ups电源范文
时间：2023-03-27 00:28:32
导语：如何才能写好一篇ups电源，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1、ups也叫不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。ups电源分为三种，即在线式，后备式，线上交错式。
2、在线式ups工作原理，当在线式UPS在电网供电正常时，电网输入的电压经过噪声滤波器去除电网中的高频干扰，可以得到纯净的交流电，进入整流器进行整流和滤波，并将交流电转换为平滑直流电，之后分为两路，一路进入充电器对蓄电池充电，另一路供给逆变器，然而逆变器又将直流电转换成220V，50Hz的交流电供负载使用。当发生市电中断时，交流电的输入已被切断，整流器不再工作，这时蓄电池放电把能量输送到逆变器，再由逆变器把直流电变成交流电，供负载使用。所以，对负载来说，尽管市电已不复存在，但此时负载并未因市电中断而停运，仍可以正常运行。
3、后备式ups工作原理，当电网供电正常时，一路市电通过整流器对蓄电池进行充电，而另一路市电通过自动稳压器初步稳压、吸收部分电网干扰后，再由旁路转换开关直接给负载供电。这时，蓄电池处在充电状态，直到蓄电池充满而转入浮充状态。UPS相当于一台稳压性能较差的稳压器，只是对市电电压幅度波动有所改善，对电网上出现的频率不稳、波形畸变等“电污染”不作任何调整。当电网电压或电网频率超出UPS的输入范围时，即在非正常的情况下，交流电的输入己被切断，充电器停止工作，蓄电池进行放电，在控制电路的控制下逆变器开始工作，使逆变器产生220V、50Hz的交流电，此时UPS供电系统转换为由逆变器继续向负载供电。后备式UPS的逆变器总是处于后备供电状态。
4、线上交错式ups工作原理，市电正常时直接由市电向负载供电，当市电偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出，当市电异常或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是：有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小等特点，但同样存在切换时间，但和一般后备UPS相比，这种机型保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波。
（来源：文章屋网 ）
篇2
关键词：UPS原理；注意事项；使用；维护
广播电视行业对电源都有较高要求， 因此系统必须配备符合要求的、健康的U PS 电源， 保持供电系统的不间断供电非常重要。如何提高机房的供电质量， 最大限度的防止因电源原因造成的停机事故， 已成为保障广播电视节目能否安全优质播出的重要因素。
UPS电源是卫星地面站保持供电系统不间断供电的重要设备，确保机房供电的持续性，以防断电而造成电视节目的不正常播出。因此，要求智能化程度高，储能器材都采用免维护蓄电池，也是因为这样，往往忽略了对UPS电源维护与检修。这是很危险的，一旦出现故障，整个工作系统将瘫痪。以下介绍UPS工作原理电路结构和使用注意事项及日常维护要求。
1 UPS电路结构工作原理
该在线式UPS主要由EMI滤波器、旁路电路、AC/DC转换器、DC/AC逆变器、电池充电器、DC/DC转换器、控制和检测电路等组成，并配备了智慧型监控软件。当UPS开机时，电源电压经EMI滤波器分二路输出：一路送至AC/DC转换器变成直流电，再送至半桥式DC/AC逆变器呈交流输出；另一路作为旁通路径。靠近输出端的旁路开关可选择旁通路径输出或逆变输出。若一切正常，旁路开关会选择逆变输出，此种输出称为在线式输出。
2 断电故障发生时UPS的动作过程
当输入的市电中断时，AC/DC转换器和电池充电器均不动作，DC/DC转换器将电池的电压转换至DC/AC逆变器的输入端，经DC/AC逆变器转为交流输出，这就是所谓的电池供电模式。
图中的辅助电源为所有控制电路供电。由于DC/AC逆变器一直在工作，市电断电时DC/DC转换器能快速启动并接替AC/DC转换器工作，且DC汇流排上挂有储能滤波电容器，使得DC/AC逆变器的输出端，持续稳定地给负载供电，实现零时间转换，对负载而言，不会感到发生断电。
3 维护与故障处理
3.1 运行环境维护
即便UPS电源是在正常工作状态，也要经常观察周边环境，以保持电池最佳的温度，避免太阳光直射或者环境的温度过高。并防尘除尘，每到气候干燥的时节，注意空气的灰粒飞进机内沉积，导致器件散热功能不好。当空气潮湿时，经常观看机子的工作动向，以免失常而报警不准确。
