下面小編整理了一些《UPS電源系統電力工程論文(精選3篇)》相關資料，歡迎閱讀！【摘要】論文以交直流一體化電源系統優化設計為重點進行闡述，逐步分析了交直流一體化電源系統的應用特點，傳統站內電源系統的不足之處，交直流一體化系統的優化設計方案，系統故障的對應解決措施等內容，旨意為相關性研究提供一定的數據參考。
UPS電源系統電力工程論文 篇1：
中倍率Ni-Cd蓄電池在肯尼亞地熱電站中的應用
摘要：本文主要介紹中倍率Ni-Cd蓄電池在非洲肯尼亞OLKARIA V地熱電站升壓站項目中的應用。本項目為海外項目，業主聘請的咨詢公司由于對國內規范不了解，故不認可國內DL/T 5044-2014《電力工程直流電源系統設計技術規程》中推薦的計算方法，該項目采用了IEEE std 1115-2014 Ni-Cd蓄電池推薦容量計算規范中負荷統計原則及Ni-Cd蓄電池容量計算方法。
關鍵詞：IEEE std 1115-2014;Ni-Cd蓄電池;直流系統;容量計算;負荷分類;負荷統計
0 前言
電網是一個國家經濟發展的基礎，同時也關系到一個國家的安全，微機保護裝置就是保證電網安全的一個重要設備。微機保護裝置的供電電源一般采用直流供電方式，當站內低壓交流系統全部失電的情況下，站內直流蓄電池將繼續給微機保護裝置提供可靠的直流電源，從而保證高壓輸電線路、變壓器、電抗器等設備發生故障時，能及時發現并切除故障，保證電網和電氣設備的安全。由此可見，直流蓄電池在電站中的重要性。
本文主要根據IEEE std 1115-2014 Ni-Cd蓄電池推薦容量計算規范中要求，對本升壓站中直流負荷進行分類、統計，并在此基礎上根據IEEE std 1115-2014 Ni-Cd蓄電池推薦容量計算規范中公式進行計算，得出合理的蓄電池容量、節數和充電電流等數據。
1 項目概況
OLKARIA V地熱電站位于非洲東部國家肯尼亞首都內羅畢西北120km的納庫魯縣地質公園內。項目平均海拔小于2000米，常年溫度為1℃至28.5℃。該地熱電站裝有3臺70兆瓦發電機組，總裝機容量為210兆瓦，發電機組出口電壓為11千伏，經過機組升壓變壓器升至220千伏后與主電網相連。本工程設計范圍為地熱電站的升壓站部分，不含發電機組和升壓變相關內容。220kV升壓站主接線為4/3接線形式，項目遠期為3個完整串，本期為2個完整串。每個串為1回主變間隔， 2回220kV架空出線間隔，同時每段母線設置1個電壓互感器間隔。
中倍率Ni-Cd蓄電池具有使用時間長，蓄電池自放電電流小，適用環境溫度范圍寬，過充放電特性好，放電電壓平緩等優點，適合非洲當地特殊需求。
根據項目招標文件要求，該升壓站直流系統采用直流110V，蓄電池采用Ni-Cd蓄電池。招標文件要求直流系統最低和最高電壓分別為系統標稱電壓的-8.8%和28.0%，故直流系統對應的最高和最低電壓分別為直流140.8V和100.3V。單體蓄電池浮充電壓為1.43V/節、均充電壓為1.60V/節、終止電壓為1.14V/節。由于當地電網較為薄弱，當電站失電后需要直流系統維持較長時間，所以采用業主在招標文件中要求10h事故放電時間。
2 蓄電池個數計算
3 直流負荷分類
根據IEEE std 1115-2014 Ni-Cd蓄電池推薦容量計算規范中4.2.2和4.2.3條要求，直流電源負荷共分為三大類，具體定義如下：
一）連續性負荷（Continuous loads）：需要直流持續供電的裝置。
二）非連續性負荷（Noncontinuous loads）：需要直流持續供電一段時間（超過1min）的裝置，人工或系統干預后停止工作。
三）其它負荷（Other loads）。
3種常見負荷分類如下：
1）連續性負荷主要有：直流長明燈、連線操作電機、逆變器、疏散指示燈、連線通電線圈、微機保護裝置、測控裝置、計算機服務器，光字牌和通信裝置等。
2）非連續性負荷主要有：應急水泵電機、循環通風系統電機、火災滅火系統、高壓開關操作機構、閥門驅動電機、高壓隔離刀閘操作機構、發電機啟勵系統、高壓開關跳閘等。
3）恢復高壓斷路器合閘負荷。
4 直流負荷統計
4.1直流負荷統計原則
根據本升壓站實際情況，同時參考微機保護及直流系統廠家提供的設備參數，統計原則如下：
（1）連續性負荷（Continuous loads）：控制和保護系統、遠動及對時系統、交直流系統、應急照明系統、UPS系統。
（2）非連續性負荷（Non-continuous loads）：高壓斷路器跳閘線圈、跳閘出口繼電器。
