劉麗萍

ECS微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)逆變電源裝置優(yōu)化

劉麗萍

劉麗萍

遼寧省盤錦市遼河油田電力集團(tuán)公司

劉麗萍，女，大學(xué)，電氣專責(zé)，工程師，遼河油田電力集團(tuán)公司生產(chǎn)技術(shù)科，專業(yè)：電力系統(tǒng)自動化。

ECS監(jiān)控系統(tǒng)核心裝置通訊管理機(jī)，其電源供電方式采用廠用交流電單電源供電，一旦失電，無法進(jìn)行監(jiān)控操作。通過對逆變電源原理、特點(diǎn)、幾種運(yùn)行模式的比較，采用逆變優(yōu)先運(yùn)行模式，使后臺微機(jī)ECS監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

引言

隨著2009年以來遼河油田電力集團(tuán)公司熱電廠電力隱患改造工作的實(shí)施完成，主控制室形成了以南自PS自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，結(jié)合了美國GE保護(hù)、成都瑞昌旺達(dá)M3000測控系統(tǒng)，充分融合了繼電保護(hù)、測控、錄波、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動等功能為一體的多子系統(tǒng)的綜合性ECS監(jiān)控系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中該系統(tǒng)的后臺通訊裝置為電氣運(yùn)行人員監(jiān)控全廠電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)起到了重要作用，尤其是在發(fā)生事故時，該套系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確記錄故障信息，為事故時的緊急處理及事故后的原因分析、故障查找提供了有效保障。

存在問題與采取措施

該套監(jiān)控系統(tǒng)核心裝置----通訊管理機(jī)，其電源采用廠用交流電單電源供電方式，電源取自主控動力盤。主控動力盤電源取自380V廠用Ⅰc，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)沖擊造成380V廠用Ⅰc失電時，主控后臺通訊管理機(jī)也失電，造成遠(yuǎn)傳功能中斷、自動化信息記錄不完整、不能及時記錄故障信息、無法進(jìn)行事故遙控?fù)屗偷?，危害性很大，給恢復(fù)生產(chǎn)運(yùn)行帶來了不便。其次通訊管理機(jī)交流電源瞬間突然停、送電，對自動化設(shè)備硬件造成沖擊損壞，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。再次當(dāng)電廠一次設(shè)備發(fā)生近距離接地短路故障時，由于電廠接地網(wǎng)各點(diǎn)接地電阻不一致，接地電流造成主控室接地點(diǎn)電壓突變，引起自動化設(shè)備電源品質(zhì)降低至不可用，甚至燒壞設(shè)備的工作電源。

因此，給綜合性ECS監(jiān)控系統(tǒng)提供可靠的電源是提高自動化設(shè)備運(yùn)行可靠性的一個關(guān)鍵問題。采取措施：

采用普通的UPS電源，即不間斷電電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變零切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護(hù)。存在缺點(diǎn)是蓄電池容量小，逆變供電時間有限。UPS蓄電池?fù)p壞率高。由于電廠廠用電源很少發(fā)生長時間停電，若不能定期對UPS蓄電池放電，而始終將蓄電池置于“浮充”充電狀態(tài)會使蓄電池實(shí)際使用容量大大低于其額定容量。這樣，一旦在UPS的運(yùn)行中真正遇到交流輸入電源中斷時，就會出現(xiàn)由于電池組失效而造成UPS在極短時間內(nèi)或者立即進(jìn)入由于電池組電壓過低而自動關(guān)機(jī)保護(hù)狀態(tài)，造成綜合性ECS監(jiān)控系統(tǒng)電源中斷；另一方面長期處于“浮充”狀態(tài)的UPS會導(dǎo)致免維護(hù)蓄電池過充，漏液甚至腐蝕損壞內(nèi)部電路。而工作人員又無法對UPS電池組進(jìn)行有效的定期維護(hù)。

采用電力逆變電源，它是一種后備式不間斷電源。主要完成利用晶閘管電路由直流到交流的逆變。包含濾波部分：輸入濾波器用于輸入端直流電源的雜波濾除，得到平穩(wěn)的直流，送入逆變器。輸出濾波器濾除輸出的交流諧波和干擾，使輸出更加平穩(wěn)。逆變部分：將直流電源轉(zhuǎn)換為正弦交流電源。控制部分：控制逆變器電源跟隨基準(zhǔn)市電，并與其保持相同的相位和頻率，自動調(diào)節(jié)，并使電源在規(guī)定的范圍內(nèi)，按照設(shè)定的保護(hù)定值運(yùn)行或保護(hù)。

經(jīng)過比較，ND逆變電源采用以微處理器為核心PWM方式，采用正弦脈寬調(diào)制等技術(shù)，再配有隔離變壓器整合系統(tǒng)，利用發(fā)電廠或變電站現(xiàn)有的直流屏，組成電力專用不間斷電源，實(shí)現(xiàn)“可靠的直流”+“可靠的逆變電源”，能提高系統(tǒng)的可靠性，特別適合主控后臺ECS微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

