，并集中控制管理，提升UPS的安全性， 節(jié)省人力資源。
    人性化設(shè)計使臺達(dá)NT-系列UPS為使用者提供了可用性強(qiáng)的高質(zhì)量電力，為廣大信息用戶的守護(hù)神。 
    2. 臺達(dá)NT系列UPS共用電池組技術(shù)介紹
 

    臺達(dá)NT系列UPS的整流器采用專門的CPU來控制，采集信號準(zhǔn)確及時，驅(qū)動信號正確無誤，抗干擾能力強(qiáng)。UPS具有自動均流功能，不但能保證每臺UPS的三相輸入電流一致，還能自動調(diào)整并統(tǒng)中各臺UPS的整流器之間的電流差，使各整流器電壓幅值一致，負(fù)載實時均分，以提高整個系統(tǒng)的安全性。臺達(dá)NT系列UPS不論單機(jī)運行還是共享電池組，其直流電壓穩(wěn)定度都能達(dá)到<±1%。
    兩臺UPS共用電池組具有以下優(yōu)點：
    a． 節(jié)省50%購買電池的資金投資，相應(yīng)的搬運、安裝等投資也會跟著減少。
    b． 節(jié)省安裝空間投資，同時也就減少了房租、裝修費、空調(diào)配置等方面的投資。
    c． 節(jié)省承重方面的投資。
    d． 節(jié)省運營成本和維護(hù)成本投資。
    e． 系統(tǒng)擴(kuò)容比較方便，只加主機(jī)不加電池也可以。
    f． 發(fā)揮電池的zui大效能，提高電池利用率
    六、結(jié)語
    經(jīng)過改造后，整個系統(tǒng)供電可靠性大大提高，并且留足了余量，可供未來很長一段時間內(nèi)負(fù)載的需求，有力的保障了該供電局的數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程。同時由于采用共用電池組技術(shù)，zui大限度優(yōu)化了電池投資，節(jié)約的大筆的電池投資及間接投資。