3.2 定期检测
除了对UPS电源常观察，勤除尘外，还时不时检查各个连接线路或者插件之间的连接情况，是否有松动和接触不牢的情况、腐蚀现象、有无壳变形和渗漏、主机设备是否正常等。
对于储能电池，要每年定期做一次放电。放电后，为保证蓄电池处于饱和状态，充电至少达到12 小时。
平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。
3.3 故障处理
当出现故障时，断开手动旁路开关，切至维护位置（使用户不停电），UPS 装置停工作，蓄电池开关合闸，打开装置门进行检查。
当UPS电池系统出现故障时，及时的找出故障原因，要查清主机、电池组、UPS电源系统等。通过进行分析、检测。如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。
当主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。
当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。
4 使用注意事项
4.1 电源开关步骤
开机要按顺序合闸：储能电池开关自动旁路开关输出开关依次置于“ON”。日常开机只需按UPS面板“开”键，约20分钟后，即可使用。
关机的时候先将电脑或其它仪器关闭，让UPS空载运行10分钟，待机内热量排出后，再按面板“关”键。
4.2 电源系统使用
虽然UPS电源主机对环境温度要求不高，但要求室内清洁，少尘。储能蓄电池则对温度要求较高，温度太低，会使储电池容量下降。主机中设置的参数在使用中不能随意改变。
在无外电靠UPS电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关断各负载，等UPS电源系统起动后再开启负载。
UPS电源系统按使用要求功率余量不大，在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。
由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。
对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大，温升越高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。
正确连接好UPS，应将UPS的输入零（N）、相（C）、地（G）与市电的零、相、地对应。
5 结束语
对于UPS的使用，做好维护工作，遵行使用手册，加强运行维护，做好测量工作，这样将延长寿命，避免不必要的故障发生。即便有智能化的设备，但是预防是安全运行的重要保障。维护工作是一门学无止境的工作，是一门科技含量较高工作，让我们一起共同探讨通向更高一层的阶梯。
参考文献
[1]杨广义.UPS电源的使用与维护[J].西部广播电视.2013（06）
[2]刘钧.UPS电源综合故障解决[J].数字通信世界.2011（11）
[3]李考明.UPS电源系统的维护与管理[J].通信电源技术.2011（01）
[4]赵鹤鸣，贺利群，周志信.UPS电源系统故障分析与处理[J].河北企业.2011（09）
篇3
关键词：UPS电源；广播电视播出系统；应用
大数据时代，广播电视行业得到了飞速发展，多数广播电台都采用了非编制作以及硬盘播出系统，硬件设备的数量较多，其对于电压的稳定性有着较高的要求，如果电源稳定性差，电压波动剧烈或者经常突然断电，则很容易造成设备的损坏。对此，需要引入UPS电源系统，满足设备对于电源和供电质量的实际需求。
1UPS电源概述
UPS电源的全称是UninterruptiblePowerSystem，不间断电源，属于一种包含了储能装置以及逆变器的恒压恒频电源，可以为计算机或者网络系统等提供不简单的电力供应。在市电输入正常的情况下，UPS电源主要发挥稳压器的功能，可以保证市电电压的稳定性，防止不稳定电压导致的设备跳断或者损坏，同时也会向电源内部的储能装置充电；如果市电由于故障或者检修而中断，则UPS电源能够将储能装置中的电能通过逆变转换，为负载提供电力供应，确保负载的正常运行[1]。UPS电源的应用，能够有效满足设备对于电源可靠性的要求，对集中供电引发的电网环境恶劣问题进行改善。依照工作原理，可以将UPS电源范围3种不同的类型：一是后备式UPS，这也是最为常用的UPS电源，其本身具备了断电保护、自动稳压等功能，虽然需要10ms左右的转换时间，但是基本不会对设备造成负面影响，在微机、外设以及POS机等领域有着广泛的应用。二是在线式UPS，相比较后备式，在线式UPS的结构更加复杂，不过功能也更加完善，基本上可以对所有的电源问题进行解决，不过，由于本身的成本偏高，在线式UPS一般被应用在对于供电质量要求较为苛刻的环境中，如网络中心、终端服务器等。三是在线互动式UPS，具备滤波功能，抗干扰能力强，而且转换时间仅为4ms，在网络设备以及电力环境相对恶劣的地区有着良好的适用性。