（3）其它負荷（Other loads）：高壓斷路器合閘線圈、高壓斷路器儲能電機。
4.2 直流負荷統計情況
4.3 直流負荷循環表
根據IEEE std 1115-2014 Ni-Cd蓄電池推薦容量計算規范中4.3.2、4.3.3和4.3.4條要求，直流負荷循環統計表如下：
5 蓄電池容量計算
根據IEEE std 1115-2014 Ni-Cd蓄電池推薦容量計算規范中6.6條要求，蓄電池容量計算表如下：
7 結論
根據上述計算結果，本升壓站Ni-Cd蓄電池節數取88節，容量取600AH，充電電流取108A。
目前該項目已經順利投運，從現場實際運行情況來看，采用上述計算方法得出蓄電池和充電設備參數較為合理，能夠滿足現場實際需求。
變電站直流負荷統計非常重要，各個廠家裝置實際功耗、項目規模、直流系統電壓都直接影響蓄電池容量計算結果。在基本設計階段，應盡可能收集市面上主流廠家裝置功耗，在負荷統計時應盡可能考慮各種可能設備，切勿遺漏重要負荷，并考慮部分裕量。這樣才能保證選取的容量符合要求。
參考文獻：
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[5] 電力工程設計手冊變電站設計.北京：中國電力出版社，2019.
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作者簡介：
張雷男工程師上?？睖y設計研究院有限公司上海 200434
作者：張雷
UPS電源系統電力工程論文 篇2：
交直流一體化電源系統優化設計
【摘 要】論文以交直流一體化電源系統優化設計為重點進行闡述，逐步分析了交直流一體化電源系統的應用特點，傳統站內電源系統的不足之處，交直流一體化系統的優化設計方案，系統故障的對應解決措施等內容，旨意為相關性研究提供一定的數據參考。
【
【關鍵詞】交直流一體化;電源系統;優化設計;交流系統
【
1 引言
智能化、機器化、無人值守變電站依據其必要的安全性能，以及其管理工作的高效性、自動化水平等內容，有效提升我國電源系統的整體質量水平，為了有效提升我國電力系統的使用率，廣泛應用交直流一體化的電源系統方式是非常必要的。
2 交直流一體化電源系統的應用特點
科學、合理地使用直流電源系統、交流電源系統、UPS電源系統、通信電源系統、一體化優化方案，能夠高效實現對于智能化、無人值守變電站全方位監控。合理應用一體化監控系統不僅能夠有效提升變電站內部的具體使用情況的分析監控，還可以高效使用其監控模塊，同時實現對各個電源子系的科學化分析，進而幫助站內電源系統實現信息資源共享，也為建設數字化電源軟件環境做好堅實鋪墊。智能化與模塊化的使用方式能夠合理分化智能無人值守變電站電源功能，形成具有切實可行性的智能電源硬件平臺應用模式，并且不需要進行重復性接線過程，以及二次跨屏電纜建設。一體化控制平臺還應該透明地將變電站智能化、無人值守等運行情況以及相關數據展示出來，同時顯示其在遠方控制中心，以及智能化、無人值守變電站不斷完善成具有開放性質的統一化系統。
3 傳統站內電源系統的不足之處
在傳統一體化監控以及智能化作用下的無人值守變電站中存在的最大不足之處就是有監控盲點，這樣就降低了系統的安全性與整體質量，可能會造成站內設備丟失以及損壞的現象，又由于缺乏系統的管理方式，阻礙了無人值守變電站維護方面工作的順利進行。關鍵是變電站直流電源系統以及變電站交流電源無法進行高效融合，無法達到最佳的運行狀態。傳統無人值守變電站電源系統饋線通常使用微型斷路器或者塑殼斷路器，并且因為其應用的二次電纜次數較多，造成整體智能化、無人值守變電站電源系統缺失必要的維護能力以及生產能力。因此，為了補救傳統站內電源系統的不足之處，做好交直流一體化電源系統的優化設計是非常必要的，其能提升整體應用質量與效率。
4 交直流一體化系統的優化設計方案
4.1 交流系統
變電站使用交流電源系統的情況基本是根據變電站無人值班的需求而變化的，使用雙電源智能化自動控制AST開關，能順利完成對交流電線的監測與控制工作。此種開關不僅能夠支持兩路交流電源進行開合分現象，還能實現電氣閉鎖以及機械閉鎖，這樣可以在源頭上提升電源切換的安全性與可靠性，同時還能取消缺少實際作用的站用電備自投保護裝置。兩路交流電源根據AST開關作用實現自由行切換，也能通過變電站監控系統或者集控中心完成遠程切換，這樣可以更好地提升變電站閘操作、事故處理等工作的便利性，進而高效提升交流電源變化的可靠性，進一步提升整體變電站用電一體化電源系統的實效性。將交流進線模塊、電源智能監控單元、電流互感器一體化，交流線塊模塊開關、電流傳感器、智能電源一體化是非常必要的。