ND逆變電源性能特點(diǎn)

采用高集成化數(shù)字電路設(shè)計，提高機(jī)器的效率并有效減少故障率。

采用工頻隔離變壓器穩(wěn)壓隔離，純正弦波輸出，波形純凈、穩(wěn)定。

具有低損耗、過載能力強(qiáng)、保護(hù)功能齊全、模塊化封裝等技術(shù)特點(diǎn)，保證了逆變過程的穩(wěn)定可靠。

設(shè)計完善，允許在開機(jī)狀態(tài)下切斷直流，自動切換到市電旁路，不影響負(fù)載的供電，方便對直流供電系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和更換。

具有輸出短路保護(hù)；超強(qiáng)防雷擊、浪涌及突波保護(hù)；過電流保護(hù)；輸入過、欠壓保護(hù)；內(nèi)部過溫保護(hù)。

旁路轉(zhuǎn)換時間小于4ms。

緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計，體積更小，重量更輕，可安裝在19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架。電源機(jī)箱采用高端工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)，噴塑處理，外形美觀，結(jié)構(gòu)堅固，內(nèi)部裝配及布線工藝嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)電源標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用模組化設(shè)計，結(jié)構(gòu)更合理，工藝更先進(jìn)，解決了原有老的工藝設(shè)計下電源溫升過快，變壓器與功率器件在一起，能耗大，維修養(yǎng)護(hù)不方便的問題；內(nèi)部主要器件進(jìn)行抗震固化處理，適應(yīng)遠(yuǎn)途運(yùn)輸。

原理圖

該裝置采用“交流——直流”兩路電源輸入的供電方式，其交流電源依然使用廠用電源，在主控室直流聯(lián)絡(luò)屏的下半部分有一個空位置，可以增加一套逆變電源設(shè)備，容量3KVA。直流電源取自臨近1#直流饋線柜的保護(hù)及控制直流饋出線路備用開關(guān)（現(xiàn)有），裝置輸出交流電，并配置相應(yīng)輸出總交流開關(guān)，下設(shè)3個交流負(fù)荷開關(guān)，可以連接到后臺微機(jī)及本室事故照明總，另一個作為備用。

運(yùn)行模式比較

交流優(yōu)先運(yùn)行模式

該運(yùn)行模式時廠用交流電源和逆變電源輸出的交流電互為備用，即一旦廠用交流電源斷電，逆變器自動迅速由直流經(jīng)過逆變器逆變后給負(fù)載供電；若直流斷電或逆變器自身故障將自動由廠用交流電源給負(fù)載供電，這種互為熱備用供電模式大大提高了供電的可靠性。該模式將"廠用交流電源”作為主供電，逆變器熱備份，由于"廠用交流電源” ←→"逆變"相互切換時間極短≤4ms不會給負(fù)載造成信息、數(shù)據(jù)丟失。該方式適合直流動力或蓄電池容量不富裕的場所。

逆變優(yōu)先運(yùn)行模式

在許多重要負(fù)載場所，要求給設(shè)備提供的電壓穩(wěn)定，畸變小，并且實(shí)現(xiàn)零時間轉(zhuǎn)換，遇到廠用交流電源電壓不穩(wěn)定，波形指標(biāo)達(dá)不到要求時，若長期由廠用交流旁路供電，就可能影響重要負(fù)載的正常供電。因此要求逆變電源長期連續(xù)運(yùn)行。使用方法是將逆變器設(shè)置在逆變優(yōu)先模式下，由主控直流屏供電，直流電經(jīng)裝置逆變?yōu)榻涣麟娸敵鼋o通訊管理機(jī)。當(dāng)直流電消失時，可迅速切換到交流直接供電模式，也可保證通訊管理機(jī)、微機(jī)不失電。能妥善的解決自動化人員無法對UPS電池組進(jìn)行有效的定期維護(hù)這一實(shí)際問題。

主備運(yùn)行模式

為了增加供電的可靠性，可以將兩臺逆變電源連接成主備運(yùn)行模式，即一臺逆變電源備逆變的交流輸出作為另一臺逆變電源主逆變的旁路輸入。

結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過綜合考慮，如采用主備運(yùn)行模式，需兩臺逆變電源，投資比較大；如采用交流優(yōu)先運(yùn)行模式，廠用交流電源為發(fā)電機(jī)發(fā)出的，又經(jīng)過了兩級轉(zhuǎn)換，存在隱患。最后我們采用了逆變優(yōu)先的運(yùn)行模式。這一模式的好處是，我單位800A/h蓄電池組運(yùn)行穩(wěn)定可靠，用蓄電池組給逆變電源裝置提供長期穩(wěn)定的電源，可大大提高裝置運(yùn)行的可靠性。備用交流電源也是取自廠用電，相對比較穩(wěn)定。

實(shí)施效果

采用多種國外先進(jìn)技術(shù)，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中處于技術(shù)領(lǐng)先位置。逆變電源裝置投入使用后取得了良好的效果，主控后臺ECS微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠、安全，對保證廠、網(wǎng)電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到重大的作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.084