一、 概述
電力行業是國家的重點基礎行業,關系國計民生。為了構筑安全可靠的電力調度系統,有效保障電網供電安全,有效降低電力故障,各地電力公司不斷加強電力信息化基礎設施建設。現在的電力調度中心已經成了一個大型的信息數據采集、中轉、通信中心,因此需要一個安全、可靠、穩定、優質的電源為調度通信中心及信息中心設備提供動力。
二、 系統設計
1、 負載供電方式選擇
過去的電力調度,受制于規劃及負載不斷增加的影響,一般采用UPS分散式供電,不同的時期設備配置不同的UPS,造成機房內UPS品牌、型號眾多,單機可靠性差,走線復雜,存在嚴重的安全及管理隱患,且投資效益低。
新調度機房規劃時,或者舊機房改造時,應考慮到負載的特性、系統可靠性及可用性等因素,盡量采用UPS并聯冗余,后期再根據負載的增長需求,進行在線不斷電擴容。供電方式采用集中供電方式進行供電,此供電方式管理簡單有限,線路簡單,可靠性也更高,投資效益高。
UPS供電方式
2、 UPS選擇
電力調度機房一般按照一級負荷要求設計,主要負載包括通信系統、自動化系統、調度MIS系統、應急照明系統等等。由于其負載的重要性,所以在選擇UPS時,均以選用傳統的大功率工頻機為主。以保證整個系統的可靠性。
為進一步提高整個UPS供電系統的可靠性,建議UPS按照冗余方式進行配置,目前UPS供電方案主要“1+1”并聯冗余和雙總線方案為主。其中并聯冗余技術及系統結構簡單、性價比高、技術成熟等特點,被廣泛應用于各種規模的電力調度中心。一般情況下,UPS并機系統的可靠性,可以達到0.99999以上,遠高于一般的電網0.9的供電可靠性,滿足現有調度中心對供電可靠性的要求。
3、 UPS輸入、輸出系統設計
3.1 UPS輸入配置方案
UPS系統的交流輸入有市電I、II兩路AC380V電源供電,它們分別來自調度大樓的地下室(市電I、II)的不同配電變壓器低壓側母線。市電I、II兩路AC380V電源配置ATS自動切換開關進行切換,通過切換后的一路交流電源同時給為UPS供電。UPS輸入采用雙回路設計,即將主輸入和旁路輸入分別接到兩個不同的輸入開關,保證一旦UPS主回路空開跳脫時,UPS旁路輸入仍有電對負載進行供電,提高系統可靠性。
系統構架單線圖
3.2 UPS輸出配置方案
兩臺UPS的輸出經過直接并聯,輸出送到輸出總配電屏,然后再分配給各個分配電屏。兩臺UPS平時正常運行,均分負載。若其中1臺UPS故障,則故障機會迅速、可靠地鎖閉輸出,負載全部由另一臺UPS承擔;如果另一臺UPS超載,則兩臺UPS同時跳旁路,共同承擔負載。
每臺UPS都標配靜態旁路開關和維修旁路開關,維修過程不影響負載的正常運行,如果另一臺UPS不超載,則在故障機的維修和投運過程中,負載仍可使用經另一臺UPS逆變器輸出的高品質交流電。
同時系統配置外置式手動維修旁路。當UPS需要停機維護或者故障更換時,由于維護時間較長,通常會超過系統允許斷電的時間。此時可以通過外置式手動維護旁路,將UPS從供電系統中脫離出來,系統暫時處于市電供電狀態,直至UPS系統維護完畢,保證負載系統的持續工作運行。
3.3 電池配置方案
3.3.1 電池容量計算
電池容量計算參考通信行業標準 《YD/T5040-2005 通信電源設備安裝工程設計規范》進行計算
UPS電池的總容量,應按UPS容量,采用公式(二)估算出蓄電池的計算放電電流I,再根據公式(一)算出蓄電池的容量。
3.3.2 電池配置方案優化
UPS系統在配置的時候,都會嚴格規定整個系統的后備時間。以系統后備1小時為例。傳統的UPS并機方案,考慮單臺UPS失效的情況,則需要為每臺UPS各配置1小時電池,共計2小時電池,以保證單機失效時系統仍然能夠保證足夠的后備時間進行后續操作。此配置方案,電池按2小時配置,不僅投資成本較高,且還需要額外占用1小時的電池空間及額外的承重投資,在舊機房改造時,往往造成過度占用空間,導致散熱不良、維護通道過窄等問題,給系統維護造成不便。
因此,推薦在選擇UPS時,可以選用帶有并機共用電池組功能的UPS。采用共用電池組后,整個UPS系統中的蓄電池作為一個完整的儲能系統對UPS系統進行供電。當單臺UPS失效時,不影響蓄電池系統對另一臺UPS的供電,因此此時電池可以不考慮冗余。以1小時后備時間的UPS系統為例,此時僅需配置一套滿足1小時供電要求的電池組即可,比傳統方案節省減少1倍的電池使用量。可以節省大筆的電池購置費用及電池相關投資。
3.4 典型配置
以下是一個典型的地市級電力調度中心的UPS配置清單:
3.5 總結
電力調度中心大樓作為重要的電力調度和管理機構,擁有先進的調度系統、通信系統和計算機系統,同時整個核心網絡等關鍵業務的穩定運行,還需要安全、可靠及穩定的動力平臺支撐。選擇一套可靠的UPS供電系統,有助于提供整個電力調度系統穩定運行性,并優化投資方案,花合適的錢,達到希望的效果。