4.2 直流系統
采取具有并聯性質的智能電池組件以及閥控形式的鉛酸蓄電池進行對應的直流電源設計，不僅能保障此項設計的科學性、合理性，還能保證使用最節省的投資方案，收獲較大的應用效果。對二次設備內部的零件以及相關設備進行具體的維護與保持工作是非常必要的，例如，分別使用兩項具有相互獨立特性的直流電源系統，能夠將穩定的220V電流經過隔離作用后降低到48V，進而為通信負荷提供必要的電流保障。使用具有模塊化結構的交流電維持電源系統，以及配套的雙機冗余裝置，能夠保障其具備特定時間的負荷放電時間，以及8000μA容量的空間。
4.3 一體化電源模塊化組屏方案
直流電源是一體化電源系統中關鍵性構成部分，很多電力工程中一體化電源系統都包括以下系統，如并聯智能電池組件饋線柜、交流站用電源、事故照明逆變電源柜、通信電源、功能齊全的統一交直流一體化監控系統;交直流系統中的電流、電壓、電阻功率等變換的數據都是在一體化監控系統的監管范圍內，同時此系統的監管內容還包括遠程遙控操作系統、預警系統、歷史記錄等功能化系統[1]。監控系統要想高效發揮作用，還應該有分層通信模式、交直流系統以及其他各子系統的監控支持，從而高效完成此對應模塊上的控制以及信息采集。在總監控裝置以及各自監控裝置上進行通信工作，可以有效實現對整體一體化電源系統的檢測與管理，再結合相關的變電站通信自動化裝置實現統一通信管理，交直流電源設備綜合性告警信息數據能夠傳輸到調控核心地區，進而滿足無人值守變電站的需求。在二次設備室內屏柜方面也使用模塊化布置方案，將不同性質的多種底座組合成一個統一的模塊，利用側壁開孔方式在廠家完成柜間接線全面運輸、整體吊裝等，最重要的是還能有效縮短工程周期，實際上一體化電源部分的模塊配置如下：并聯智能電池組件一共包括兩個模塊，平均每個模塊上都有6個面，模塊的組成方式還包括交流電源柜或者事故照明逆變電源柜、直流電源柜等。
5 系統故障的對應解決措施
強化整體交直流一體化電源系統的防范故障能力，采取的關鍵性方式是：建設具有科學性、系統性的一體化故障預警裝置與監控裝置，強化其維護、預防、維持系統性能的作用。創新與完善電源管理機制，形成完整的電源維護系統，能提升整體電源系統運行的安全性與科學性，強化相關工作人員的責任意識，調動工作人員能及時準確地解決對應的問題。做好對應的電力維護人員的專業培訓工作，如果是人為因素導致的故障，還應該追究其責任，必須保證獎罰分明。成立對應的風險評估系統，使用科學的方式降低運行路線以及運行設備不標準導致的故障發生率。比如，運用網絡軟件新型技術設計出一套電源運行系統故障預警以及科學維護系統，全方位監控電源系統路線以及設備應用情況，保證在出現問題時，能進行正確的預警，使維修管理人員能夠及時參與到現場線路的維修與設備管理工作。要想保障電源系統的運行重點地區能夠保持24小時監控，還可以合理使用電子遠程監控裝置進行監控，保證運行路線以及設備都可以正常工作，從而保證電源系統能夠順利工作。
5.1 進行對應的合理性電源系統維護工作
對頻繁使用的電源設備進行定期維護以及安全檢查，從而制定出完整的整改方案，對電源系統進行定期升級與優化，能有效保障電源設備以及相關運行路線的安全。并且在用電的高峰時期，還應該進行對應的電源設備以及運行路線的全面檢測，及時具體地找出安全隱患，并且進行專業性的分析與探究，從而結合其故障形式采取對應的補救措施，此外，還應該詳細地對整個過程進行明確記錄，以便為日后相關工作的開展提供必要的數據參考，從而保證其電力系統能夠發揮實質性作用。
5.2 運用先進性技術
使用具有科學性、高效性的電力維護設備，能有效提升其運行路線的絕緣性以及安全性，采取具有先進性的舊設備部件替換已經超負荷運行的電源系統設備部件，能正確規避故障的發生，強化對應點路線的絕緣作用，促使其電源系統設備能順利安全運行。
6 結語
對交直流電源系統相關問題進行研究，并提出完善策略，能有效提升變電站電源系統的應用水平與質量，促使其發揮最大的作用，進而推動我國智能電網的建設與發展。
【參考文獻】
【1】楊銘， 張侃君. 湖北電網變電站站用交直流電源系統運行分析[J]. 湖北電力， 2017（7）：25.
