UPS供电系统与备用发电机之间容量匹配（二）(图)
2007/1/20 16:03:07 电源在线网
(b)市电供电与发电机供电条件下，UPS供电系统的输入电流谐波和输入电压谐波特性的比较
6脉冲型80KVA UPS的分别在市电供电和发电机供电条件下、进入稳态工作状态时的典型输入电流和输入电压的谐波频谱分佈曲线被示于图4和图5中。与此同时，我们还可以得到如表1所示的输入电流谐波分量THDI%r和输入电压谐波分量THDV%r的频谱分佈特性的参数值。在表2中，还分别显示出：在市电供电和发电机供电条件下的由两台100KVA电力稳压器+ 80KVA”1+1”UPS并机系统所组成的供电系统的各种典型的输入谐波参数值。
表1：在市电供电和发电机供电条件下的80KVA的6脉冲UPS的输入电流谐波分量THDI%r和输入电压谐波分量THDV%r的频谱分佈特性
表2：在市电供电和发电机供电条件下的由两台100KVA电力稳压器+ 80KVA”1+1”UPS并机系统所组成的供电系统的各种典型的输入谐波参数值(注：UPS并机系统的负载百分比为23%)
从表1和表2可以得出如下结论：
1)对于UPS供电系统而言，无论它是运行在市电供电条件下、还是在发电机供电的条件下运行，它们都具有基本相同的输入电流谐波工作特性
相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统言，不管它是工作在市电供电条件下、还是工作在发电机供电的条件下，它不仅具有几乎相同的CosΦ,输入功率因数PF, 输入谐波电流绝对值。而且，还具有非常近似的输入电流谐波的频谱分佈曲线。在这里，需特别说明的是：造成在发电机供电条件下的UPS供电系统的输入电流谐波分量(注：两台电力稳压器的总输入端的输入电流谐波分量和80KVA UPS的输入端的输入电流谐波分量THDI分别是24%和40.9%) 小于在市电供电条件下的输入电流谐波分量(注：两台电力稳压器的总输入端的输入电流谐波分量和80KVA UPS的输入端的输入电流谐波分量THDI分别是28.4%和44.8%)的原因是：在市电供电的条件下的输入电流(227V,53A)小于发电机供电条件下的输入电流(219V,62A)的缘故。按照6脉冲型UPS的工作原理，当它处于低压，大电流的工作条件下运行时，它的输入电流谐波分量的相对值(THDI%r)将会有不同程度的下降。
2)发电机电源的高内阻是造成UPS供电系统的输入电压失真度增大的主要原因
相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统言，当它处于发电机供电的条件下运行时，它的输入电压谐波分量明显地高于在市电供电条件下的输入电压谐波分量。我们从这套UPS供电系统上所检测到的数据是：对于出现在两台电力稳压器的总输入端的输入电压谐波分量而言，在市电供电时和在发电机供电的的THDV分别为2.8%和5.1%。对于在出现80KVA UPS的输入端的输入电压谐波分量而言，在市电供电时和在发电机供电的的THDV分别为3.1%和6.1%。从图4和5还可观察到：在驱动相同的整流滤波型非线性UPS负载时，通过降低输入电源的內阻不仅可以有效地降低UPS的输入电压谐波分量THDV。而且，还可以有效地消除由UPS反馈到输入电源中的高次电流谐波分量THDI(n)%所可能在输入电源上所产生的高次电压谐波分量THDV(n)%。例如：当市电供电时，出现在80KVA UPS输入端的输入电压谐波分量主要集中在5次和7次等低次输入电压谐波分量上。然而，在釆用具有较高内阻的发电机供电时，我们不仅可以观察到5次、7次、13次和17次等的输入电压谐波分量。而且，还可以观察到由UPS的IGBT逆变器的脉宽调制所产生41次、47次和49次等的高次输入电压谐波分量。为此，过去为UPS业界所经常釆用的技术措施是：利用增大发电机的输出功率和UPS的输出功率的容量比的办法來改善发电机的带载特性，其实质是通过增大发电机的容量的办法來降低发电机的内阻。
在此需要说明的一点是：造成出现在两台电力稳压器的总输入端的输入电压谐波分量小于在出现80KVA UPS的输入端的输入电压谐波分量的原因是：有不会产生输入电流谐波”污染”的空调机和照明负载等负载被同时并联在UPS的输入配电柜中的汇流母排上的綠故。
3)6脉冲型80KVA”1+1”UPS并机系统的并机性能尚需进一步改善
众所周知：为改善由发电机+电力稳压器+”1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统的可靠性的技术途径之一是设法提高UPS并机系统对输入电源的适应性，可供选择的技术措施有：
釆用6脉冲+5次谐波滤波器型UPS、12脉冲整流器型UPS或12脉冲+11次谐波滤波器型UPS等办法来降低它的输入电流谐波分量。然而，由种种原因所限，对于目前的用户來说，只能继续使用原有的6脉冲型80KVA”1+1”UPS并机系统;