2UPS电源系统的设计
以某广播电视发射台为例，其设置有12套调频广播频道和5套模拟电视频道、8套数字电视频道，对于电源的安全性和可靠性有着相当严格的要求。在对UPS电源系统进行设计时，从实际需求出发，采用了双联路供电回路模式，每一条UPS链路均相互独立，在链路中不存在单节点。链路包括了输入源、UPS机组、蓄电池组、ATS自动切换系统等，引入了两路相互独立的市电来作为主备电源，经ATS自切选择后进入UPS机组，然后通过分配柜分配到设备中。这里的UPS电源选择SymmtraPX48kW模块化电源，支持热插拔，配合高性能蓄电池组，可以保证信号系统30min以上的电力供应。
2.1UPS容量计算
依照负载的性质和容量，选择相应的UPS容量，可以在保证系统正常运行的同时，减少成本投入。首先是对负载容量的估算，然后以此为基础，进行UPS容量的计算，其计算公式为：UPS设计容量=设计负载容量/（UPS主机理想输出效率×UPS输出功率因数）在该案例中，UPS设计容量为31.35kW，参照2+1的冗余模式，总容量为48kW。
2.2ATS设计
ATS表示双电源切换开关，可以在微处理器的控制下，完成两路供电的自动切换。在该案例中，开关选择ABBOTM_C_D的三点式结构，控制器则选择OTM_C_D微型智能控制器，如果检测到电源发生故障，则控制器会发出相应的动作指令，使得开关带负荷切换到备用电源。从安全方面考虑，在ATS中加入了旁路机械连锁开关，这样即使ATS开关出现问题，也可以通过旁路开关实现切换。同时，设置了自动和手动两种操作模式，前者用于ATS的自切，后者则用于UPS电源的检修和维护[3]。
2.3UPS
选择在线式UPS电源，其能够实现对于各类供电的零时间切换，同时具备稳压、稳频的特点，也可以有效抵抗市电的干扰，具备良好的性能。UPS性能可以分为两部分，一是电源本身的稳定度，一般由逆变器输出电路和电压的波动幅值及频偏决定，二是系统的后备时间，通常取决于电池组充放电所需的时间。
3UPS电源系统的管理和维护
对于UPS电源的管理，主要设置了设备监控、环境监控和视频监控三种网络化管理模式，通过分级管理来保证UPS电源的稳定可靠运行。通过网络监控平台，工作人员可以针对机房内部的环境以及电源的运行状态进行实时监控，掌握UPS电源在运行过程中的参数信息，对照标准信息进行分析，一旦发现异常，可以在第一时间发现并处理，从而消除安全隐患[4]。对于UPS电源的维护，需要从多个方面开展工作：一是重视电池选择。在资金条件允许的情况下，应该优先选择质量较高的免维护电池，确保电池具备良好的性能。也可以选择容量较大的UPS电源系统，其不仅可以满足系统扩充的要求，也可以减少运行维护的成本。在没有特殊要求的情况下，UPS电源的检查周期一般在4～6个月，技术人员需要利用专业的仪器设备，对电池的内阻和端电压进行检测，如果发现电池内阻超过80mΩ，或者端电压低于最低临界电压，则需要进行均衡充电或者直接对电池进行更换；二是定期充放电。UPS电源与市电相连接，如果市电的供电质量稳定，稍有停电问题，则蓄电池会长期处于浮充状态，很可能会导致电池化学能与电能转化的活性降低，加速电池老化，也会在一定程度上压缩电池的额使用寿命。针对这个问题，维护人员需要每隔2～3个月，对电池进行完全充放电，但是应该避免出现过度放电的情况，可以根据电池本身的容量以及负载的大小，对放电的时间进行确定；三是做好环境控制。环境温度对于蓄电池使用寿命的影响巨大，通常情况下，电池生产厂家要求蓄电池的最佳运行温度在20℃～25℃之间，如果温度偏高，电池的放电能力会有所提升，但是寿命会大大缩短。相关测试表明，当环境温度在25℃以上时，每升高10℃，电池的使用寿命就会缩短一半。因此，需要在机房内设置相应的空调和通风系统，将温度控制在20℃～25℃之间，以保证电池的使用寿命[5]。
4结论
总而言之，UPS电源可以作为市电的一种补充，为设备提供稳定的电力供应，保证设备的运行安全。在广播电视领域应用UPS电源系统，可以减少突然断电导致的数据丢失以及设备损坏问题，而想要确保UPS电源系统功能的充分发挥，不仅需要做好系统设计工作，还必须重视管理和维护，及时发现系统运行中存在的异常和问题，保证广播电视播出系统的稳定可靠运行。
参考文献
[1]张利.UPS电源在广播电视台制作播出系统中的应用[J].现代营销(学苑版)，2012（1）：265.
