【电力课堂】站用电力UPS，一看就懂！
1、什么是站用电力UPS？
UPS中文为“不间断电源”。而站用电力UPS是专为变电站设计，以整流器、逆变器为主要组成部分，站用直流电源系统为后备电源，为变电站内监控系统、自动化仪表、远方通信和微机系统等核心设备提供恒压恒频的不间断电源装置。
UPS系统的主要作用有两方面：
（1）为站内重要设备的交流供电电源，防止市电突然断电而影响设备正常工作，给设备造成损害；
（2）消除市电中的电涌、瞬间高/低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为设备等提供高质量的交流电源。
2、电力UPS的类型
UPS系统主要有有三种类型：后备式、互动式、在线式。
（1）后备式：具备自动稳压、断电保护等功能，转换时间10ms左右，逆变输出的交流电有方波或正弦波，结构简单，价格便宜；
（2）互动式：具有滤波功能，抗市电干扰能力强，转换时间小于4ms，逆变输出为模拟正弦波，稳定精度较差，价格远低于在线式；
（3）在线式：结构较复杂，性能完善，能够持续不中断输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；价格高，通常应用在关键计算机和网络设备等对电力要求苛刻的环境中。
由于在站用电源中，UPS通常采用站用直流电源作为后备电源，转换时间及稳定精度要求较高，所以在站用电力UPS中，多为在线式UPS。
3、电力UPS的结构
变电站内UPS系统一般由UPS主机、旁路输入、输出馈线等三部分组成。
结构组成如图1所示：
图1 电力UPS的组成
整流器：
将交流电（AC）变成直流电（DC），经滤波后供给逆变器；
逆变器：
将直流电（DC）转化为交流电（AC），供给负载使用；
逆止二极管：
利用二极管的单向导通性，防止直流电源回流；
静态开关：
又称静止开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制，实现从一路电源到另一路电源的自动切换。
隔离变压器：
隔离变压器的主要作用是使一次侧与二次侧实现电气隔离，起到保护、防雷、滤波等作用；
4、电力UPS的四种运行模式
（1）正常工作模式：
在正常交流电源供应下，整流器将交流电转换为直流电，将市电中的“电源污染”消除。再供给逆变器将直流电转换为交流电，提供更稳定的交流电源给负载。
图2 系统正常时的工作模式
（2）停电模式：
当交流电源发生异常或整流器故障时，站用直流电源提供直流电给逆变器，使UPS出不会有中断，进而达到保护负载的作用。
图3 市电故障时的工作模式
（3）旁路电源模式：
当逆变器发生异常状况如逆变器保险丝熔断、短路等故障时，逆变器会自动切断以防止损坏，若此时旁路交流电源正常时，静态开关会将电源供应转为由旁路备用电源输出给负载使用。
图4 旁路工作模式
（4）维修旁路模式：
当UPS主机需要进行维护而负载供电又不能中断时，可以先切断逆变器开关然后激活维修旁路开关，再将整流器和旁路开关切断。交流电源经由维护旁路开关继续供应交流电给负载，此时，运维人员可以安全地对UPS进行维护。
图5 维修旁路工作模式
5、电力系统UPS的一些要求
（1）监控系统和远方通信系统对变电站十分重要，因此作为电源的UPS系统的可靠性也有非常高的要求；
（2）综自系统的负载大多数为单相负载，因此电力UPS电源多为中小型UPS,要求5KVA及以下为单相输入单相输出、5KVA以上为三相输入单相输出；
（3）旁路静态切换开关应实现无间断切换；
（4）由于变电站有站用直流电源系统，所以电力UPS自身不带蓄电池，直接使用站用直流电源作为UPS的后备电源，并且不需要具备充电功能；
（5）电力专用UPS的直流输入端一般要求装有反灌杂讯抑制器，如逆止二极管等，使UPS对直流母线的影响尽量小。