提高”1+1”UPS并机系统的并机性能：通过准确的、合理的”并机调机”操作來尽可能地降低UPS并机系统的”环流”和降低两台UPS的输出电流的”均流”不平衡度,从而达到尽可能地提高它对发电机电源的适应能力。
在此次对由发电机+电力稳压器+”1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统所执行的”系统匹配性”的调控操作中，唯一没有得到明显技术改善的部件是：釆用釆用”热同步并机”调控技术的UPS冗余并机系统的并机输出特性较差。有关的并机调控操作的实践表明：由于种种原因所限，对于这套80KVA”1+1”UPS并机系统而言，它的并机工作特性、至今仍然处于不能令人满意的工作状态之中，其主要表现为：
从UPS的LCD显示屏上所读取的电流、KVA和KW等UPS的实时运行参数值较大地偏离它的现场实测值,需要重新较正。否则，易于导致相关的操作人员产生”误解”(注：此类现象，在其它安装现场、也曾出现过)。
从上表可见：从这种UPS的LCD显示屏上所获得的电流的读数与实测值之间的误差偏大。
“1+1”UPS并机系统的并机输出特性较差
根据经过MG24型鉗型电流表校正后所获得的80KVA”1+1”UPS并机系统的输入和输出参数,可以得到这套UPS并机系统的如下并机工作特性：
(a) 在两台UPS的输入功率和输出功率之间存在有明显的供配电的不平衡度;
两台UPS的A相输出电流之间的”均流”不平衡度：±20.7%;
两台UPS的B相输出电流之间的”均流”不平衡度：±27.5%;
两台UPS的C相输出电流之间的”均流”不平衡度：±31.4%;
(c)存在于两台UPS之间的”环流”偏大(注：”环流”不是从毎台UPS输入用户负载中的
电流，它是在两台UPS之间相互流动的电流)
两台UPS的A相输出电流之间的”环流”：7.6A
两台UPS的B相输出电流之间的”环流”：13A;
两台UPS的C相输出电流之间的”环流”：5.2A;
由” 环流”所造成的”额外功耗”约占UPS并机系统的总输出功率的18%左右。
所有这一切，都说明这套UPS并机系统的并机性能较差。按照目前UPS业界的惯例，UPS并机系统的”均流”不平衡度应小于±5%,环流”小于3-4A的水平。上述检测数据表明：其并机性能明显地低于UPS业界的并机性能。
结论
为提高由150KVA发电机+两台100KVA电力稳压器+80KVA“1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统的运行的可靠性和稳定性，常用的技术措施有：
（a） 降低UPS的输入电流谐波分量：
对于中、大型UPS而言，可选用6脉冲整流+5次谐波滤波器型UPS、12脉冲整流器型UPS、12脉冲整流+11次谐波滤波器型UPS和6脉冲整流+有源滤波器型UPS。对于中、小型UPS而言，可选用IGBT脉宽调制整流器型UPS。
（b）增大发电机的输出功率同UPS输出功率之间的容量比。
（c）相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统言，不管它是工作在市电供电条件下、还是工作在发电机供电的条件下，它不仅具有几乎相同的CosΦ,输入功率因数PF, 输入谐波电流绝对值。而且，还具有非常近似的输入电流谐波的频谱分佈曲线。发电机电源的高内阻是造成UPS供电系统的输入电压失真度增大的主要原因，它极易导致电力稳压器及发电机中的自动稳压线路发生”误动作”/”误调操作”， 从而迫使用户釆用增大发电机输出功率的技术措施来降低它的内阻，导致投资和营维成本的增加。
（d）为尽可能地降低备用发电机的输出功率同UPS供电系统的输出功率的容量比，可供选择的技术措施有：
通过适当地”错开”两台电力稳压器的”开机启动浪涌电流”的出现时刻点之间的迟时值及适当地调低电力稳压器的稳压精度，就能用150KVA发电机來正常地驱动由两台100KVA电力稳压器+80KVA“1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统,从而达到避免釆用”过份地”增大发电机容量技术措施的目的(例如：釆用>250KVA以上 的发电机组)。
对于配置有“发电机运行控制信号”的UPS來说，可供用户选用技术手段是：将來自发电机的主输出开关上的“发电机工作”辅助触点信号馈送到UPS的指定干接点通信接口上。此时，我们就可利用这组输入信号來限制UPS输入电流及电池充电电流，并禁止逆变器与旁路电源同步，达到同时确保发电机和UPS稳定工作的目。这个特性常用于市电停电后，由容量较小的发电机向UPS供电的用户。
