电力UPS的技术在水电站的应用探讨

电力UPS的技术在水电站的应用探讨

史鹏

阿坝水电开发有限公司  四川省  南充市  637000

摘要：近年来我国电气化水平逐步提升，用电需求的剧增，各地为了响应国家号召，扩大水电站建设，以推动新型电力系统发展，构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力体系。电力UPS技术作为重要的电力保障设备已在水电站中广泛应用。基于此，本文将针对电力UPS技术展开研究，明确UPS工作原理，分析当前电力UPS技术应用中存在的问题，根据问题不断优化电力UPS技术在水电站中的应用，以提高电力系统整体运行效率，确保关键设备的持续运行，维持系统稳定。

关键词：电力；UPS；不间断电源；水电站；应用

UPS，全称Uninterruptible Power System，又叫不间断电源，是一种重要的备用电源设备，将电力UPS技术运用在水电站中可以提供高效、可靠的电力保障，是水电站运营安全、系统稳定、数据安全和应急响应等多方面保障的基石，维护着水电站的稳定运行。传统的电力UPS技术在电力调度和故障处理方面受到一定限制，但新时代背景，互联网、物联网等新兴技术的融入，给电力UPS系统带来诸多新的功能和优势，这些新技术不仅强化了UPS系统的运维效率，促进智能化发展，还提升了系统可靠性和可扩展性[1]。

1 电力UPS技术的工作原理

电力UPS技术主要负责在十点断电或电网故障时提供不间断的交流电源，保障关键设备能持续且稳定的供电。UPS科技将市电转化为直流电，在需要的时候将直流电转化为交流电，为断电时候提供关键电源，保障设备稳定运行[2]。UPS可以分为在线模式和备用模式。在线模式中UPS将传输的市电转化为直流电，一部分继续为电池充电，另一部分在转化为交流电为设备供能。当市电故障时，系统将自动切换供电模式，设备直接使用储备的电，确保设备稳定运行不受电网波动的影响。在备电模式中，电池更多为备用电源使用，只有监测到断电时才会开展供电。

2 当前电力UPS技术应用中存在的问题

2.1 负载过大问题

在实际应用中很多变电站都会出现UPS过载的情况。设备总功率超过UPS的额定功率，导致输出电压降低，设备无法正常运行或UPS进入过载保护状态[3]。此外负载还会增加电池的放电电流，加速电池内部的化学反应，缩短电池的使用寿命。

2.2蓄电池失效与维护不当

很多蓄电池厂家在推广宣传蓄电池时写着“免维护”，但这并不意味着无需任何维护。实际上，定期的核容性放电是蓄电池维护的基本措施，但往往被忽视。即使进行季度检查，也可能因为检测手段有限而无法全面了解蓄电池的状态。其次，电网供电质量的不稳定，如电压浪涌、谐波、频率漂移等，对蓄电池造成巨大冲击和压力。同时，环境温度也是影响蓄电池寿命的重要因素，过高或过低的温度都会缩短蓄电池的寿命。因此要加强对电池的维护，定期更换蓄电池。

2.3 能效与成本问题

UPS电源的弱电技术在实际使用过程中存在能效较低的情况，主要原因是UPS模块本身的固有损耗，以及系统的实施方式（即适度配置、冗余）导致能源浪费。

2.4 缺乏标准化与规范化

UPS系统和部件的标准化与规范化程度有待提高，以降低系统设计风险并简化维护流程。目前市场上存在多种品牌和型号的UPS产品，其兼容性和互操作性可能存在问题，设计人员在设备选择时应结合水电站实际情况多方考量。

2.5 运维管理无法支撑整个体系

UPS运维管理需要具有专业技能或丰富的运维经验的人管理。但是由于我国对这方面人才引进时间较短，很多水电站中缺乏这类人才，导致系统维护不及时、故障处理不当等问题，影响系统的稳定性和可靠性。

2.6 UPS无法扩容升级

随着负载需求的增长，对UPS系统功能需求在不断提高，需要扩容或升级设备。然而，一些UPS系统受到时间、空间、技术的限制无法扩展，导致系统在性能、能效方面也受到限制，无法满足水电站未来发展的需要。

3 电力UPS技术在水电站中的应用

为了维持水电站供电质量，提高水电站供电效率，降低水电站运营成本，采用基于电力UPS技术的智能电力UPS系统，以此保障电力供应稳定进行，推动水电站数字化转型，提高运维效率。

