某热电UPS电源技术方案.doc

蓝天热电UPS电源技术方案 苏州工业园区蓝天燃气热电 （2X180MW）工程 UPS技术方案书苏州工业园区斯博自动化控制设备有限公司2008年9月目 录第一章 技术差异表第二章 供货一览表第三章 电力专用工业型UPS方案说明第四章 附图第一章 技术差异表序号招标文件要求投标文件对应规范条目简要内容条目简要内容1工程概况工程概况3.3.2气温（）040相对湿度（）90%海拔高度：2000m噪音65dB防护等级 IP323.3.2优于招标文件要求：气温（）-1040相对湿度（）85%3.3.8优于招标文件要求：UPS装置总有效率93%53.3.9UPS装置的系统平均故障间隔时间不应小于180000小时。3.3.9优于招标文件要求：UPS装置的系统平均故障间隔时间不小于400000小时。（根据美国军标MIL-HDBK-217E电子设备可靠性预计计算）63.3.10整流器输入：1)电压：380 AC10%2)稳压精度：1%3)效率95%3.3.10优于招标文件要求：整流器输入：1)电压：380/220V AC20%35%2) 稳压精度：1%3)效率99%73.3.11逆变器逆变器输入电压DC220V极限工作电压：DC187264V自动关机电压：DC165275V额定输出电压AC220V效率90%3.3.11优于招标文件要求：逆变器逆变器输入电压DC220V极限工作电压： DC165V275V自动关机电压：DC165V275V额定输出电压AC220V效率93.5%83.3.12静态开关转换时间：5mS3.3.12优于招标文件要求静态开关转换时间：0.4mS第二章 供货一览表序号名 称型号规格数量备注1UPSMP31040-220/2202台美国LDC原装进口2旁路隔离稳压柜SCR11040-380/220-G2台3馈线柜SPDY-32台4盘间专用连接电缆若干第三章 电力专用工业型UPS方案说明1、概述苏州工业园区斯博自动化控制设备有限公司很荣幸地向贵公司提供不间断电源（UPS）项目方案，根据贵方提供的有关设备情况及电源技术要求，下面将特别介绍我公司相应的电源设计方案及其主要特性。本方案采用美国艾迪森LDC专为中国电厂而开发的“最新一代”全数字型UPS给负载供电.2、方案说明2.1、本方案所能达到的技术要求（1） 容量：40KVA；（2） 真正在线式设计，双功率变换级；（3） 具有直流启动功能即冷启动功能；（4） 可直接冗余并联8台;（5） 中英文多语言显示。2.2、方案设计采用美国艾迪森LDC NewMainPower系列NMP31040-220/220-R UPS两套，构成40KVA不断电系统，其系统框图如下：说明：1. 三路输入：1）两路交流：一路三相380VAC工作电源，另一路两相380VAC旁路电源。2）一路直流：由电厂直流系统提供220V直流动力电源。2. 四级隔离：输入、旁路、输出、220V直流动力电源四路经变压器或二极管全面隔离。3. 旁路隔离稳压柜: 旁路电源来自于外配的旁路隔离稳压柜。2.3、方案解析2.3.1、系统组成A. UPS本体: (美国原厂生产)美国艾迪森LDC NewMainPower系列NMP31040-220/220-R、系统主机为全内置设计,以下内容全设计在主机内。其中包括：输入隔离变压器、整流器AC/DC、输出隔离变压器、逆变器DC/AC、静态开关、手动维修旁路开关、隔离二极管、大屏幕LCD液晶监视器及监控面板、控制单元、维护测试专用通讯接口等。B. 旁路隔离稳压柜：包括：旁路隔离变压器、稳压调压器等。C. 配电屏: 包括：馈线开关、控制仪表等。可选附件：1、 MODBUS通讯接口2、 紧急停止开关3、 外接远程LCD液晶显示4、 维护测试专用通讯软件5、 远程维护测试专用装置2.3.2、 各部分解析A. UPS本体美国艾迪森LDC NewMainPower系列a. 整流器AC/DC整流器由以下部分组成：输入隔离变压器由可控硅整流桥(12脉冲)组成的交流/直流变换器滤波电路控制电路保护装置1. UPS整流器采用12脉冲全数字控制方式整流。