不间断电源自动充放电可行性分析及自控装置研究

邓 军 甘德顺 陈智勇 舒明聪郑天力刘 川

1.西南油气田分公司重庆气矿开州作业区 重庆405400

2.西南油气田分公司重庆气矿规划计划科 重庆400707

一、概况

1.1 不间断电源简介 不间断电源主要为SCADA自动控制系统作为后备电源使用,用于天然气开采及输送过程中自动监控设备的电源保障,确保在市电故障情况下,天然气生产井站自动监控系统能够正常运行,是天然气安全生产保障的重要元件。

1.2 目前管理存在问题 根据重庆气矿两化融合过程管理实施细则(2019年版)重矿信管〔2019〕2号要求,脱水站、增压站待停产时对蓄电池组进行充放电作业,其余RCC、中心站、有人值守站、无人值守站每季度对蓄电池组进行充放电作业。目前各类蓄电池充放电主要依靠人工方式进行。通过不间断电源历史使用情况记录,不间断电源人工放电存在一些问题。

①不间断电源充放电不及时,对电池组性能造成伤害。井站目前所用不间断UPS电源主要采用后备式电源,在市电正常供电时,市电通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载供电,机内的逆变器处于停机工作状态。其特点是:除了对市电电压的幅度波动有改善外,对市电的频率及串入的电网干扰等不良影响几乎没有任何改善;只有当市电中断或低于170 V 时,蓄电池才通过逆变器,向负载提供稳压、稳频的交流电。UPS电池主要采用阀控式密封铅酸蓄电池,正确对蓄电池组的维护保养,确保合理的放电率、放电深度以及及时对电池充放电,是延长UPS蓄电池组使用寿命的关键,其对使用要求有严格的规定。

②设备完好性无法保障,关键时刻可能无法供电。目前所使用UPS电源电池使用情况缺乏有效监测,存在电池寿命到期时,市电故障导致无法及时有效对井站自控设备提供充足电源,造成生产现场自控设备无法监控。

③周期性充放电执行情况监督难度较大。目前,为了确保记录准确性和及时对电池进行充放电,需要人员原地守候观察,耗时较长。该项工作执行情况监督难度较大。

二、不间断电源自动充放电可行性分析

若开展不间断电源放电测试自动恢复研究,则可大大缩短现场留守时间,减轻相关人员工作量。

1.不间断电源自动充放电控制器件分析及工作原理。不间断电源自动充放电改造,其技术成熟,改造简单,设备采购易得,后期运行维护成本低,其自动充放电设计流程如图1。

图1 不间断电源自动充放电设计流程图

2.不间断电源自动充放电适应性分析。随着UPS电源使用时间的延长,总有部分电池的充放电性能减弱,进入恶化状态,这种变化趋势在后备式UPS电源中尤为突出。因此应定期对每个电池作快速充放电测量,检查电池的蓄电能力和充放电特性,检测出不合格的电池,给予更换,防止不合格电池与合格的蓄电池混合使用,以免影响其它蓄电池的性能。而自动充放电设计可以对UPS电池组使用情况进行及时监控,提供发现故障电池的参考数据;另方面,针对UPS自动放电控制器件适应UPS定期充放电的周期性要求。

三、不间断电源实现自动充放电改造措施

1.自控设备逻辑控制。不间断电源自动充放电设计流程图(图1)所示,当需要对不间断电源电池定期放电时,在时间继电器上设置相应的每月放电时间(放电控制器用于手动对市电关断),使市电关断,不间断电源电池自动逆变放电,当UPS电池放电至设定低电压时,电池电压监测器检测到低电压,并向综合控制器发出电池电压低的信号,此时,工作运行器动作导通综合控制器电路,自动对UPS电池充电,当电池自动充放电系统故障时,手动开旁通电路控制器对自控生产设备系统供电。在电池充放电过程中,放电时间累计器记录电池放电时间、放电次数,并将数据留存在储存器中作为历史放电时间记录。

四、不间断电源自动充放电效果

在维持人工恢复的情况下,每季度完成作业区86套不间断电源测试需要车辆行驶3180公里,单人人工耗时344小时,按照正常工作8小时/天、一组3人计算,一年共需要劳动时间:

344小时÷8小时/天×4×3=13天×12=516天/人

不间断电源安装上放电自动恢复装置后,预计每年可减少人工劳动516天/人。

(2)直接经济花费:

每季度差旅补贴=驾驶员安全公里数补贴+(出差补贴/天)×出差天数×人员数量

=车辆行驶公里数×0.25元+60×出差天数×人员数量

=3180公里×0.25元+60元×15天×3人=2700元

每季度车辆费用=车辆燃油费+车辆损耗折旧费

=车辆行驶公里数×0.01×(16公升/100公里×7.5 元/公升+15元/100公里)

=3180公里×0.01×(16×7.5 +15)=4293元

每年直接经济花费=4×(每季度差旅补贴+每季度车辆费用)

4×(2700元+4293元)=27972元

1.减轻劳动强度,利于制度执行。大幅减少人员在现场等待时间,减轻人员劳动强度,更有利于制度精准执行,保障不间断电源的定期维护和设备完好性,提高不间断电源可靠性。

2.经济效率

(1)人工劳动时间:

五、结论

①该装置改造后能准确、可靠的完成UPS电源自动充放电,杜绝了人工操作的一些问题及失误,从而保障自控设备的正常运行。

②设备性能测试及时性得到改善

③每年预计节约成本2.79万元