UPS电源车在应急保供电中的应用及问题分析 耿德福

UPS电源车在应急保供电中的应用及问题分析耿德福

发表时间：2018-06-14T09:35:56.370Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：耿德福[导读] 摘要：UPS电源车主要应用于大型活动应急保供电现场，其所保负载均为重要负载，属于应急保供电环节的终端保电环节；UPS电源车分为混合式UPS电源车和纯UPS电源车两种类型，其结构形式和应用形式均存在一定差异，本文主要结合着两种形式UPS电源车进行其应用及存在的问题分析。

(徐州海伦哲专用车辆股份有限公司江苏徐州 221004）摘要：UPS电源车主要应用于大型活动应急保供电现场，其所保负载均为重要负载，属于应急保供电环节的终端保电环节；UPS电源车分为混合式UPS电源车和纯UPS电源车两种类型，其结构形式和应用形式均存在一定差异，本文主要结合着两种形式UPS电源车进行其应用及存在的问题分析。

关键词：不间断供电；应急保供电；UPS电源车

一、引言

电能作为当今社会主流能源形式，已经与人们工作和生活紧密结合，密不可分，人们对供电可靠性的要求也在不断增强，甚至有些关键负载要求不间断供电，电网公司也在不断创新通过各种形式不断提升供电可靠性，比如：电缆入地，环网供电等，这些形式仅仅能提高供电可靠性，并不能保证完全不停电，作为重大活动，会议等的重要主供电源，除保证双回路供电外，还要求对供电电源终端提供应急保供电处理措施，现有常规的应急保供电措施是应用应急发电车，通过人工倒闸的形式进行保供电；智能化程度高一点的形式是发电车通过ATS与市电进行双电源备份供电，这两种形式的缺点是不能实现不间断供电，ATS也仅仅只能将供电的时间缩短到秒级。将UPS车载化并应用到应急保供电领域，也是近两年才出现的形式，其优点是可以实现常规重要负载的不间断供电（可以实现4-5ms的接近零闪断供电，非敏感设备无感知），当然因其出现的形式较晚，目前在应用层面还存在一些问题，本文将通过UPS电源车实际应用案例，分析其存在的问题和解决办法。

二、UPS电源车的现状和发展方向 UPS电源车是近几年大型活动保供电需求的产物，前期仅仅考虑将UPS设备进行车载化，并未对其实际运用的工况进行分析和研究，实际设计出来的车辆并不能完全适用实际使用工况，应用十分不便，还存在各种安全问题,比如：UPS电源车在发展的初期，仅仅考虑车辆的布置空间和重量承载等的匹配，并未考虑到UPS主机的散热，UPS在极端环境下应用的保障措施，设备的抗震，UPS主机及蓄电池的维护保养等问题。随着近几年的不断应用和升级换代，UPS电源车也在不断的结合实际应用，改善其产品的功能和性能。根据实际使用的工况，目前UPS电源车分为纯UPS电源车和混合式UPS电源车，纯UPS电源车主要应用于大功率，后备时间长，并且有发电车在保电现场（当然如后备时间足够，在UPS充满电的前提下可以单独进行应急保供电）；混合式UPS电源车主要应用于重要负载功率较小，后备时间较短，必须配合发电机组的工况。随着新能源技术的不断发展，互联网+的不断延伸，尤其是储能装置的不断进步和智能在线监控技术的不断成熟，UPS电源车的发展方向朝着小型化和智能化的方向发展。