整流器输入端连接有特制的12脉冲隔离变压器，完成了UPS与电网的完全隔离，提高了UPS的抗冲击能力。2. 采用12脉冲全数字控制方式整流器，内置高次谐波滤波器，增加LC谐波谐振滤波电路,可使输入功率因数达到0.95以上，避免了整流器产生的谐波失真对电网的干扰。符合电力环保要求。3. 采用DSP控制下的电压步进与电流步进技术，使之具有软启动功能，软启动时间小于10ms,避免了启动时对电网的冲击。4. 整流器的输出电源供给UPS逆变器。整流器的输出自动调节，并保持其在电源变化及切换过程中输出电压恒定。5. 整流器具有全自动负载限制特性，以防止其输出超出最大安全值。当负载限制特性失灵时，后备保护可跳开整流器。6. 整流器具有涌流抑制功能。7. 整流器的保护装置： 带过流保护的输入接触器 输入变压器初级的浪涌抑制电容 半导体功率器件的RC保护电路 可控硅门极脉冲的控制电路 半导体功率器件的高速保险丝 辅助电路的保险丝b. 逆变器DC/AC逆变器由以下部分组成：启动/停止(ON/OFF)开关高速开关管-IGBTIGBT驱动板输出隔离变压器滤波电路控制电路、保护装置工业级SPWM逆变器技术 主控单元与IGBT驱动之间完全隔离 极高的短路电流容量, 高达57倍额定电流 极高的DC/AC转换效率 极短的动态响应时间 易于维修1. 逆变器采用IGBT晶体管及SPWM高频（20KHz开关频率）逆变技术，该技术能减少输出端滤波器的感抗及容抗，从而提高逆变器的动态输出精度及效率，并能减少功耗，适应各种非线性负载。2. 逆变器采用2+1冗余设计，由三块“模块组”并联组成，任何一“模块组”故障不会影响整机运行。（15KVA无冗余设计）3. 逆变器输出的频率和相角与厂用电系统同步。如果厂用电源的电压及频率超出限定值，逆变器将保持其本身输出的电压及频率在限定之内。4. 逆变器具有全自动限流功能，以防止逆变器输出超出安全值以及保护逆变器输出短路或过载，当过载存在时，限流特性限制输出电流在不至于损坏逆变器或导致保护装置动作的值。一旦过载消失，逆变器自动恢复正常工作，当限流特性失灵时，自动转旁路供电，以保证输出正常运转。5. 在满负荷情况下进行负载投切时，或因逆变器故障而切换交流电源时，UPS的瞬态输出电压变化范围不超过2%，且在1毫秒内恢复。6. 在额定功率因数下，负载在0-100%范围内变化时，UPS稳态输出电压不超过1%。7. 负载在0-100%范围内变化时，UPS稳态输出频率偏离不超过0.05Hz。8. 逆变器在其直流侧有瞬时保护，在交流输出侧有限流快速熔断器和开关保护。9. 在无市电的情况下，逆变器设计为直流直接开机，解决了用户在需要紧急供电的状况下照常使用；而一般UPS的设计在无市电的情况下，无法直流开机。10. 逆变器的保护装置 功率晶体管的RCD保护电路 功率晶体管Vce的控制电路 功率晶体管的保险丝 辅助电路的保险丝c.静态旁路开关 工业级静态切换技术 主控单元与可控硅SCR驱动之间完全隔离 极高的短路电流容量, 高达10倍额定电流 极短的切换时间及动态响应时间 易于维修静态开关分别由逆变器输出（Inverter Line）静态开关和旁路(Bypass Line)静态开关组成，在正常情况下，逆变器输出静态开关处于常闭状态，旁路静态开关处于常开状态。当逆变器输出超载或出现故障时，通过两组静态开关的转换由旁路给负载作紧急供电，当逆变器负载恢复正常时，静态开关自动将负载转换到由逆变器供电的状态。1. 静态旁路开关的特性 同步切换时间 0毫秒不同步切换时间 0.4毫秒电压范围 176-277VAC频率范围 45Hz-55Hz2. 静态开关随时监控逆变器的运行状态，当逆变器异常时，静态开关无间隙的将负载切换至旁路电源供电，切换时间为零，为真正的无扰动切换。3. 静态开关采用1+1冗余设计，由二块并联组成，任何一块故障不会影响整机运行。（可选择的配置）4. 静态开关控制电源设计为并联冗余电源，无论发生任何状况，都不会影响交流输出。5. 超载能力极强，超载150%，可维持30分钟，超载1000%，可维持1分钟。d.手动旁路开关1.