石化供电系统中UPS技术特点及.doc

PAGE PAGE 145 石化供电系统中UPS技术特点及 最优方式探讨 肖建 中石油大港石化公司 摘要：分析了DCS供电系统中不间断电源UPS的故障原因，分析UPS单机及串联备份和并联备份的优缺点，并提出采用双机UPS直流冗余供电方式，提高供电可靠性。 关键词：UPS 故障 串联备份 并联备份 双机供电 Study of the UPS Trouble-shooting and Its Running Mode in Petrescence Power Supply System Feeding to DCS Xiao Jian Abstract: It studies the reasons of Uninterrupted Power Supply troubles in Power Supply System Feeding to DCS, and the advantages and disadvantages of UPS connection in series or in parallel, and points out to adopt double UPS to improve the reliability of power supply . Keywords：UPS trouble UPS connection in series UPS connection in parallel power supply with double UPS 1 引言 目前石油化工生产装置绝大多数采用DCS（distribute control system）系统进行生产过程的控制和操作。为提高系统的可靠性，DCS的供电采用不间断电源UPS（uninterruptible power supply）。UPS将电源的瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动及电压噪声消除，同时可提供一定的后备时间，便于操作人员进行装置紧急停车。 近几年，随着UPS 使用数量的增加，由于UPS本身故障引起的生产装置的非计划停车事故时有发生，甚至超过了因电网失电带来的影响。如何提供UPS 供电的可靠性，确保由UPS、DCS组成的系统在电网正常和失常情况下，都能有效的发挥作用，对连续运行要求很高的石化生产装置具有普遍的意义。 2 石化供电系统中UPS常见故障分析 UPS 供电故障大多数是由于UPS主回路、交流旁路、维修旁路相互切换时以及UPS蓄电池组故障而引起的。 通过对UPS的运行统计其故障有下列特征。 1)UPS的故障发生于交流旁路与逆变器之间的相互切换的过程，时间较短，一般为ms级。 2)由于蓄电池的故障而引起的UPS故障，在大规模停电时，由蓄电池供电，蓄电池故障而引起UPS故障供电中断。 3)在切换过程中故障的发生有随机性，交流旁路的电源越接近标准的50 Hz，切换几乎是无干扰的。而偏差越大，这种切换将导致UPS输出发生很大的畸变甚至瞬时供电中断。 3 UPS逆变器及转换技术特点 3.1 逆变器的基本原理 逆变器的原理图如图1所示。在PWM调制过程中UT1和UT4导通期间，则输出电压，点A为+，点B为–，若设此时输出电压为+，反之为–。电压曲线如图2。 负载电流与电压之间的相位关系随负载而定，若流经IGBT的电流滞后电压φ角如图2。下面研究电流的流经途径。 图1 逆变器的原理图 图2 电压曲线 在1—2期间，U，I同向，电流由+—UTI—AB—UT4—–，在0—1期间，U，I反向，电流由– —VD4—BA—VD1—+。也就是说电流的途径是：在电压电流方向相同时，电流流经IGBT，电压电流方向相反时，电流流经续流二极管。 3.2 逆变器的构成 功率器件：IGBT（绝缘栅双极晶体管），调制方式：脉冲宽度调制 PWM；调制频率：工频机一般为10 kHZ以下；高频机一般为10–20 kHz。 3.3 三相逆变器的结构 三相全桥单独（分相）控制电路如图3所示。 图3 三相全桥单独（分相）控制电路 三相半桥逆变电路如图4所示。 图4 三相半桥逆变器主电路图 3.4 输出滤波电路 串联电感（或变压器的漏感）与并联电容构成低通滤波器。 一般变压器采用Δ/Y接线（见图5），有利于消除3次谐波，满足输出3相4线制的需要。 图5 Δ/Y接线示意图 采用Δ/Z接线（见图6），有利于消除7次谐波。 图6 Δ/Y接线示意图 变压器的作用为：适配电压、滤波、隔离。 3.5 逆变器与旁路电源的不间断转换 为保证逆变器与旁路电源的转换是不间断的，旁路开关都是采用静态开关。静态开关是由2个反向并联的可控硅组成。串联在每相电路中。控制可控硅的导通或断开，来控制旁路电源的接通或断开。 逆变器的输出与旁路的转换，在旁路