三、UPS电源车在应急保供电中的应用 UPS电源，也叫不间断电源，是通过功率器件和储能装置实现电能转换，进行不间断供电的装置，UPS电源主要应用于移动通讯行业进行数据中心的应急保供电。近几年随着供电可靠性要求的不断提高，对不间断供电的需求也越来越迫切，促使UPS装置进行车载化，应用于应急保供电。UPS电源车用于应急保供电的基本原理：市电电源与发电车电源互为备用通过ATS装置及UPS输入开关接入UPS装置，由UPS装置中的整流器转换为直流电源，一部分给蓄电池充电，另一部分输出到逆变器，逆变器将整流器输出直流电源转换为交流电提供给负载。市电中断时，由电池通过逆变器给负载提供后备电源。市电电源还可通过静态旁路向负载供电。“静态开关”包含电子控制切换电路，可使负载连接到逆变器输出或者通过静态旁路线连接到旁路电源上。在正常情况下，负载由逆变器供电；但出现过载或逆变器故障时，负载被自动切换到静态旁路供电。在正常运行状态下，逆变器输出与静态旁路电源必须完全同步，才可实现逆变器与静态旁路电源间无间断切换。逆变器输出与静态旁路电源的同步通过逆变器控制电路实现。当静态旁路电源频率在允许的同步范围内时，逆变器控制电路总是使逆变输出频率跟踪静态旁路电源频率。UPS 还提供手动控制维修旁路。当需关闭UPS 进行日常保养和维修时，UPS 可通过维修旁路向重要负载供电（原理图详见图1）。

图1 UPS电源车供电原理图

3.1混合式UPS电源车的应用

混合式UPS电源车是根据UPS的实际使用工况，设计的一款集成式车辆，车辆包含了柴油发电机组，ATS装置和UPS装置，并做好了内部的集成连接，配备了输入输出连接装置和连接电缆，可以实现快速施工连接。混合式UPS电源车的优点是：1、应急保供电现场仅仅需要1台车辆过去，体积小，需要保供电人员少；2、仅仅需要连接市电接入和负载输出电缆，不需要连接发电机组输入电缆和通讯电缆，现场施工量少，出现的故障可能性小。

如图2，混合式UPS电源车在进行应急保供电时，需要将市电接入混合式UPS电源车，并将负载接入混合式UPS电源车,将发电机组控制设置在自动状态，市电通电，市电通过ATS进入UPS装置，开启UPS装置，合负载输出开关，给需保供电负载正常供电；如市电断电，UPS自动切换到蓄电池逆变供电，同时ATS发出控制信号给发电机组控制器，发电机组自启动，自动合闸，发电机组电源到ATS后ATS自动切换到发电机组供电，UPS自动切换到整流，逆变供电；当市电来电后，ATS自动切换到市电供电，发电机组分闸，停机后备，整个过程可以实现循环不间断供电。

图2 混合式UPS电源车应急保供电示意图

3.2 纯UPS电源车的应用

纯UPS电源车和混合式UPS电源车使用原理是一样的仅仅存在结构上的差异，纯UPS电源车在实际使用时需要另外提供一台发电车配合使用（如后备时间足够也可以单独使用），需要多连接一组电缆并需要连接通信电缆。纯UPS电源车的有点：保电负载大，后备时间长，噪音小。

图3 混合式UPS电源车应急保供电示意图

四、UPS电源车存在的问题分析

随着UPS电源车应用的越来越多，也暴露出了一些问题：1、设备抗震问题；2、环境温度对设备的影响问题；3、整车体积大，重量重，重心高等问题。抗震问题首先需要考虑设备内部器件处理，还需要考虑整机设备整体抗震处理，两级抗震处理，完全可以消除设备的抗震问题；目前常规的UPS设备均应用于室内固定状态，并且室内有空调对UPS装置进行环境温度调节，车载后的UPS装置也需要进行室内固定环境的模拟，通过增加空调和温控装置对UPS装置进行温度调节，确保UPS正常的使用环境温度；整车体积大重量重，重心高，主要在于UPS装置中的蓄电池，目前使用的蓄电池均为铅酸蓄电池，这种蓄电池体积大，重量重，如解决此问题可以结合新型环保型储能装置（如锂电池，燃料电池，超级电容等）进行整车设计。

五、结论

UPS电源车已经逐渐普及应用于应急保供电领域，并在保供电过程中不断的优化和升级，不断的适应实际使用工况，确保实际使用供电的可靠性和稳定性；随着新型储能装置的不断更新和普及，UPS电源车存在的重量，体积，可靠性，及维护成本高等问题将不断被解决。

参考文献

[1]李爱文，张承慧.现代逆变技术及其应用[M].第一版.北京：科学出版社，2000.

[2]陈国呈.新型电力电子变换技术.中国电力出版社，2004，26-30.

[3]王兆安,黄俊.电力电子技术[M],北京：机械工业出版社,2000.