3.1 智能电力UPS系统阐述

智能电力UPS系统是为提高水电站供电质量及可靠性而设计的。该系统由DCS分布式控制系统、环境监测系统、监控系统、自动化仪表、调度通信系统组成，集成了先进的电力电子技术、数字化控制技术、智能监控技术、模块技术，能够为水电站供电正常时提供稳定电源，在水电站供电异常或中断时，通过内置的电池组或其他储能设备继续为负载供电，确保电力系统的稳定运行[4]。

3.2 智能电力UPS系统的优势

3.2.1保障关键设备持续运行

在水电站中，很多设备都需要电力供应来维持日常运行，如监控系统、自动化设备、通信设备等。这些设备在市电中断或波动时，若不能维持稳定的供电，可能会导致数据丢失、设备损坏，不利于水电站正常运行，还严重影响周围依靠水电站生产生活的人类和工厂。电力UPS能够在市电异常时及时警报且迅速智能切换至电池供电模式，为其提供不间断供电，保障这些关键设备持续运行

[5]。

3.2.2 提高系统稳定性与可靠性

水电站作为电力系统的重要组成部分，其稳定性与可靠性直接影响到整个水电站的运行。电力UPS通过提供稳定可靠的电力供应，减少了因电力波动或中断导致的设备故障和停机时间。同时，UPS还可以通过并机技术和冗余设计，实现多机并联运行，提高了整个电力供应系统的可靠性和冗余度，进一步保障了水电站的安全稳定运行。

3.2.3 考虑到UPS扩展性

系统为UPS进行模块化设计，提供多种通信接口，如RS232/RS485、干接点等，通过添加模块来增加容量，以便于运维人员将UPS系统接入DCS系统或其他监控系统。同时，系统还支持多种扩展功能，如增加电池组容量、扩展输出路数等，以满足不同运维需求。

3.2.4 提升运维效率与降低成本

随着信息化加剧，数字化、智能化已成为行业常态，现代电力UPS系统不仅具备高可靠性和高性能，还引入了智能化管理。通过智能管理系统，运维人员可以实时监测设备运行状态、电池电量、环境温湿度等参数，并进行远程监控和管理，这种远程监控方式大大提高了运维效率，减少了人工巡检的频率和成本。当市电中断时，智能系统会无缝衔接电池供电，保障断电情况下数据传输的完整性和连续性，避免因电力问题导致的通信中断和数据丢失，保障数据安全与通信畅通。此外，系统采用先进的电力转换技术和节能设计，通过智能分析，优化运行方案，调整运行状态和和电池充放电过程，电力UPS在保障电力供应的同时，也实现了对能源的高效利用和环境保护的双重目标。

3.2.5 提高突发事件应变能力

水电站作为高风险的工业设施，其应急响应和疏散指示系统的可靠性直接关系到工作人员生命安全。在紧急情况下，如火灾、洪水等灾害发生时，水电站内需立刻开展应急照明和疏散指示系统，为水电站内人员疏散和救援提供清晰的指引。电力UPS作为这些系统的电力保障，能够在市电中断时迅速切换至电池供电模式，确保应急照明和疏散指示系统的正常工作。不仅为人员疏散和救援争取了宝贵的时间，还大大提高了水电站应对突发事件的能力。

4 结语

综上所述，水电站中电力UPS系统的作用尤为关键，新时代背景下，水电站也要与时俱进，加强数字化建设。通过智能电力UPS系统数字化控制技术实现电源调节、电压稳定、过流保护等功能，智能化管理系统实施监控UPS电源的运行状态并根据负载变化自动调节电源输出，模块化设计解决UPS扩容问题，提高系统运维效。

参考文献：

[1]熊文群,肖斌,温学昌,李世伟.电力工程中变电站施工技术的应用探讨[J].中国科技期刊数据库 工业A,2024(5):41-43

[2]刘碧武,曹泽昊,程乾乾,田源硕,田金.某水电站UPS系统运行模式与故障分析[J].云南水力发电,2023,39(9):261-264

[3]郑娜娜.电力系统中UPS技术的运用探究[J].通信电源技术,2024,41(2):95-97

[4]曾伟.电力自动化系统中UPS电源技术的应用分析[J].中国设备工程,2019,0(16):169-170

[5]刘戈,赵玲玉,郑毅.电力自动化系统中UPS电源技术的应用分析[J].电子乐园,2019(24):217-217