[2]孙耀华.浅谈广播电视直播系统UPS电源的使用和维护[J].黑龙江科技信息，2016（14）：25.
[3]关彦军，郭利军.广播电视系统UPS电源的管理与维护[J].卫星电视与宽带多媒体，2013（2）：66-67.
[4]郑斌，同红茹.UPS电源系统的实际应用与安装考虑[J].青海师范大学学报（自科版），2012，28（1）：108-110.
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关键词：UPS电源；电气测试技术；性能
中图分类号：F407文献标识码： A
一、UPS电源电气测试系统工艺流程
UPS 电源电气测试系统是检测已生产好的 UPS 电源是否达到质量要求，是 UPS 电源出厂前的重要工序，它需要能够准确地检测出UPS 电源是否合格。其主要生产流程是：首先将完成生产的 UPS 电源进行检测，检测内容包括市电空载输出电压、直流开机输入电压、直流开机输出电压、市电带载输出电压、整流带载输出电压、机箱内温度、电源逆变输出时直流低警告点以及关机点，并且将检测值与标准值进行比较，若与标准值一致则说明 UPS 合格，将数据记录在 SQL 数据库中；若检测值与标准值不一致，则 UPS 电源不合格，不能出厂，要进行重新生产。在检测时，如果发现存在较大异常，立即断开所有输入。
UPS电源系统作为输入电源和用户负载之间的桥梁，可以使用户负载免受电网异常的干扰，提供安全、稳定的运行。在市电断开后，UPS电源可以将内部电池能量提供给负载，从而继续一段时间的供电。UPS 电源原理框图如图1所示：
图1UPS 原理框图
（1）市电正常供电。此过程中间的整流器正常工作，由主电输入，市电首先在开关闭合的状态下输入，再进入整流器中整流，平整的直流电压则从内部的滤波电容中输出，此时市电分为两路，一路从逆变器通过，一路给内部电池。逆变器将将平整的直流电经过SPWM 变换，后逆变转换，输出滤波，最后由右侧的静态开关转换给用电负载。
（2）电池供电。当市电出现故障时，UPS 内部电池给负载供电，电池存储的电能经过逆变器转换输出平整的直流电压，再经静态开关转换，最终输出符合要求的电压。
（3）旁路供电。当机器关机或者输入市电、输入直流电都出现故障时，转为旁路输入，由备用机给用电负载供电，通过旁路开关切换到旁路供电状态。
（4）手动维修旁路状态。手动维修状态要保证 UPS 电源内部的主电路上没有电池输入，才能开始维修。第一步要使 UPS 电源工作在自动旁路状态，第二步闭合手动维修旁路的开关，且断开旁路开关和右侧的输出开关。
本系统根据某 UPS 电源生产厂家的 UPS 电源电气测试要求，流程图如图2所示。在检测过程中，首先根据电源的型号确定测试参数，然后进行检测，并将检测的值与标准值进行比较，如果与标准值一致，则将该数据记录至SQL数据库。检测部分包括市电空载输出电压、直流开机输入电压、直流开机输出电压、市电带载输出电压、整流带载输出电压、机箱内温度、电源逆变输出时低警告点电压以及保护点电压等。记录的数据放在 SQL 数据库中，以备查看。
图2 测试流程图
二、UPS电源电气测试技术与方法
在熟悉 UPS 电源电气参数检测原理的情况下，才可以提出合理的测试方案，准确而又高效地对 UPS 电气性能进行测试。测试的方法包括给出开始测试信号，系统启动开关动作，市电输入开关动作，检测输出电压，……，最后对检测的指标分析比对，如图3所示。
图3 测试方法
本系统主要功能是实现 UPS 电源的电气性能参数测试，主要包括市电空载测试，整流及逆变测试，市电带载测试，机内温度检测，直流电源开机测试。本系统对于要测量的参数所使用的方法具体如下所示：
(一)市电空载测试
在接线排主电输入位置接入市电，闭合输入市电开关，按显示面板上的开机键，将功率表打在电压档，正极接接线排的主电输入位置，负极接在参考零电位，延时 3S 后测量输入市电电压。闭合输出电压开关，将功率表打在电压档，负极接到参考零电位，正极接接线排的输出电压位置，延时 3S 测得电压为市电空载输出电压。
(二)市电带载测试
接上模拟负载，闭合主电开关。加上 50%的负载，即闭合 50%负载开关，延时 3S 后打开控制输出电压开关，将功率表打在电压档，正极接接线排的输出电压位置，负极接在参考零电位，测量的电压为市电 50%负载输出电压。然后改变模拟负载箱负载的大小，用功率表测量不同负载的输出电压。在测试过程中负载分为 50%、100%、110%、125%。
(三)整流及逆变测试
在市电掉电后，UPS 内部的电池可以对用电负载进行供电。此时内部电池逆变供电，将功率表调到直流电压档位，检测整流时输出的电压值。改变模拟负载箱负载的大小（分别为负载总容量的 50%、100%、110%、125%），延时 3S 后用功率表检测输出电压的大小。在内部电池逆变供电的过程中，若电池电压降至低报警点时，UPS 电压会报警，检测此时的电压为低警告点电压；若内部电池继续供电，则 UPS 会自行关机，记录此时的电池电压为保护点电压。
