本发明涉及电力系统自动化运行控制技术领域，特别涉及一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统。
背景技术：
ups(uninterruptiblepowersupply)是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备。其主要作用是通过ups系统，对计算机网络系统或其他电力、电子设备提供稳定、持续、不间断的电力供应设备。随着信息技术、计算机技术等各个先进技术的迅猛发展，人类对供电系统的可靠性要求、对电能质量的要求也越来越高，尤其是计算机、医疗及行政等方面。电网电压和频率的不稳定，供电的瞬时或长期中断都会造成设备的运行中断、数据丢失甚至硬件损坏，导致系统瘫痪而造成重大损失。解决供电电源的最好方法是使用ups。当市电正常输入时，ups电源将市电稳压后供给负载使用，并给ups内部的蓄电池组充电；当市电出现中断时，ups检测到这一信号，立即投入使用，即ups内部的蓄电池组通过逆变器将直流转化为正弦交流供给负载。目前，在ups的设计和制造中，由于采用了智能监控和igbt(绝缘栅级晶体管)模块等高新技术，使得ups的故障率大为降低，大中型ups的平均无故障工作时间(mtbf)已经达到20万-25万小时，所以，单从ups设备本身来看，其可靠性是很高的。但单台电源供电时有着固有的缺陷，一旦发生故障则可能导致系统瘫痪，造成不可估量的损失。
在目前的不间断电源系统中，常常采用逆变电源并联技术来提高ups供电系统运行的可靠性和扩大供电容量的技术手段，此时各ups输出电压的相位、频率、幅值必须要保持一致，且ups并联系统中的各ups之间必须处于均分负载电压的状态，否则将在系统中的各ups之间产生环流；各ups之间必须连接同步通讯线，一旦同步线出现故障或中断，整个ups装置就会失步，造成逆变回路的烧毁。
技术实现要素：
为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统及控制方法，突破传统ups装置的并联运行方式，对传统一次系统的结构进行调整，并在两台并联运行的ups电源之间接入备自投装置，由此保证该ups电源所供用户的正常用电。在解决不间断电源系统可靠性的同时，兼顾了系统安全稳定运行特性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统，包括第一路交流电源、第二路交流电源、第一电池、第二电池、第一ups、第二ups、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关；还包括备自投装置；
所述的ups电源系统的一次系统的连接结构如下：
第一ups的交流输入端口连接第一路交流电源，直流输入端口连接第一电池；
第二ups的交流输入端口连接第二路交流电源，直流输入端口连接第二电池；
第一ups的输出端连接第一供电母线，第一开关连接在第一ups的输出端和第一供电母线之间，第二ups的输出端连接第二供电母线，第二开关连接在第二ups的输出端和第二供电母线之间，备自投装置连接在第一供电母线与第二供电母线之间；
第二路交流电源还作为第一ups的旁路电源，经由第三开关连接至第一供电母线，第一路交流电源还作为第二ups的旁路电源，经由第四开关连接至第二供电母线；
第一ups的输出端还设有第一电压传感器，第二ups的输出端还设有第二电压传感器。
进一步地，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关为断路器。
进一步地，所述的第一电池、第二电池结构相同，均包括50个24v、20兆瓦时的蓄电池，每5个蓄电池并联后形成10组，然后这10组再串联形成整体的蓄电池组。
进一步地，所述第一ups和第二ups的直流电源端口和交流输入端口也均设有电压传感器。
一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统的切换控制方法，包括如下：
一、当所带总负荷不超过单台ups的设定比例时，备自投装置先投入：
1)当第一电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，备自投装置先投入，若备自投装置不可投入，再闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路；
2)当第二电压传感器无信号输出时，则断开第二开关k2，备自投装置先投入，若备自投装置不可投入，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
3)当第一电压传感器和第一电压传感器均无信号输出时，则断开第一开关k1和第二开关k2，此时投入第三开关k3和第四开关k4较为稳定，将第一ups和第二ups全部旁路，且备自投装置要保持打开的状态，不可闭锁；
二、当所带总负荷超过单台ups的设定比例时，旁路先投入：
1)当第一电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路，若旁路不可投，再投入备自投装置，为了不使负荷超过单机负荷的70％，还要再断开第二开关k2，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
2)当第二电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路，若旁路不可投，再投入备自投装置，为了不使负荷超过单机负荷的70％，还要再断开第二开关k2，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
3)当第一电压传感器和第一电压传感器均无信号输出时，则断开第一开关k1和第二开关k2，此时投入第三开关k3和第四开关k4。将第一ups和第二ups全部旁路，如果第三开关k3和第四开关k4有一个投入不了则：
