异型UPS双机分列电源系统构建

1、异型UPS双机分列电源系统构建1 概述本次对某变电站单机 ups系统改造的过程中，并没有采用常 见的ups双机冗余并机方式，主要是考虑并机柜成本较高且存在 较大隐患， 如出现故障将导致系统不能正常切换， 从而造成系统 稳定性下降。所以，我们将两台 UPS主机分列安装，并为重要设 备配置了毫秒级切换功能的 STS静态开关，使系统供电稳定性得 到大幅提高。2原有单机UPS电源系统某变电站原有UPS主机容量为30KVA为装置DCS系统、通 讯及火警设备提供电源，并确保停电后供电 30分钟。其系统图 如图一所示：图一：单机UPS系统图UPS主电源及旁路电源均变电站 0.4KV马达控制中心（MCC， 为

2、避免同时断电，主路电源及旁路电源分别取自L2段和L3段。虽然UPS主机故障率低，但在使用过程中曾暴露出很多问题，故障多由UPS主回路、交流旁路、维修旁路相互切换的不顺畅以及 UPS蓄电池组故障引起。主要有以下几个现象：交流旁路与逆变器相互切换时 UPS失电；当大规模停电时，蓄电池组出现故障，导致UPS失电；切换操作时失误，使得 UPS俞出发生畸变，甚至导致失电。3异型UPS配置方案选择使用双UPS的配置替代单机模式是近年来的一种趋势，可以最大程度提高UPS系统的可靠性。但出于尽可能节约改造成本的 考虑，本次改造将原有系统 30KVA容量UPS主机保留，新增1台 40KVA容量UPS主机与原主机

3、进行配置安装。在配置方案上我们 进行了分析选择，比较了串联、并联及分列安装的优缺点后，最 终选择了稳定性更高的分列安装方式， 并为重要设备配置了毫秒 级切换功能的STS静态开关，从而构成异型UPS分列加STS的电 源系统。3.1 串联安装图二：UPS串联安装系统图从图二可以看出，UPS一主一备，正常情况下主用UPS工作， 发生故障时自动转为静态旁路， 此时由备用UPS通过主用UPS的 静态旁路为负载提供不问断的电源。 此种改造方式安装简单， 便 于实施。但其缺点也非常明显，首先主用机的静态旁路故障时， 整个系统对负载的供电中断，备份失效；其次备机长期空载，设 备状态难以判断，如存在未知故障，则

4、切换时将不能使用；还有 备用机蓄电池长期处于浮充状态， 影响电池寿命， 不能保证供电 稳定。3.2 并联安装图三：UPS并联安装系统图图三是UPS双机冗余并联配置系统图，这也是目前较为常用的一种配置方式。但针对现有设备来看，两个UPS主机的容量和 厂家均不同， 因此不支持一般的并联安装方式， 必须如图三所示 在输出侧增加一台并联柜。正常情况下UPS 主一备，主用UPS工作，发生故障时通过并联柜自动切换，由备用UPS为负载提供不问断的电源。 此种改造方案理论上稳定性较高， 但缺点同样明 显，一旦并联柜出现故障，无法实现自动切换，则整个系统对负 载的供电中断，备份失效。3.3 分列安装经过比对选择

5、后，新UPS系统改造方案选定为“双机分列 加STS的UPS系统，通过查看一些实际应用案例，该统供电可 靠性最高，新UPS配置系统图如图四所示。其优点显著：(1)对UPS无要求，安装简单，无需调试，不增加额外电路，不增加购 置成本。 (2) 可以实现增容的要求， 为今后进一步改造打下基础。(3)可以实现一台UPS带满载，另一台停机，便于维护。(4)两台 UPS分担负载，利用率高。图四：新UPS配置系统图从图四中可以看出， 两台主机电源及旁路电源分别引自不同 变压器， 可最大程度保证电源稳定。 配电柜将各回路都配置了开 关，则可以避免负载故障对 UPS主机的冲击，使主机使用寿命延 长。尤其增加静态

6、开关STS后则可以充分发挥每台 UPS的供电优 势。当UPS1#电源中断时，STS开关将会在几十毫秒几百毫秒 的时间内，自动将 UPS 2#电源切换给负载。这样一来就最大程度的提高了供电可靠性。3.4 系统模拟测试在系统安装后进行了模拟测试，以检测双单机UPS加STS的控制效果，测试经过如下：(1) 启动两台ups确定逆变器带载，旁路正常，此时两台 UPS的输出电压稳定，STS为一路输出一路备用。(2) 启动两台UPS确定逆变器带载，旁路正常。断开一台 UPS的旁路输入，输出电压略有偏差，短时间内恢复正常。(3) 启动两台UPS，确定逆变器带载，旁路正常。同时断开 两台UPS的旁路输入，输出电压略有晃动后，两台UPS的输出趋 于稳定。(4) 启动两台UPS，确定逆变器带载，旁路断开(电池放电)。 同时闭合两台UPS的旁路输入后，输出电压略有晃动后，两台 UPS的输出趋于稳定。4 结论(1) 通过改造后的模拟测试以及观察正常运行的情况，该 系统表现良好， 运行电流一直比较稳定， 证明本次改造是成功的；(2) 改造中最大程度的利用了变电站现有设备，避免了资 源的浪费，节约了改造成本，符合节能环保的要求；(3) 设备选用市场主流产品，性