在电力稳压器和备用发电机的自动稳压调控线路的电压采样输入信号线路的前端、增配小功率的5次谐波/11次谐波滤波器。
作者： 李成章
6脉冲型80KVA UPS的分别在市电供电和发电机供电条件下、进入稳态工作状态时的典型输入电流和输入电压的谐波频谱分佈曲线被示于图4和图5中。与此同时，我们还可以得到如表1所示的输入电流谐波分量THDI%r和输入电压谐波分量THDV%r的频谱分佈特性的参数值。在表2中，还分别显示出：在市电供电和发电机供电条件下的由两台100KVA电力稳压器+ 80KVA”1+1”UPS并机系统所组成的供电系统的各种典型的输入谐波参数值。
表1：在市电供电和发电机供电条件下的80KVA的6脉冲UPS的输入电流谐波分量THDI%r和输入电压谐波分量THDV%r的频谱分佈特性
表2：在市电供电和发电机供电条件下的由两台100KVA电力稳压器+ 80KVA”1+1”UPS并机系统所组成的供电系统的各种典型的输入谐波参数值(注：UPS并机系统的负载百分比为23%)
从表1和表2可以得出如下结论：
1)对于UPS供电系统而言，无论它是运行在市电供电条件下、还是在发电机供电的条件下运行，它们都具有基本相同的输入电流谐波工作特性
相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统言，不管它是工作在市电供电条件下、还是工作在发电机供电的条件下，它不仅具有几乎相同的CosΦ,输入功率因数PF, 输入谐波电流绝对值。而且，还具有非常近似的输入电流谐波的频谱分佈曲线。在这里，需特别说明的是：造成在发电机供电条件下的UPS供电系统的输入电流谐波分量(注：两台电力稳压器的总输入端的输入电流谐波分量和80KVA UPS的输入端的输入电流谐波分量THDI分别是24%和40.9%) 小于在市电供电条件下的输入电流谐波分量(注：两台电力稳压器的总输入端的输入电流谐波分量和80KVA UPS的输入端的输入电流谐波分量THDI分别是28.4%和44.8%)的原因是：在市电供电的条件下的输入电流(227V,53A)小于发电机供电条件下的输入电流(219V,62A)的缘故。按照6脉冲型UPS的工作原理，当它处于低压，大电流的工作条件下运行时，它的输入电流谐波分量的相对值(THDI%r)将会有不同程度的下降。
2)发电机电源的高内阻是造成UPS供电系统的输入电压失真度增大的主要原因
相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统言，当它处于发电机供电的条件下运行时，它的输入电压谐波分量明显地高于在市电供电条件下的输入电压谐波分量。我们从这套UPS供电系统上所检测到的数据是：对于出现在两台电力稳压器的总输入端的输入电压谐波分量而言，在市电供电时和在发电机供电的的THDV分别为2.8%和5.1%。对于在出现80KVA UPS的输入端的输入电压谐波分量而言，在市电供电时和在发电机供电的的THDV分别为3.1%和6.1%。从图4和5还可观察到：在驱动相同的整流滤波型非线性UPS负载时，通过降低输入电源的內阻不仅可以有效地降低UPS的输入电压谐波分量THDV。而且，还可以有效地消除由UPS反馈到输入电源中的高次电流谐波分量THDI(n)%所可能在输入电源上所产生的高次电压谐波分量THDV(n)%。例如：当市电供电时，出现在80KVA UPS输入端的输入电压谐波分量主要集中在5次和7次等低次输入电压谐波分量上。然而，在釆用具有较高内阻的发电机供电时，我们不仅可以观察到5次、7次、13次和17次等的输入电压谐波分量。而且，还可以观察到由UPS的IGBT逆变器的脉宽调制所产生41次、47次和49次等的高次输入电压谐波分量。为此，过去为UPS业界所经常釆用的技术措施是：利用增大发电机的输出功率和UPS的输出功率的容量比的办法來改善发电机的带载特性，其实质是通过增大发电机的容量的办法來降低发电机的内阻。
在此需要说明的一点是：造成出现在两台电力稳压器的总输入端的输入电压谐波分量小于在出现80KVA UPS的输入端的输入电压谐波分量的原因是：有不会产生输入电流谐波”污染”的空调机和照明负载等负载被同时并联在UPS的输入配电柜中的汇流母排上的綠故。
3)6脉冲型80KVA”1+1”UPS并机系统的并机性能尚需进一步改善
众所周知：为改善由发电机+电力稳压器+”1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统的可靠性的技术途径之一是设法提高UPS并机系统对输入电源的适应性，可供选择的技术措施有：
釆用6脉冲+5次谐波滤波器型UPS、12脉冲整流器型UPS或12脉冲+11次谐波滤波器型UPS等办法来降低它的输入电流谐波分量。然而，由种种原因所限，对于目前的用户來说，只能继续使用原有的6脉冲型80KVA”1+1”UPS并机系统;
