淺析UPS系統(tǒng)在電力調(diào)度中的應(yīng)用

吳樹(shù)鴻

（佛山供電局，廣東 佛山 528000）

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在保證電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，但由于自動(dòng)化系統(tǒng)十分龐大，軟硬件結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜，且使用的計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備數(shù)量繁多，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中容易導(dǎo)致異常情況的出現(xiàn)。UPS在線監(jiān)控作為電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，如何連續(xù)監(jiān)控UPS運(yùn)行情況，保證其良好運(yùn)行狀態(tài)顯得非常重要。

1 UPS在線監(jiān)控的可行性

維護(hù)人員一般采用以下兩種方式對(duì)UPS各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控：

1.1 通過(guò)UPS主機(jī)的EMI系統(tǒng)液晶面板檢查交流市

電輸入、旁路輸入、蓄電池輸入及各相負(fù)載情況等各類(lèi)特性參數(shù)；通過(guò)檢查歷史事項(xiàng)查看UPS運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)告警，了解UPS運(yùn)行情況。這種UPS監(jiān)控方式需要維護(hù)人員每天定期對(duì)UPS多次巡視。

1.2 在PC（計(jì)算機(jī)）上安裝專(zhuān)用UPS后臺(tái)監(jiān)控軟件

通過(guò)PC串口與UPS監(jiān)控板串口連接，利用PC對(duì)UPS運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。這種UPS監(jiān)控方式存在以下問(wèn)題：后臺(tái)監(jiān)控軟件出錯(cuò)不響應(yīng)或PC死機(jī)時(shí)不易被維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)；UPS故障時(shí)PC沒(méi)有聲光報(bào)警，UPS故障易被運(yùn)行維護(hù)人員忽略，導(dǎo)致UPS故障無(wú)法得到及時(shí)的處理，造成故障處理滯后。

由此可見(jiàn)，原有UPS監(jiān)控方式都需要運(yùn)行維護(hù)人員定期巡視，對(duì)人的依賴(lài)性較高，沒(méi)有人員值班時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。尤其當(dāng)UPS電源安裝在離機(jī)房距離較遠(yuǎn)的獨(dú)立房間時(shí)，UPS發(fā)生故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，將造成電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)失去電力供應(yīng)以致系統(tǒng)全停，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。

2 UPS在線監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

iTrustUL33不間斷電源主要由整流模塊和逆變模塊組成的交—直—交轉(zhuǎn)換回路、由反向并聯(lián)的可控硅組成的旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)、維修空開(kāi)、輸入輸出空開(kāi)、輸出隔離變壓器和逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)、蓄電池組等組成。逆變器、整流器等智能采集設(shè)備具有數(shù)據(jù)采集、控制和邏輯組合作用，與監(jiān)控單元進(jìn)行通信，將遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控單元。不間斷電源系統(tǒng)采用 2臺(tái)容量30kVA的UPS并機(jī)運(yùn)行模式，通信主機(jī)周期性地采集自己本機(jī)和備機(jī)的監(jiān)控模塊設(shè)備傳來(lái)的各種信息，通過(guò)通信接口實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)通信功能，完成監(jiān)控模塊和后臺(tái)主站之間的遙信、遙測(cè)及各類(lèi)數(shù)據(jù)的傳送。

2.1 接線方式

艾默生 iTrustUL33UPS監(jiān)控板 ULW2L61U2提供了 RS－485、RS－232、MODEM等幾種后臺(tái)通信方式。經(jīng)比較分析，采用RS－232接口接入前置通信服務(wù)器終端這種簡(jiǎn)單、直接的通信方式，把UPS當(dāng)做一個(gè)終端RTU裝置接入自動(dòng)化系統(tǒng)前置采集網(wǎng)，通過(guò)前置主機(jī)與主干網(wǎng)交換機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)UPS與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)信息交互。

UPS安裝地點(diǎn)與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)機(jī)房距離較遠(yuǎn)，超過(guò)50 m，RS－232串口通信方式無(wú)法滿(mǎn)足大于15 m距離的信號(hào)傳輸。為了解決長(zhǎng)距離通信要求，我們?cè)?UPS監(jiān)控板 RS－232串口與自動(dòng)化系統(tǒng)前置通信終端服務(wù)器之間接入一對(duì)MODEL232D/3型串口距離延長(zhǎng)器。該裝置利用電流環(huán)技術(shù)結(jié)合光電隔離原理，通過(guò)232/422轉(zhuǎn)換，通信距離可延長(zhǎng)1 km，滿(mǎn)足長(zhǎng)距離通信的要求。延長(zhǎng)器透過(guò)光電耦合器將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成光，到了另一端再將光轉(zhuǎn)換回電子信號(hào)。在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號(hào)，對(duì)輸入和輸出電路進(jìn)行隔離，能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，具備靜電保護(hù)、浪涌保護(hù)功能，增強(qiáng)抗干擾能力。

