电力调度中心UPS配置方案

    一、 概述

    电力行业是国家的重点基础行业，关系国计民生。为了构筑安全可靠的电力调度系统，有效保障电网供电安全，有效降低电力故障，各地电力公司不断加强电力信息化基础设施建设。现在的电力调度中心已经成了一个大型的信息数据采集、中转、通信中心，因此需要一个安全、可靠、稳定、优质的电源为调度通信中心及信息中心设备提供动力。

    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

    电力调度机房一般按照一级负荷要求设计，主要负载包括通信系统、自动化系统、调度MIS系统、应急照明系统等等。由于其负载的重要性，所以在选择UPS时，均以选用传统的大功率工频机为主。以保证整个系统的可靠性。

    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

    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
计算公式如下：

    Q=                     （一）

    式中 : Q——蓄电池容量（Ah）

    K——安全系数，取1.25

    I——负载电流（A）

    T——电池放电小时数 （h）

    η——放电容量系数

    t——实际电池放电所在地最低温度数值，所在地有采暖设备时，按15℃考虑，无采暖设备时，按5℃考虑；

    α——电池温度系数（1/℃），当放电小时率≥10时，取α=0.006；当1≤放电小时率<10时，取α=0.008；当放电小率<1时，取α=0.01

    其中：      

         （二）

    式中:  S ——UPS额定容量 （KVA）

    I ——蓄电池的计算放电电流 （A）

    μ ——逆变器的效率

    U——蓄电池放电时逆变器的输入电压（V）（蓄电池单体电压1.85时）

    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：

    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，同时整个核心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。■