一种电力调度中心UPS配置的设计和实现

 

　　一、 概述

　　电力调度通信网是国家专用通信网之一，是电力系统不可缺少的重要组成部分，是电网调度自动化和管理现代化的基础。快速准确、方便灵活的将生产调度命令上送下达对电力网意义重大，由于电力生产作业的特殊性，电力企业调度通信网的有效性、安全性、合理性和可靠性对企业经营绩效影响很大。按我国的情况，电力系统调度分为国家调度中心、大区网局级调度控制中心、省级调度控制中心、地区调度控制中心和县级调度中心。各级直接管理和调度其下一层调度中心。电网调度自动化是一个总称，由于各级调度中心的任务不同，调度自动化系统的规模也不同，但无论哪调度自动化系统，都具有一种基本的功能，就是监视控制和数据收集，以及呼叫处理等。

　　二、 系统设计

　　1、 负载供电方式选择

　　过去的电力调度，受制于规划及负载不断增加的影响，一般采用UPS分散式供电，不同的时期设备配置不同的UPS，造成机房内UPS品牌、型号众多，单机可靠性差，走线复杂，存在严重的安全及管理隐患，且投资效益低。

　　新调度机房规划时，或者旧机房改造时，应考虑到负载的特性、系统可靠性及可用性等因素，尽量采用UPS并联冗余，后期再根据负载的增长需求，进行在线不断电扩容。供电方式采用集中供电方式进行供电，此供电方式管理简单有限，线路简单，可靠性也更高，投资效益高。

   

UPS供电方式
                                                                 

　　2、 UPS选择

　　UPS（ Uninterruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的 UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（ 事故停电 ）时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

　　为进一步提高整个UPS供电系统的可靠性，建议UPS按照冗余方式进行配置，目前UPS供电方案主要“1+1”并联冗余和双总线方案为主。其中并联冗余技术及系统结构简单、性价比高、技术成熟等特点，被广泛应用于各种规模的电力调度中心。一般情况下，UPS并机系统的可靠性，可以达到0.99999以上，远高于一般的电网0.9的供电可靠性，满足现有调度中心对供电可靠性的要求。

　　3、 UPS输入、输出系统设计

　　3.1 UPS输入配置方案

　　UPS系统的交流输入有市电I、II两路AC380V电源供电，它们分别来自调度大楼的地下室（市电I、II）的不同配电变压器低压侧母线。市电I、II两路AC380V电源配置ATS自动切换开关进行切换，通过切换后的一路交流电源同时给为UPS供电。UPS输入采用双回路设计，即将主输入和旁路输入分别接到两个不同的输入开关，保证一旦UPS主回路空开跳脱时，UPS旁路输入仍有电对负载进行供电，提高系统可靠性。

   

系统构架单线图
                                              

　　3.2 UPS输出配置方案

　　两台UPS的输出经过直接并联，输出送到输出总配电屏，然后再分配给各个分配电屏。两台UPS平时正常运行，均分负载。若其中1台UPS故障，则故障机会迅速、可靠地锁闭输出，负载全部由另一台UPS承担；如果另一台UPS超载，则两台UPS同时跳旁路，共同承担负载。

　　每台UPS都标配静态旁路开关和维修旁路开关，维修过程不影响负载的正常运行，如果另一台UPS不超载，则在故障机的维修和投运过程中，负载仍可使用经另一台UPS逆变器输出的高品质交流电。

　　同时系统配置外置式手动维修旁路。当UPS需要停机维护或者故障更换时，由于维护时间较长，通常会超过系统允许断电的时间。此时可以通过外置式手动维护旁路，将UPS从供电系统中脱离出来，系统暂时处于市电供电状态，直至UPS系统维护完毕，保证负载系统的持续工作运行。

　　3.3 电池配置方案

　　3.3.1 电池容量计算

　　电池容量计算参考通信行业标准 《YD/T5040-2005 通信电源设备安装工程设计规范》进行计算  

   

　　UPS电池的总容量，应按UPS容量，采用公式（二）估算出蓄电池的计算放电电流I，再根据公式（一）算出蓄电池的容量。

　　3.3.2 电池配置方案优化

　　UPS系统在配置的时候，都会严格规定整个系统的后备时间。以系统后备1小时为例。传统的UPS并机方案，考虑单台UPS失效的情况，则需要为每台UPS各配置1小时电池，共计2小时电池，以保证单机失效时系统仍然能够保证足够的后备时间进行后续操作。此配置方案，电池按2小时配置，不仅投资成本较高，且还需要额外占用1小时的电池空间及额外的承重投资，在旧机房改造时，往往造成过度占用空间，导致散热不良、维护通道过窄等问题，给系统维护造成不便。

　　因此，推荐在选择UPS时，可以选用带有并机共用电池组功能的UPS。采用共用电池组后，整个UPS系统中的蓄电池作为一个完整的储能系统对UPS系统进行供电。当单台UPS失效时，不影响蓄电池系统对另一台UPS的供电，因此此时电池可以不考虑冗余。以1小时后备时间的UPS系统为例，此时仅需配置一套满足1小时供电要求的电池组即可，比传统方案节省减少1倍的电池使用量。可以节省大笔的电池购置费用及电池相关投资。

　　3.4 典型配置

　　以下是一个典型的地市级电力调度中心的UPS配置清单：

   

　　3.5 总结

　　电力调度中心大楼作为重要的电力调度和管理机构，拥有先进的调度系统、通信系统和计算机系统，同时整个网络等关键业务的稳定运行，还需要安全、可靠及稳定的动力平台支撑。选择一套可靠的UPS供电系统，有助于提供整个电力调度系统稳定运行性，并优化投资方案，花合适的钱，达到希望的效果。