摘要：

    結合本次供上海某供電局UPS供電系統(tǒng)改造工程實例，著重介紹了大中功率UPS輸入、輸出配電規(guī)范性的重要性及改造中應注意的細節(jié)問題。

    一、概述

    上海某供電局UPS供電局，負責上海某區(qū)的電力調度及監(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供電擴容改造，因負載容量逐步擴大，此次系統(tǒng)將進一步擴容，并對原有系統(tǒng)配電進行改造。同時由于設計施工不規(guī)范，系統(tǒng)存在重大隱患， 此次擴容需一并解決。

    1. 原系統(tǒng)配置

    如圖一所示：該供電局配置兩路市電，分別由交流進線屏1和交流進線屏2向UPS供電，兩個交流進線屏間由一個手動切換屏，可以進行切換。1#UPS和2#UPS為M品牌的15KVA 1+1并機系統(tǒng)，3#UPS為A品牌UPS，設計容量為15KVA。交流進線屏1向3#UPS和2#UPS供電，交流進線屏向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，但是分別由進線屏1（市電1）和進線屏2（市電2）分別供電，造成UPS轉旁路時，并機系統(tǒng)會存在兩路市電，造成短路，嚴重威脅整個系統(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逆變輸出并機環(huán)流增大，負載均分誤差增大，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，真正維護時也無法實現(xiàn)不停電維護。同時也存在因人員操作，引起短路的危險。

圖一、系統(tǒng)結構圖

圖二、原系統(tǒng)內部走線示意圖

    二、客戶需求

    1. 對現(xiàn)有UPS系統(tǒng)進行擴容，移除原有的3#UPS，新增兩臺30KVA UPS組成1+1并機，并對現(xiàn)有配電屏進行改造。

    2. 合理投資方案，同時減少占地面積。

    3. 設置一個共同的維護旁路，要求4套UPS能夠同時維護檢修。

    4. 在系統(tǒng)中留出一定余量的配置，供以后擴展需求。

    經(jīng)與該供電局工程師進行詳細溝通，并實地考察后，我司多名工程師，根據(jù)要求，擬制了一份詳細的改造方案，方案涵蓋了UPS設備選型，配電改造，施工等部分全部內容，其中UPS部分改造方案如下：

    1、 兩路市電，經(jīng)ATS切換屏后，二選一供給負載及UPS使用。

    2、 新增臺達NT30KVA UPS兩套（3#、4#）,組成1+1并機。

    3、 采用共用電池組方案，最大限度優(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，并機系統(tǒng)內兩臺UPS均在同一路市電狀態(tài)。

    5、 1#UPS、2#UPS組成的并機系統(tǒng)、3#、4#組成的并機系統(tǒng)分別設置一個維修旁路。兩個維護旁路中間設一個聯(lián)絡開關，必要時閉合次開關，使所有UPS處于維修旁路供電狀態(tài)。

    6、兩路UPS并機輸出配電屏，各預留一組C65-20斷路器，預備后期系統(tǒng)負載擴容需求。

圖三、改造后系統(tǒng)圖

    四、改造后系統(tǒng)運行分析

    整改后的系統(tǒng)由一套15KVA 1+1并機和一套30KVA 1+1并機構成，兩套系統(tǒng)各自向負載供電。

    以30KVA UPS并機為例。當市電正常時，兩路交流電經(jīng)ATS自動切換后，由UPS整流、逆變后向負載供電。當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載使用，保障負載的平穩(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負載均分。當并聯(lián)系統(tǒng)中的一臺UPS發(fā)生逆變故障，此時由另一臺UPS向負載供電。如果此時UPS負載總量超過30KVA，則兩臺UPS均自動切換至旁路供電，切換時間小于1ms，保證負載的無中斷運行。當遇到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，此時如果備用電源正常，則負載轉為備用回路供電狀態(tài)。當逆變器異常排除后，則會自動切回主回路供電。

    系統(tǒng)設有手動維護旁路，當UPS需要檢修或者維護時，兩套并機系統(tǒng)可各自進入維修旁路狀態(tài)，互不影響。當系統(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、3#聯(lián)絡開關，即可使4臺UPS內部全部斷電，即可進行檢修維護。檢修完畢后，斷開3#聯(lián)絡開關，再使UPS工作于維修旁路狀態(tài)，再斷開1#、2#旁路開關，然后按照UPS操作程序，重新開啟UPS即可。

    方案中新增的兩臺30KVA UPS并機共用一套電池組，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載。

    1. 臺達NT系列UPS簡介

    臺達NT系列 UPS是專家精心研究為大型用戶所設計，其主要應用領域為各種數(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)絡系統(tǒng)、醫(yī)療設備、安全緊急逃生設備、監(jiān)控保全系統(tǒng)、各種工廠設備。

    臺達NT系列UPS采用先進的IGBT高頻切換正弦脈寬調變技術設計，使UPS供電質量好、效率高、熱損耗小、噪音低、體積小及壽命長，同時采用模塊化設計可降低平均修護時間(MTTR)，使維護工作更簡便，藉由微處理器的數(shù)字化設計，簡化復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。

    為了強化UPS系統(tǒng)供電的可靠度，臺達NT系列可提供兩種高可靠運行設計方式：

    a. 利用雙回路設計，將UPS連接成雙機熱備份(Hot-standby redundancy)。

    b. 利用雙機并聯(lián)回路設計(Parallel redundancy)—最多可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。內容包含有: 

    a. UPS系統(tǒng)運行狀態(tài)圖。

    b. 各種電氣指標參數(shù)測量。 

    c. 設備的基本數(shù)據(jù)。

    d. 告警信息，事件記錄。

    e. 參數(shù)修改設定。

    使用者并可透過不同的通信埠(RS232/RS485/SNMP/DRY CONTACT/ETHER NET等)直接連接計算機或透過網(wǎng)絡進行遠程監(jiān)控，使微處理器對UPS各種診斷信號傳送至計算機屏幕，使用者可直接在計算機上對UPS進行監(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。

    人性化設計使臺達NT-系列UPS為使用者提供了可用性強的高質量電力，為廣大信息用戶的最理想守護神。  

    2. 臺達NT系列UPS共用電池組技術介紹

圖四、臺達NT系列UPS共用電池組方案示意圖

    臺達NT系列UPS的整流器采用專門的CPU來控制，采集信號準確及時，驅動信號正確無誤，抗干擾能力強。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，還能自動調整并聯(lián)系統(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，負載實時均分，以提高整個系統(tǒng)的安全性。臺達NT系列UPS不論單機運行還是共享電池組，其直流電壓穩(wěn)定度都能達到<±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)省運營成本和維護成本投資。

    e． 系統(tǒng)擴容比較方便，只加主機不加電池也可以。

    f． 發(fā)揮電池的最大效能，提高電池利用率

    六、結語

    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負載的需求，有力的保障了該供電局的數(shù)字化建設進程。同時由于采用共用電池組技術，最大限度優(yōu)化了電池投資，節(jié)約的大筆的電池投資及間接投資。■