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(dòng)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(tái)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(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，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(dòng)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(tái)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(shí)，該套系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確記錄故障信息，為事故時(shí)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(dòng)力盤。主控動(dòng)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(shí)，主控后臺(tái)通訊管理機(jī)也失電，造成遠(yuǎn)傳功能中斷、自動(dòng)化信息記錄不完整、不能及時(shí)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(dòng)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(shí)，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(dòng)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(dòng)化設(shè)備運(yùn)行可靠性的一個(gè)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(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)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(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)， 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(shí)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(shí)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(huì)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(shí)，就會(huì)出現(xiàn)由于電池組失效而造成UPS在極短時(shí)間內(nèi)或者立即進(jìn)入由于電池組電壓過低而自動(dòng)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(huì)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(dòng)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(tái)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(jì)，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(jì)完善，允許在開機(jī)狀態(tài)下切斷直流，自動(dòng)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(shí)間小于4ms。

緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jí)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)，噴塑處理，外形美觀，結(jié)構(gòu)堅(jiān)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(jì)，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(jì)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(gè)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(gè)交流負(fù)荷開關(guān)，可以連接到后臺(tái)微機(jī)及本室事故照明總，另一個(gè)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)間極短≤4ms不會(huì)給負(fù)載造成信息、數(shù)據(jù)丟失。該方式適合直流動(dòng)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(shí)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(shí)，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(shí)，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(dòng)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(tái)逆變電源連接成主備運(yùn)行模式，即一臺(tái)逆變電源備逆變的交流輸出作為另一臺(tái)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(tái)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(jí)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(tái)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