作者： 劉英楠
UPS電源系統電力工程論文 篇3：
變電站通信直流系統與站用直流系統的整合應用
【摘 要】提出變電站站用交直流一體化電源的解決方案，結合實際應用，論述了一體化電源優越性。
【關鍵詞】電力通信網；變電站；通信電源；站用電源；整合
1、變電站直流系統的現狀
傳統變電站內設置了站用直流系統和通信直流系統。站用直流系統主要用于保護、自動化、二次及公用等控制負荷供電，其電壓為110V或220V；變電站通信直流系統電壓為-48V，由于通信直流系統和站用直流系統所供設備不同，2個系統間存在如下主要差別。
(1)關注指標不同。由于通信設備用于語音和數據通信，對直流系統的雜音電壓有一定的要求，站用設備無此要求。(2)接地不同。為了減少外部干擾，保障通信質量，通信行業規定通信直流系統正極直接接地，形成-48V直流供電；站用直流系統正負極懸空不接地，而站用直流系統正極接地可能導致繼電保護裝置的誤動。(3)蓄電池單獨供電時間不同。站用直流系統蓄電池單獨供電時間：有人值班變電站不小于1h，無人值班變電站不小于2h；通信直流系統蓄電池單獨供電時間：有人值班變電站不小于4h，無人值班變電站不小于8h。(4)負荷性質不同。站用直流系統所供負荷有經常負荷和沖擊負荷，變電站開關操作時可能會出現暫態過電壓；通信設備多為電子產品，負荷電源小，電源質量要求高。(5)所供設備性質不同。傳統站用設備多為分立元件產品，負荷電流大，電源質量要求相對不高；通信設備多為電子產品，負荷電流小，電源質量要求高。
鑒于上述差別，傳統變電站均設獨立的通信專用直流系統。
2、存在的問題
上述模式由于各子系統采用分散設計，獨立組屏，設備由不同的供應商生產、安裝、調試，供電系統也需分配不同的專業人員進行維護管理。這種模式存在以下弊端：
(1)站用電源自動化程度不高。由不同供應商提供的各子系統通信規約一般不兼容，難以實現網絡化管理，系統缺乏綜合的分析平臺，制約了管理的提升。(2)經濟性較差。站用電源資源不能綜合考慮，使一次投資顯著增加。(3)安裝、服務協調較難。各個供應商由于利益的差異使安裝、服務協調困難，遠不如站用交直流電源一體化的“交鑰匙工程”模式順暢。(4)運行維護不方便。站用電源分配不同專業人員進行管理：交流系統與直流系統由變電人員進行運行維護，UPS由自動化人員進行維護，通信電源由通信人員維護，人力資源不能總體調配，通信電源、UPS等也沒有納入變電嚴格的巡檢范圍，可靠性得不到保障。
3、變電站直流系統的整合
隨著變電站綜自化程度的越來越高以及大量無人值班站投運，相應提高站用電源整體的運行管理水平具有非常重要意義。變電站設獨立的通信直流系統，是在相控電源技術以及變電站傳統設備的條件下為保障變電站通信設備安全可靠運行所作的規定。然而隨著技術的發展，直流系統已從相控電源發展為高頻開關電源，變電站設備已從分立元件設備發展為微機型設備，規定的基礎條件發生了變化。因此將通信直流系統與站用直流系統整合是可行的。