手动旁路开关采用电子互锁装置，设计为先通后断特性，以便在不影响负荷的情况下，可使逆变器或（和）静态开关退出运行，对其进行修理或检修。2.手动旁路开关置于UPS机柜内。3.从自动旁路转换到手动旁路的切换时间为零。e、大屏幕LCD液晶监视器及监控面板e1：大屏幕LCD液晶监视器1.针对中国地区设计全中文化操作界面，使管理人员操作无语言障碍，一学即会。2.可选择的远程操控面板，可置于控制室内。3.全数字化微电脑控制，控制面板操作无程序化设计，不用担心因操作失误而导致机器损坏或宕机。开 / 关机：双键同时按下方可开机或关机，以防止非专业人员误动作。读取数据：运行人员在读取运行数据时，能且只能通过“LDC”商标右边的三个读取键(上下执行)来读取数据，无论如何操作不会对主机产生影响。4.显示参数详尽,各种参数及故障状态均可经LCD显示.显示状态如下： MENU0美国艾迪森不斷電系統MAIN80KVA型號： 1733A機號： 01I ：220 /380V50HzO：220 /380V50Hz2000年12月11日星期一08：10AMMENU1SELECT狀態/ 警告/故障參數設定即時數據歷史記錄退出MENU2STATUS整流器ON125%超載WARN逆變器ON備用 市電供電中MENU3REAL整流器數據其他數據TIME備用電源數據DATA輸出數據退出MENU421Y03MHIST1999032909：32直流過壓關機DATA1999122922：15旁路開啟關機2000032915：47市電異常MENU5PARA逆變器ON/OFF日期時間SET蜂鳴器ON/OFF1234電池均充退出MENU6RECT整流器頻率400HZDATAR-N=VacS-N=VacT-N=VacMENU7O/P輸出頻率400HZDATA負載 R =%負載S =%負載T =%R-N=VacS-N=VacT-N=VacMENU8OTHER環境溫度DATA直流電壓Vdc充電電流AMENU9RES備用電源頻率HZDATAR-N=VacS-N=VacT-N=VacMENU10BOOST自動均充(每月)24CHARGE自動均充(低電池)24SET充電電流低退出MENU11DATE年2000小時22TIME月10分鐘35SET日30星期星期一退出MENU12OTHER型號： 1733ASET機號： 01退出e2：监控面板以上标号说明如下：A：LCD液晶监视器 见e1B：运行状态LED指示24个LED表示UPS目前的运行状况，可以提供给使用者最新的讯息。当有不正常情况发生，这些LED就会亮起。这24种状态如下 INVERTER ON逆变器运转中 INVERTER SS备用电源静态开关切断，逆变器静态开关激活，输出负载由逆变器供应。 SHORT CIRCUITUPS输出短路。 FUSE/OVER TEMP SD保险丝断掉或温度太高，导致逆变器锁机。 INVERTER FALL SHU TDOWN逆变器输出电压异常，导致逆变器锁机。 BYPASS ON SHUT DOWN当逆变器执行中，旁路无熔丝开关激活，导致逆变器锁机。 HIGH DC SHUT DOWN当逆变器执行中，直流电压太高，导致逆变器锁机。 OVERLOAD SHUT DOWN输出负载超过逆变器额定范围，导致逆变器锁机，减少一些负载，经过7秒后UPS重新激活。 70%LOAD-UPS连接超过70%额定负载。 110%LOAD-UPS连接超过110%额定负载。 125%LOAD-UPS连接超过125%额定负载。 150%LOAD-UPS连接超过150%额定负载。 RESERVE AC FALL交流备用电源电压超过范围。 RESERVE FREQ FALL交流备用电源频率超过范围。 BATTERY LOW直流电源（或电池）电压过低，已经接近低电池锁机。 BATTERY LOW SHUT DOWN直流电源（或电池）电压，低于逆变器可接受的直流电压，导致逆变器锁机。 RECT AC FALL整流器交流输入电压超过范围。 ROTATION ERROR整流器交流输入相序不正确。 