①若第一ups旁路后有输出，则切断第四开关k4，投入备自投装置；
②若第二ups旁路后有输出，则切断第三开关k3，投入备自投装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明突破传统ups装置的并联运行方式，对传统一次系统的结构进行调整，并在两台并联运行的ups电源之间接入备自投装置，当其中一台ups的市电及直流电池均出现故障时，备自投装置能迅速的投入运行；当故障时所带总负荷不超过单台ups的一定比例时，备自投装置先投入，若故障时总负荷超过单机负荷一定比例时，则先启动旁路供电，当故障ups的旁路无法投入时，再投入备自投装置，同时，将另一路ups旁路，由此保证该ups电源所供用户的正常用电。在解决不间断电源系统可靠性的同时，兼顾了系统安全稳定运行特性。
2)在该电源系统中，交流第一输入源还作为ups2旁路的输入，交流第二输入源作为ups1旁路的输入，从而便形成了一个ups与三个电源点有关的结构，即交流输入1、交流输入2及直流1，同时在两个ups的输出端中接入备自投装置，由此构成备自投装置与动态旁路配合的不间断电源系统，提高了其供电可靠性。
3)该电源系统电池组结构相比此前的电池组的接线更为复杂，如正常的电池组为10个24v电池组成一串的结构，每个电池的容量都会比较大，这样便形成一个大的电池组。而该电源系统的电池组结构是将24v、100兆瓦时的电池拆分成5个20兆瓦时的电池并联在一起，两端电压24v保持不变，此时电池组中的电池数量从原来的10个增加到了50个，在这种情况下，当电池组中的某一电池损坏、内阻增大时，不会影响到整个电池组电压的变化。
附图说明
图1是本发明的ups电源系统的一次系统的连接结构图；
图2是本发明的ups电源系统的二次连接图；
图3是本发明的蓄电池组连接结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统，包括第一路交流电源、第二路交流电源、第一电池、第二电池、第一ups、第二ups、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3、第四开关k4，还包括备自投装置。
所述的ups电源系统的一次系统的连接结构如下：
第一ups的交流输入端口连接第一路交流电源，直流输入端口连接第一电池；
第二ups的交流输入端口连接第二路交流电源，直流输入端口连接第二电池；
第一ups的输出端连接第一供电母线，第一开关k1连接在第一ups的输出端和第一供电母线之间，第二ups的输出端连接第二供电母线，第二开关k2连接在第二ups的输出端和第二供电母线之间，备自投装置连接在第一供电母线与第二供电母线之间；
第二路交流电源还作为第一ups的旁路电源，经由第三开关k3连接至第一供电母线，第一路交流电源还作为第二ups的旁路电源，经由第四开关k4连接至第二供电母线。
所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3、第四开关k4为断路器。
如图3所示，所述的第一电池、第二电池结构相同，均包括50个24v、20兆瓦时的蓄电池，每5个蓄电池并联后形成10组，然后这10组再串联形成整体的蓄电池组。
第一ups的输出端还设有第一电压传感器pt1，第二ups的输出端还设有第二电压传感器pt2。作为第一ups和第二ups的输出监控，用于监控第一ups和第二ups是否故障不输出。
所述第一ups和第二ups的直流电源端口和交流输入端口也均设有电压传感器。
如图2所示，本发明的电源系统二次部分具有采集控制终端的控制调整功能，由中央处理器(plc或工控机)通过第一电压传感器pt1和第二电压传感器pt2采集到的信息进行分析，来决定各个开关的联动情况。本发明的ups电源系统的切换控制方法，包括如下：
一、当所带总负荷不超过单台ups的设定比例(一般为70-80％)时，备自投装置先投入：
3)当第一电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，备自投装置先投入，若备自投装置不可投入，再闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路；
4)当第二电压传感器无信号输出时，则断开第二开关k2，备自投装置先投入，若备自投装置不可投入，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
3)当第一电压传感器和第一电压传感器均无信号输出时，则断开第一开关k1和第二开关k2，此时投入第三开关k3和第四开关k4较为稳定，将第一ups和第二ups全部旁路，且备自投装置要保持打开的状态，不可闭锁；
二、当所带总负荷超过单台ups的设定比例(一般为70-80％)时，旁路先投入：
1)当第一电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路，若旁路不可投，再投入备自投装置，为了不使负荷超过单机负荷的70％，还要再断开第二开关k2，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
2)当第二电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路，若旁路不可投，再投入备自投装置，为了不使负荷超过单机负荷的70％，还要再断开第二开关k2，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
3)当第一电压传感器和第一电压传感器均无信号输出时，则断开第一开关k1和第二开关k2，此时投入第三开关k3和第四开关k4。将第一ups和第二ups全部旁路，如果第三开关k3和第四开关k4有一个投入不了，则：