(1)通信設備和站用設備的供電電壓可維持不變。變電站110 V/220 V直流通過高頻開關型直流變換器(DC/DC變換器)變成-48 V后，供給通信設備。(2)直流變換器可采用隔離型高頻開關變換器。變換器輸入輸出相互隔離，變換器輸出端正極可直接接地，滿足通信電源正極接地要求，而站用直流系統與原方式一致，兩極懸空給站用設備供電，互不影響。(3)直流系統蓄電池供電時間是根據故障修復時間而確定的，無論是站用直流系統還是通信直流系統，都是考慮到此時間內交流所用電或整流系統能夠被修復，恢復交流整流供電。因此，蓄電池供電時間可統一到站用直流系統的蓄電池供電時間。(4)負荷性質發生了變化。站用設備與通信設備的負荷性質非常接近，都是由大規模集成電路構成，對供電電源質量的要求相同。(5)高頻開關整流器的應用大大提高了站用直流系統的供電質量，同時由于站用設備的電子化、小型化，單個設備的負荷大為減小，其開停對系統的沖擊減小。另外，直流變換器有較寬的輸入容限，動態響應快，輸出變化小，對通信設備供電沒影響。(6)站用直流系統和通信直流系統皆采用全浮充工作方式，聯合設置的大容量蓄電池組對站用直流系統穩壓作用更大。
綜上所述，將通信直流系統與站用直流系統進行整合，取消通信專用蓄電池組，通信設備通過站用直流系統經直流變換器變換后供電。
整合后的變電站直流系統，采用原站用直流系統的配置方案，蓄電池和充電裝置的容量考慮全站所有直流負荷，包括站用和通信負荷。變電站不設通信專用蓄電池組，設2組隔離型高頻開關DC/DC變換器，每組DC/DC變換器模塊按N+1配置，模塊容量的選擇充分考慮運行的安全可靠性，2組DC/DC變換器輸入分別引自站用直流系統的不同母線。通信部分可配置2面獨立的通信直流配電屏，用于2段-48V直流母線的配電；也可采用將每套通信直流配電裝置與DC/DC變換器電源共組1面屏的方式，需組2面屏。
4、直流系統整合的優點
變電站通信直流系統與站用直流系統整合，它符合結構合理，技術先進，運維方便的技術發展路線。在技術、經濟、運行維護上有較突出的優點：
(1)網絡化、智能化:各子系統智能設備通過通信網絡接入一體化監控器，一體化監控器一個通信口接入綜合自動化系統和調度系統。由監控中心單元兼容各部分監控單元，一個接口、一種規約接入綜合自動化系統。實時查看各子系統的參數、開關狀態、事件信息等，可修改系統參數、運行方式，遙控開關設備，實現站用電源“四遙”功能。整個站用電源實現專家系統管理：設備固定數據庫+實時更新數據庫+專家智能分析系統。(2)減少變電站建筑面積，同時提高系統安全性?，F有通信直流系統蓄電池組均以組屏方式布置在變電站自動化通信機房內，由于蓄電池存在漏液、爆炸、起火等安全隱患，對變電站安全運行不利，整合后取消通信蓄電池，通信設備采用的站用蓄電池布置在單獨房間內，提高了系統安全性。(3)提高了通信設備供電可靠性。通信直流系統與站用直流系統整合，不會存在單方面設備掉電，造成業務不通。同時變電站直流系統有統一的標準，專業的維護隊伍，整合后提高了通信設備的供電可靠性。(4)減少維護工作量，方便專業維護管理。變電站設站用直流系統及通信直流系統，需2套維護人員維護。整合后，維護量由原來傳統模式變電站2組人員對各自的電源、蓄電池組的維護減少為1組維護人員，特別是僅需維護2組蓄電池，由變電站運行維護人員統一管理直流系統。
一體化電源系統技術先進，維護方便，運行安全可靠，具有良好的經濟效益和社會效益，可在電網中推廣應用。
5、結語
變電站站用電源交直流一體化系統立足用系統技術研究站用電源，是對現有智能變電站站用電源設計和管理新模式的改良，它符合結構合理，技術先進，運維方便的技術發展路線。目前已在我省220kV濱江智能變電站運用，一體化電源系統技術先進，維護方便，運行安全可靠，具有良好的經濟效益和社會效益，將在今后的智能變電站中廣泛應用。
參考文獻
[1]DL/T 5044-2004.電力工程直流系統設計技術規程[S].2004.
作者：楊文穎