UPS接入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)接線圖，見(jiàn)圖1。

圖1 UPS接入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)接線圖

2.2 UPS數(shù)據(jù)的采集

UPS信息傳輸方式為異步方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為4 800 B/s。UPS信息接入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)前置采集網(wǎng)，由前置主機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和規(guī)約轉(zhuǎn)換、傳送信息的校驗(yàn)等。前置主機(jī)與UPS進(jìn)行通信采用專(zhuān)用的三進(jìn)三出問(wèn)答式UPS通信協(xié)議，由前置主機(jī)循環(huán)地召喚UPS遙信遙測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)UPS遙信遙測(cè)信息的采集。

UPS通信協(xié)議傳送模擬量量化數(shù)據(jù)采用浮點(diǎn)數(shù)形式，為了傳輸?shù)撵`活性，將整個(gè)模擬量分成6個(gè)模擬幀傳送，分別為電總標(biāo)準(zhǔn)模擬量幀1個(gè)（交流輸入、輸出各相電壓、電流，直流輸入電壓等參數(shù)以及用戶(hù)自定義遙測(cè)內(nèi)容）；廠家擴(kuò)展模擬量幀5個(gè)（各相輸出有功功率、視在功率、負(fù)載百分比、電池剩余后備時(shí)間等參數(shù)）。

UPS通信協(xié)議傳送遙信數(shù)據(jù)采用字符型數(shù)據(jù)形式。所有遙信數(shù)據(jù)分成4個(gè)幀進(jìn)行傳送，包括開(kāi)關(guān)狀態(tài)幀1個(gè)、電總標(biāo)準(zhǔn)告警幀1個(gè)和廠家自定義告警幀2個(gè)（開(kāi)關(guān)狀態(tài)包括供電方式、開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī)、電池均充/浮充等信息；告警狀態(tài)包括UPS同步/不同步、旁路情況、蓄電池總電壓狀態(tài)等信息）。

UPS通信協(xié)議傳送遙信位置的報(bào)文與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)常用的101問(wèn)答式協(xié)議報(bào)文不同，101問(wèn)答式協(xié)議一般用1個(gè)字節(jié)00H、01H傳送遙信位置，“01H”表示遙信合或動(dòng)作，“00H”表示遙信分或恢復(fù)。UPS協(xié)議卻采用多種報(bào)文表示遙信的多種狀態(tài)（如其中“供電方式”則有01H、02H、E9H3種狀態(tài)，狀態(tài)字節(jié)描述為：01H，UPS供電；02H，旁路供電；E9H，均不供電）。

2.3 UPS數(shù)據(jù)的處理

將UPS當(dāng)作獨(dú)立廠站進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)建模。

UPS遙信參數(shù)定義：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將UPS開(kāi)關(guān)狀態(tài)及告警狀態(tài)均定義為遙信參數(shù)，并設(shè)置遙信變位告警及統(tǒng)計(jì)功能。由于UPS協(xié)議傳送的遙信狀態(tài)具有多種報(bào)文形式，因此我們定義數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)時(shí)，將多種形式遙信狀態(tài)設(shè)置對(duì)應(yīng)多個(gè)采集遙信點(diǎn)。如供電方式有UPS供電、旁路供電、均不供電3種狀態(tài)（01H、02H、E9H），則在數(shù)據(jù)庫(kù)采集遙信量中將供電方式設(shè)為3個(gè)遙信點(diǎn)。設(shè)置遙信1為UPS供電；遙信2為旁路供電；遙信3為均不供電。當(dāng)前置系統(tǒng)收到01H遙信變位報(bào)文時(shí)，遙信1UPS供電動(dòng)作；當(dāng)前置系統(tǒng)收到02H遙信報(bào)文時(shí)，遙信2旁路供電動(dòng)作；當(dāng)前置系統(tǒng)收到E9H報(bào)文時(shí)，遙信3均不供電動(dòng)作。

UPS遙測(cè)參數(shù)定義：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將UPS模擬量化數(shù)據(jù)定義為遙測(cè)參數(shù)，按UPS協(xié)議發(fā)送參數(shù)的順序設(shè)置采集遙測(cè)點(diǎn)，且對(duì)重要遙測(cè)設(shè)置相應(yīng)限值；并設(shè)置存儲(chǔ)功能，使遙測(cè)值按設(shè)定的時(shí)間存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。

報(bào)警方法及管理：當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)收到UPS遙信參數(shù)變位的報(bào)文或模擬量變化超過(guò)限值后，人機(jī)界面的圖形光字牌不停閃爍告警，并彈出文字報(bào)警信息及發(fā)出語(yǔ)音提醒值班人員；當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)捕捉到告警信息后，按照既定的程序進(jìn)行組合打包，通過(guò)GPRS將告警發(fā)送到指定的號(hào)碼或短信平臺(tái)，用戶(hù)確認(rèn)后完成一個(gè)信息的通知流程，若沒(méi)有確認(rèn)系統(tǒng)將定時(shí)發(fā)送該信息，使維護(hù)人員在第一時(shí)間掌握UPS電源的運(yùn)行情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可將各種報(bào)警信息存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)遙測(cè)參數(shù)也按設(shè)定的時(shí)間存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，以方便查詢(xún)。系統(tǒng)還可進(jìn)行日、月、年報(bào)警及遙測(cè)最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)，使維護(hù)人員對(duì)UPS歷史運(yùn)行情況有比較直觀的了解。

1 王騰翔.淺談電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行［J］.北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（11）