①若旁路后第一ups有输出、第二ups无输出，则切断第四开关k4，投入备自投装置；
②若旁路后第二ups有输出、第一ups无输出，则切断第三开关k3，投入备自投装置。
本发明的中央处理器还通过第一ups和第二ups的直流电源端口和交流输入端口的电压传感器对各ups内部进行分析，并上报出现问题的ups及其具体模块，如逆变故障、整流故障等等，根据采集终端采集的数字信息及模拟量信息，如电压下降、整流自检信息、故障或位置等信息可反映出来问题的所在。由中央处理服务器对第一ups、第一ups两个终端的数据进行采集，并对采集到的数据进行分析，找出具体故障点并给出安全措施以及最后的处理方法，最终形成决策性信息传送给控制主机。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
技术特征：
1.一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统，其特征在于，包括第一路交流电源、第二路交流电源、第一电池、第二电池、第一ups、第二ups、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关；还包括备自投装置；
所述的ups电源系统的一次系统的连接结构如下：
第一ups的交流输入端口连接第一路交流电源，直流输入端口连接第一电池；
第二ups的交流输入端口连接第二路交流电源，直流输入端口连接第二电池；
第一ups的输出端连接第一供电母线，第一开关连接在第一ups的输出端和第一供电母线之间，第二ups的输出端连接第二供电母线，第二开关连接在第二ups的输出端和第二供电母线之间，备自投装置连接在第一供电母线与第二供电母线之间；
第二路交流电源还作为第一ups的旁路电源，经由第三开关连接至第一供电母线，第一路交流电源还作为第二ups的旁路电源，经由第四开关连接至第二供电母线；
第一ups的输出端还设有第一电压传感器，第二ups的输出端还设有第二电压传感器。
2.根据权利要求1所述的一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关为断路器。
3.根据权利要求1所述的一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统，其特征在于，所述的第一电池、第二电池结构相同，均包括50个24v、20兆瓦时的蓄电池，每5个蓄电池并联后形成10组，然后这10组再串联形成整体的蓄电池组。
4.根据权利要求1所述的一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统，其特征在于，所述第一ups和第二ups的直流电源端口和交流输入端口也均设有电压传感器。
5.权利要求1所述的一种动态旁路及备自投装置配合的ups电源系统的切换控制方法，其特征在于，包括如下：
一、当所带总负荷不超过单台ups的设定比例时，备自投装置先投入：
1)当第一电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，备自投装置先投入，若备自投装置不可投入，再闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路；
2)当第二电压传感器无信号输出时，则断开第二开关k2，备自投装置先投入，若备自投装置不可投入，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
3)当第一电压传感器和第一电压传感器均无信号输出时，则断开第一开关k1和第二开关k2，此时投入第三开关k3和第四开关k4较为稳定，将第一ups和第二ups全部旁路，且备自投装置要保持打开的状态，不可闭锁；
二、当所带总负荷超过单台ups的设定比例时，旁路先投入：
1)当第一电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路，若旁路不可投，再投入备自投装置，为了不使负荷超过单机负荷的70％，还要再断开第二开关k2，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
2)当第二电压传感器无信号输出时，则断开第一开关k1，闭合第三开关k3，由第二交流电源将第一ups旁路，若旁路不可投，再投入备自投装置，为了不使负荷超过单机负荷的70％，还要再断开第二开关k2，再闭合第四开关k4，由第一交流电源将第二ups旁路；
3)当第一电压传感器和第一电压传感器均无信号输出时，则断开第一开关k1和第二开关k2，此时投入第三开关k3和第四开关k4。将第一ups和第二ups全部旁路，如果第三开关k3和第四开关k4有一个投入不了则：
①若第一ups旁路后有输出，则切断第四开关k4，投入备自投装置；
②若第二ups旁路后有输出，则切断第三开关k3，投入备自投装置。
技术总结
一种动态旁路及备自投装置配合的UPS电源系统及控制方法，所述系统包括第一路交流电源、第二路交流电源、第一电池、第二电池、第一UPS、第二UPS、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关；还包括备自投装置；突破传统UPS装置的并联运行方式，对传统一次系统的结构进行调整，并在两台并联运行的UPS电源之间接入备自投装置，由此保证该UPS电源所供用户的正常用电。在解决不间断电源系统可靠性的同时，兼顾了系统安全稳定运行特性。
技术研发人员：王宏图;徐静;李大伟;卢卓群;傅振宇;孙波;张晓明;李和平;王晶晶;孙凯业;孟祥伟;丁保明;乔琳
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司;国家电网有限公司;沈阳工程学院
技术研发日：.11.07
技术公布日：.02.18