(四)机内温度的检测
UPS 电源在运行过程中机箱内温度是一个重要的参数，只有机箱内温度在一个范围内才能使 UPS 电源正常安全地运行。为了检测机箱内温度，在机内安装一个温度传感器，检测温度是否正常（满载及超载情况下温度不超过 90°C），而温度达到 50°C 左右时机箱内的风机才开始转动。
(五)直流电源开机测试
用外部直流电源对 UPS 电源进行供电，调整外部电源的大小，直至 UPS 电源开机，用功率表检测直流开机输入电压大小，在延时一段时间后，同样用功率表检测 UPS 电源输出电压的大小。
三、UPS 电源电气测试系统功能要求
UPS电源电气测试系统主要是用来检验UPS电源产品电气性能是否合格，以免不合格产品的使用给顾客带来损失。按照国家相关规定，在 UPS 电源出厂投入市场之前，必须对其性能进行检测，因而就有了UPS电源电气测试系统。该系统可以对UPS电源电气性能包含的各种参数进行检测（市电空载输出电压、直流开机输入电压、直流开机输出电压、市电带载输出电压、整流带载输出电压、机箱内温度、电源逆变输出时直流低警告点电压以及保护点电压），采集的数据在 S7-1200 中判定是否合格。
收集的数据通过 RS485 串行通信传至 S7-1200 中，经过 S7-1200 对数据进行分析、处理与标准值进行比较，并且将测试数据在工控机监控界面中准确的显示出来。在分析过程中引入层次分析法与关联度分析法相结合的算法，综合分析这些参数，从而判断出 UPS 电源电气性能是否合格，以决定是否投入市场运行。
UPS 电源电气测试系统要实现的功能要求如下所示：
（1）能够对 UPS 电源电气性能进行多种操作：检测直流空载、市电空载、市电满载、市电空载的输出电压等。
（2）在测试系统运行时，能显示检测到的电压、温度等数据。
（3）根据制定好的检测方法控制开关的动作、延时、测试仪表的检测等使系统协调运行。利用 S7-1200 PLC 控制系统，使之实现延时、检测、比对等功能。
（4）通过组态王组态软件监控整个 UPS 电源电气测试过程的检测和综合分析。
（5）对于判定电气性能为合格的产品，将检测数据保存至 SQL 数据库中。
四、系统硬件方案设计
UPS电源电气测试系统分为测试现场与工控机监控两大部分。
在工控机中配备有 S7-1200 编程软件和组态王组态软件，是整个系统的中心部分。其中 S7-1200 与工控机、组态王的通信方式是工业以太网。电气测试现场部分选取西门子S7-1200 作为系统的中心，用于控制现场各种参数的采集和处理，从而实现对电气测试数据的准确分析。
数字量输入模块用于接入 UPS 电源电气测试系统的启停、开关动作的 1/0 输入信号；数字量输出模块用于显示输出UPS电源电气测试的分析结果；模拟量输入模块实现对UPS电源市电空载输出电压、直流开机输入电压、直流开机输出电压、市电带载输出电压、整流带载输出电压、机箱内温度等多点值数据采集。电气测试现场与 PLC 的通信采用的是RS485 串行通信，检测值通过 RS485 传送至 PLC 中。
五、系统软件方案设计
UPS 电源电气测试系统的软件设计包括在 PLC 软件中设计编写程序、监控组态界面的绘制、与数据库的连接三大部分。
PLC 程序设计部分采用 STEP7 Basic V10.5 编程软件，完成 UPS 电源电气测试系统的硬件组态、符号编辑、地址分配、网络通讯设置等，并依据测试系统的设计要求，编写顺序控制模拟量的采集和运用算法综合分析 UPS 电源电气性能程序。
利用组态王组态软件设计监控部分，其优点是在界面中可以显示测试的实时数据，进而确保测试的精确度。此外，还可以对工程加密，确保重要测试数据如输出电压、输入电压等的精确显示、存储和保密。同时将合格的测试数据保存至 SQL 数据库中，方便于日后查询测试数据，也为管理人员提供依据。
结语
本文通过分析 UPS 电源整流逆变基本原理，了解 UPS 电源电气测试工艺流程；详细阐述了电气测试的方法。确定了 UPS 电源电气测试系统功能要求，对电气测试主要用 PLC 来采集数据和分析电气性能，并采用组态王软件设计监控界面。
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【关键词】UPS;逆变器;智能化;蓄电池;维护
UPS电源也称不间断电源，能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。它在市电停止供应的时候，能保持一段供电时间，使人们有时间存盘，再从容地关闭机器。
一、UPS电源的工作原理
UPS电源按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。UPS电源现已广泛应用于：工业、通讯、国防、医院、广播电视、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域。
1.在线式
