摘要：为了确保铁路火车的可靠运行，需要为铁路用电系统等提供可靠的电源，目前国内大部分铁路系统已经使用UPS为用电设备提供不间断电源，为了实现对UPS运行状况、蓄电池参数、电网质量实时、准确的监测，需要设计一套专门的UPS电源监测系统，本文就是主要介绍基于人机界面和不间断电源UPS、ACR谐波仪表、蓄电池模块设计实现的一套铁路UPS电源监测系统，系统可以实现对UPS的输入参数、输出参数、旁路参数采集显示；蓄电池电压、充放电电流、温度等参数监测；进线回路电压、电流、功率、波峰系数、不平衡度数据显示；逆变输出的逆变器温度、电流、逆变器状态显示，整个系统提高了铁路电网用电质量并保证了电网监测管理水平[1]，具有简明实用优点。
关键词：UPS电源监控；蓄电池监测；人机界面；铁路电网自动监控
0 引言
随着铁路运行规模的不断扩大，为铁路用电设备提供可靠的工作电源，对保障铁路系统的安全运行有着重要意义，UPS能够向负载提供更为稳定的电压，一旦输入电源中断，可在极短的时间内开启自身的储备电源，向负载供电。
随着UPS电源的广泛应用，需要对UPS运行参数及状态进行监测，UPS监测系统成为了UPS供电的重要组成部分，系统主要实现对UPS供电过程中的输入、输出电压、电流、功率、频率、不平衡度、电池容量等参数及输出状态、旁路运行状态、逆变器状态、充放电状态、市电状态、故障状态等实现监测，同时对整个电网系统进行监控、管理及控制，确保了UPS用电设备安全运行，减少人员现场工作量；蓄电池也是UPS供电较为重要的部分，因此需要对蓄电池实时在线监测、管理，蓄电池监测系统就是用来实现对各个电池组电压、电流、温度、电阻等运行参数、蓄电池各项性能状况监控，便于发现蓄电池在运行中的安全隐患，为蓄电池的稳定、可靠运行提供重要保障，整个系统能够实现电网电能质量监测、谐波分析，为铁路用电系统提供可靠、优质的电网电能。
本文以铁路UPS监测管理为例，提出利用触摸屏和UPS电源、谐波表ACR及蓄电池监测模块等研制一套UPS监测系统应用在铁路中，为铁路用电设备提供高质量电网电能并实现实时监测、管理。
1、用户需求
为了实现对铁路UPS运行状况、运行数据集中监控，提高电网电能质量，保证电网监测管理水平，对所设计的UPS监测系统提出以下需求：
实时显示:
UPS：1#UPS、2#UPS电压、电流、有功功率、视在功率、不平衡度等基本参数与逆变输出状态、旁路运行、旁路相序、整流状态等，通过人机界面能够实时观测到UPS运行参数及运行状 况；
逆变输出：逆变器温度、电流状态、逆变器状态、充电器状态显示，实时了解到UPS供电逆变输出时的逆变器运行状态；
蓄电池：蓄电池组总电流、电压、电池充放电状态、电池连接状态、32组电池中每节的电压、温度、内阻参数，用户通过数据显示能清楚的了解到蓄电池工作情况；
进线回路：市电、电流、功率、功率因数、不平衡度、波峰系数、波形因子、谐波棒图实时显示，让用户实时监测到当前电网电能质量；
参数设置:
完成对ACR谐波仪表的电流值、电压值、电压不平衡度、电流不平衡度等参数报警值设置，电网电能参数超过系统设置的限值，自动发生报警指示，保证用电设备能够得到高质量电网电能；
蓄电池组的内阻报警值、温度报警值、高低限电压报警值设置，当发生报警时，在人机界面直观的显示，为蓄电池的稳定、可靠运行提供保障；
故障记录:
主要实现对1#UPS及2#UPS运行过程中出现的电池未连接、无输出等故障进行记录显示，便于用户实时了解到UPS当前运行情况，对出现的故障进行及时处理，保证系统的正常运行。
2、设计方案
该项目基于用户对UPS监测系统的需求，采用昆仑通态触摸屏MCGS TPC7062KX与安科瑞ACR320ELH谐波仪表、伊顿UPS、禾嘉科技蓄电池绝缘监测模块，实现对UPS的输入、输出、旁路电压、电流、功率、频率、不平衡度、电池容量等参数显示；逆变输出的输出状态、旁路运行状态、逆变器状态、充放电状态、市电状态、故障状态等实现监测；蓄电池电压、充放电电流、温度等参数监测；进线回路电压、电流、功率、波峰系数、波形因子、电流系数、不平衡度数据显示，既能保证铁路用电系统的正常运行，又能提高铁路电网电能质量。
对铁路电网智能UPS监测管理系统的设计满足以下所列制造和试验标准：
2.1参考标准
DL/T721-2000 《电网自动化系统远方终端》
JGJ/T 16-92 《建筑电气设计规范》
GB/J63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB/T13729-2002 《远程终端通用技术条件》
GB/50198-2011 《监控系统工程技术规范》
DL/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》
DL/T634-2002 《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T645-2007 《电网质量管理分析》
GB/50198-2011 《监控系统工程技术规范》
DL/T5003-2005 《电力系统调度自动化设计技术规程》
2.2系统结构图
为满足铁路UPS监测系统的统一监控、管理要求，现场UPS、谐波仪表ACR及电池绝缘监测模块等设备通过屏蔽双绞线连接至触摸屏[2]，实现触摸屏对现场数据的采集、实时显示、参数的设置、故障记录，拓扑结构如图1所示。
UPS电源 ACR仪表 蓄电池监测模块
图1 UPS监测系统拓扑结构图
系统总体架构如下图2所示，系统主要包括UPS1、UPS2、ACR320、滤波器、电池监测模块等，在电源正常供电时，系统从电源侧将交流电源直接送到用电设备，同时通过滤波器将电网电源滤波送至UPS供电系统，经过整流器将交流电源变换为直流电供给逆变器，同时给蓄电池组充电，逆变器将直流电变换成交流电，如果出现主输入电源断电，启用UPS供电系统，或整流器出现故障，由蓄电池组逆变转换给负载供电[4]，保证了整个系统的正常运行；在输入电源侧及UPS电源输出侧接入ACR谐波仪表实时监测电网参数、电网质量、谐波数据，进行电网质量及谐波分析，利用触摸屏对UPS电流、电压，蓄电池电流、电压，电网质量、谐波数据实时监测，保证电网电能质量。
图2 系统总体架构图
2.3 主要设备清单
表1 设备清单表
序号
名称
型号、规格
单位
厂家
1
触摸屏
TPC7062KX
只
昆仑通态
2
网络电力仪表
ACR320ELH
只
安科瑞
3
UPS
WP9130I3000T-XL
只
伊顿
4
蓄电池绝缘监测模块
HC-XDC
只
禾嘉科技
5
软件
UPS电源监测软件
套
安科瑞
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