RECTIFIER SHUT DOWN直流电源太高（超过295VDC），导致整流器锁机，当异常状况排除，30秒后自动激活。 HIGH DC直流电压超过285VDC，UPS限压功能激活，电压不会再往上升。(21) BOST CHARGE电池均充电。(22) BATTERY TEST电池自动测试。(23) EMERGENT STOP紧急停止开关突然激活，导致逆变器锁机。(24) DATA LINELED闪烁，表示通讯接口在传送资料或接收讯息。C警告LED当有不正常情形发生时警告LED将亮着，使用者可以清楚看见LED所表示的错误讯息。当回复到正常状态LED就会熄灭。各个LED所表示如下 RECT AC FALL整流器交流输入不正常，因为交流电源大小超过范围或相序错误，导致整流器锁机。 RESERVE FALL备用电源交流输入不正常，因为交流电源大小超过范围或频率超过范围。 FUSE/TEMP逆变器保险丝断掉或温度过高。 OVER LOAD输出负载超过110%，125%或150%。 HIGH DC直流电压超过285VDC，LED将会亮起。 BAT LOW直流电压低于180VDC，LED将会亮起。 BAT LOW STOP直流电压低于165VDC，逆变器禁止激活，LED将会亮起。 FALL不正常情况发生，像超载、短路、高直流电压、保险丝烧断温度过高、旁路无熔丝开关开启或突发性停止，导致逆变器锁机。这些LED放置在透明窗口后面，使用者不须打开门板就能清楚的看到灯号显示。f、控制单元控制单元采用冗余设计, 主要控制核心采用双32位DSP控制芯片并联运行，配合软硬件并联双向保护，达到多重保护的作用；若DSP控制芯片宕机时，硬件线路仍可发挥作用，确保负载供电的安全。DSP全数字控制技术处理速度快，控制精度高，抗干扰能力强艾迪森UPS采用TI公司32位DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器作为主控单元,指令周期仅为6.6ns,运算速度比其他UPS采用的UPS快100倍,与普通CPU不同,可通过其外设库中独特的事件管理器模块直接产生高频PWM波对UPS逆变器进行控制,简化了UPS控制电路,大大提高了控制精度和稳定度. 由于采用了全数字控制技术,避免了模拟控制所固有的硬件参数漂移、抗干扰能力弱等缺陷，使产品具有优异的可靠性，系统平均无故障时间MTBF达到国际领先水平。g、输入、输出、旁路隔离变压器UPS输入、输出、旁路经旁路隔离稳压柜完全隔离，彻底解决了杂讯、雷击、接地、零地电压等电网系统问题，确保用电设备的安全。h、隔离二极管 在UPS内部整流器输出端和外部直流蓄电池系统间设置隔离二极管。在任何时候，整流器不会向直流蓄电池供电。隔离二极管采用1+1冗余设计，由两只二极管并联组成，大大提高了整机运行的可靠性。电厂直流系统电压为均衡电压时，也不会造成直流系统驱动逆变器。隔离二极管能长期承受UPS逆变器的满负荷，且有完全的直流短路暂态自保护能力。B、旁路隔离稳压柜AVR SCR系列AVR系统框图 SCR系列AVR技术特点1、 采用32位DSP全数字控制技术,控制精度高，响应速度快；2、 采用SCRs无段式相位控制设计，及组合绕组补偿技术，波形失真小；3、 采用大功率晶闸管，进行适时补偿调节，实现了快速无触点调节。4、 瞬时过载能力强，可适用于多种负载。5、 采用DSP分相控制，具有延时启动功能，可避免瞬间高压破坏；6、 静态式稳压，电压输出精密度高、反应速度极快，没有动态活动组件寿命特长；7、 具突波吸收模块可有效抑制雷击突波；8、 具有“RS232/485” 接口，采用国际标准通讯协议可方便的实现遥控、遥测、遥信等功能；9、 具有多路故障、状态信号干接点输出，可实现远程报警；10、 LCD大屏幕全中文化液晶显示，令操作一目了然（可选择英文）；11、 结构设计合理，滤除噪声能力强，不受其它噪声及突波干扰，故障率低；12、 抗短路及故障自动降压之特殊功能；13、 具三相自动稳压平衡之特殊功能；14、 稳压系统环境适应能力强及运转噪音极低；使用维护简易，适合于长期连续运行之环境。 SCR系列AVR