提高”1+1”UPS并机系统的并机性能：通过准确的、合理的”并机调机”操作來尽可能地降低UPS并机系统的”环流”和降低两台UPS的输出电流的”均流”不平衡度,从而达到尽可能地提高它对发电机电源的适应能力。
在此次对由发电机+电力稳压器+”1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统所执行的”系统匹配性”的调控操作中，唯一没有得到明显技术改善的部件是：釆用釆用”热同步并机”调控技术的UPS冗余并机系统的并机输出特性较差。有关的并机调控操作的实践表明：由于种种原因所限，对于这套80KVA”1+1”UPS并机系统而言，它的并机工作特性、至今仍然处于不能令人满意的工作状态之中，其主要表现为：
从UPS的LCD显示屏上所读取的电流、KVA和KW等UPS的实时运行参数值较大地偏离它的现场实测值,需要重新较正。否则，易于导致相关的操作人员产生”误解”(注：此类现象，在其它安装现场、也曾出现过)。
从上表可见：从这种UPS的LCD显示屏上所获得的电流的读数与实测值之间的误差偏大。
“1+1”UPS并机系统的并机输出特性较差
根据经过MG24型鉗型电流表校正后所获得的80KVA”1+1”UPS并机系统的输入和输出参数,可以得到这套UPS并机系统的如下并机工作特性：
(a) 在两台UPS的输入功率和输出功率之间存在有明显的供配电的不平衡度;
两台UPS的A相输出电流之间的”均流”不平衡度：±20.7%;
两台UPS的B相输出电流之间的”均流”不平衡度：±27.5%;
两台UPS的C相输出电流之间的”均流”不平衡度：±31.4%;
(c)存在于两台UPS之间的”环流”偏大(注：”环流”不是从毎台UPS输入用户负载中的
电流，它是在两台UPS之间相互流动的电流)
两台UPS的A相输出电流之间的”环流”：7.6A
两台UPS的B相输出电流之间的”环流”：13A;
两台UPS的C相输出电流之间的”环流”：5.2A;
由” 环流”所造成的”额外功耗”约占UPS并机系统的总输出功率的18%左右。
所有这一切，都说明这套UPS并机系统的并机性能较差。按照目前UPS业界的惯例，UPS并机系统的”均流”不平衡度应小于±5%,环流”小于3-4A的水平。上述检测数据表明：其并机性能明显地低于UPS业界的并机性能。
结论
为提高由150KVA发电机+两台100KVA电力稳压器+80KVA“1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统的运行的可靠性和稳定性，常用的技术措施有：
（a） 降低UPS的输入电流谐波分量：
对于中、大型UPS而言，可选用6脉冲整流+5次谐波滤波器型UPS、12脉冲整流器型UPS、12脉冲整流+11次谐波滤波器型UPS和6脉冲整流+有源滤波器型UPS。对于中、小型UPS而言，可选用IGBT脉宽调制整流器型UPS。
（b）增大发电机的输出功率同UPS输出功率之间的容量比。
（c）相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统言，不管它是工作在市电供电条件下、还是工作在发电机供电的条件下，它不仅具有几乎相同的CosΦ,输入功率因数PF, 输入谐波电流绝对值。而且，还具有非常近似的输入电流谐波的频谱分佈曲线。发电机电源的高内阻是造成UPS供电系统的输入电压失真度增大的主要原因，它极易导致电力稳压器及发电机中的自动稳压线路发生”误动作”/”误调操作”， 从而迫使用户釆用增大发电机输出功率的技术措施来降低它的内阻，导致投资和营维成本的增加。
（d）为尽可能地降低备用发电机的输出功率同UPS供电系统的输出功率的容量比，可供选择的技术措施有：
通过适当地”错开”两台电力稳压器的”开机启动浪涌电流”的出现时刻点之间的迟时值及适当地调低电力稳压器的稳压精度，就能用150KVA发电机來正常地驱动由两台100KVA电力稳压器+80KVA“1+1”UPS并机系统所组成的UPS供电系统,从而达到避免釆用”过份地”增大发电机容量技术措施的目的(例如：釆用>250KVA以上 的发电机组)。
对于配置有“发电机运行控制信号”的UPS來说，可供用户选用技术手段是：将來自发电机的主输出开关上的“发电机工作”辅助触点信号馈送到UPS的指定干接点通信接口上。此时，我们就可利用这组输入信号來限制UPS输入电流及电池充电电流，并禁止逆变器与旁路电源同步，达到同时确保发电机和UPS稳定工作的目。这个特性常用于市电停电后，由容量较小的发电机向UPS供电的用户。
在电力稳压器和备用发电机的自动稳压调控线路的电压采样输入信号线路的前端、增配小功率的5次谐波/11次谐波滤波器。
作者： 李成章
声明：本信息内容的真实性未经电源在线网证实，仅供参考。编辑：Sep
