UPS电源监测系统在铁路的应用

随着铁路运行规模的不断扩大,为铁路用电设备提供可靠的工作电源,对保障铁路系统的安全运行有着重要意义,UPS能够向负载提供更为稳定的电压,一旦输入电源中断,可在极短的时间内开启自身的储备电源,向负载供电。

随着铁路运行规模的不断扩大,为铁路用电设备提供可靠的工作电源,对保障铁路系统的安全运行有着重要意义,UPS能够向负载提供更为稳定的电压,一旦输入电源中断,可在极短的时间内开启自身的储备电源,向负载供电。

摘要:为了确保铁路火车的可靠运行,需要为铁路用电系统等提供可靠的电源,目前国内大部分铁路系统已经使用UPS为用电设备提供不间断电源,为了实现对UPS运行状况、蓄电池参数、电网质量实时、准确的监测,需要设计一套专门的UPS电源监测系统,本文就是主要介绍基于人机界面和不间断电源UPS、ACR谐波仪表、蓄电池模块设计实现的一套铁路UPS电源监测系统,系统可以实现对UPS的输入参数、输出参数、旁路参数采集显示;蓄电池电压、充放电电流、温度等参数监测;进线回路电压、电流、功率、波峰系数、不平衡度数据显示;逆变输出的逆变器温度、电流、逆变器状态显示,整个系统提高了铁路电网用电质量并保证了电网监测管理水平[1],具有简明实用优点。

关键词:UPS电源监控;蓄电池监测;人机界面;铁路电网自动监控

0引言

随着铁路运行规模的不断扩大,为铁路用电设备提供可靠的工作电源,对保障铁路系统的安全运行有着重要意义,UPS能够向负载提供更为稳定的电压,一旦输入电源中断,可在极短的时间内开启自身的储备电源,向负载供电。

随着UPS电源的广泛应用,需要对UPS运行参数及状态进行监测,UPS监测系统成为了UPS供电的重要组成部分,系统主要实现对UPS供电过程中的输入、输出电压、电流、功率、频率、不平衡度、电池容量等参数及输出状态、旁路运行状态、逆变器状态、充放电状态、市电状态、故障状态等实现监测,同时对整个电网系统进行监控、管理及控制,确保了UPS用电设备安全运行,减少人员现场工作量;蓄电池也是UPS供电较为重要的部分,因此需要对蓄电池实时在线监测、管理,蓄电池监测系统就是用来实现对各个电池组电压、电流、温度、电阻等运行参数、蓄电池各项性能状况监控,便于发现蓄电池在运行中的安全隐患,为蓄电池的稳定、可靠运行提供重要保障,整个系统能够实现电网电能质量监测、谐波分析,为铁路用电系统提供可靠、优质的电网电能。

本文以铁路UPS监测管理为例,提出利用触摸屏和UPS电源、谐波表ACR及蓄电池监测模块等研制一套UPS监测系统应用在铁路中,为铁路用电设备提供高质量电网电能并实现实时监测、管理。

1、用户需求

为了实现对铁路UPS运行状况、运行数据集中监控,提高电网电能质量,保证电网监测管理水平,对所设计的UPS监测系统提出以下需求:

实时显示:

UPS:1#UPS、2#UPS电压、电流、有功功率、视在功率、不平衡度等基本参数与逆变输出状态、旁路运行、旁路相序、整流状态等,通过人机界面能够实时观测到UPS运行参数及运行状况;

逆变输出:逆变器温度、电流状态、逆变器状态、充电器状态显示,实时了解到UPS供电逆变输出时的逆变器运行状态;

蓄电池:蓄电池组总电流、电压、电池充放电状态、电池连接状态、32组电池中每节的电压、温度、内阻参数,用户通过数据显示能清楚的了解到蓄电池工作情况;

进线回路:市电、电流、功率、功率因数、不平衡度、波峰系数、波形因子、谐波棒图实时显示,让用户实时监测到当前电网电能质量;

参数设置:

完成对ACR谐波仪表的电流值、电压值、电压不平衡度、电流不平衡度等参数报警值设置,电网电能参数超过系统设置的限值,自动发生报警指示,保证用电设备能够得到高质量电网电能;

蓄电池组的内阻报警值、温度报警值、高低限电压报警值设置,当发生报警时,在人机界面直观的显示,为蓄电池的稳定、可靠运行提供保障;

故障记录:

主要实现对1#UPS及2#UPS运行过程中出现的电池未连接、无输出等故障进行记录显示,便于用户实时了解到UPS当前运行情况,对出现的故障进行及时处理,保证系统的正常运行。

2、设计方案

该项目基于用户对UPS监测系统的需求,采用昆仑通态触摸屏MCGSTPC7062KX与安科瑞ACR320ELH谐波仪表、伊顿UPS、禾嘉科技蓄电池绝缘监测模块,实现对UPS的输入、输出、旁路电压、电流、功率、频率、不平衡度、电池容量等参数显示;逆变输出的输出状态、旁路运行状态、逆变器状态、充放电状态、市电状态、故障状态等实现监测;蓄电池电压、充放电电流、温度等参数监测;进线回路电压、电流、功率、波峰系数、波形因子、电流系数、不平衡度数据显示,既能保证铁路用电系统的正常运行,又能提高铁路电网电能质量。

对铁路电网智能UPS监测管理系统的设计满足以下所列制造和试验标准:

2.1参考标准

DL/T721-2000《电网自动化系统远方终端》

JGJ/T16-92《建筑电气设计规范》

GB/J63-90《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

GB/T13729-2002《远程终端通用技术条件》

GB/50198-2011《监控系统工程技术规范》

DL/T814-2002《配电自动化系统功能规范》

DL/T634-2002《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》

DL/T645-2007《电网质量管理分析》

GB/50198-2011《监控系统工程技术规范》

DL/T5003-2005《电力系统调度自动化设计技术规程》

2.2系统结构图

为满足铁路UPS监测系统的统一监控、管理要求,现场UPS、谐波仪表ACR及电池绝缘监测模块等设备通过屏蔽双绞线连接至触摸屏[2],实现触摸屏对现场数据的采集、实时显示、参数的设置、故障记录,拓扑结构如图1所示。

图1UPS监测系统拓扑结构图

系统总体架构如下图2所示,系统主要包括UPS1、UPS2、ACR320、滤波器、电池监测模块等,在电源正常供电时,系统从电源侧将交流电源直接送到用电设备,同时通过滤波器将电网电源滤波送至UPS供电系统,经过整流器将交流电源变换为直流电供给逆变器,同时给蓄电池组充电,逆变器将直流电变换成交流电,如果出现主输入电源断电,启用UPS供电系统,或整流器出现故障,由蓄电池组逆变转换给负载供电[4],保证了整个系统的正常运行;在输入电源侧及UPS电源输出侧接入ACR谐波仪表实时监测电网参数、电网质量、谐波数据,进行电网质量及谐波分析,利用触摸屏对UPS电流、电压,蓄电池电流、电压,电网质量、谐波数据实时监测,保证电网电能质量。

图2系统总体架构图


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