在线式UPS的运作模式为市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，UPS在用电的整个过程是全程介入的。其优点是输出的波型和市电一样是正弦波，而且纯净无杂讯，不受市电不稳定的影响，可供电给电感型负载，例如电风扇，只要在UPS输出功率足够的前题下，可以供电给任何使用市电的设备。
UPS电源一直使其逆变器处于工作状态，通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰;在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS电源不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵很多。这种在线式UPS比较适用于计算机、广电、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。
2.后备式
后备式又称为非在线式不间断电源，它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电，一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务，直到市电恢复正常，UPS只有在市电停电了才会介入供电，不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此后备式UPS也被称为离线式UPS。后备式UPS电源的优点是：运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不过实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。后备式UPS一般只能持续供电几分钟到几十分钟，主要是让您有时间备份数据，并尽快结束手头工作，其价格也较低。对不是太关键的电脑应用，比如个人家庭用户，就可配小功率的后备式UPS。
3.线上交错式
线上交错式又称为线上互动式或在线互动式，基本运作方式和离线式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的切换，延长电池寿命。
这是一种智能化的UPS电源，所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作（即整流工作状态），给电池组充电;在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动式UPS电源的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。这种UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点，但其稳频特性不是十分理想，不适合做常延时的UPS电源。
随着计算机网络结构的扩展，现在在网络中应用的UPS不再
只是单纯的电源设备，而逐步成为整个网络中电源的管理中心，UPS由最初单纯不间断供电已发展到今天的智能化、多功能。新型的UPS本身融合了多种新技术，UPS不仅是提供不间断电源的工具，而且当作为负载的设备在无人值守时，当市电故障后，UPS可以按照事先的约定顺序关机，甚至还可以自动发传呼或E-mail给管理者。现代的UPS与服务器上的软件协同工作，还能实现事件记录、故障告警、UPS参数自动测试分析、调节等多项功能，提供了完全的电源管理解决方案。现在有些UPS甚至可以对环境温度、湿度和烟雾等进行监视。
二、日常维护与修理
1.UPS电源在正常应用情况下，主机的维护操作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。
2.虽说储能电池组现在都采用了免维护电池，但这只是免除从前的测比、配比、定时增加蒸馏水的作业。但外因工作状态对电池的影响并没有转变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的维护修理工作仍是十分重要的，UPS电源系统的大量维修修理工作主要在电池部分。
a.储能电池的作业全副是在浮充状态，在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存留的退步电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电先铲除退步电池后再放。
b.核对性放电，不是首先寻求放出容量的百分之多少，而是要关注发现和处理退步电池，经对退步电池处理后再作核对性放电实验。这样可避免事端，以免放电中退步电池恶化为反极电池。
c.平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参看，对标示电池应定期测量并做好记录。
d.日常维护中需检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动，腐蚀现象、检测连接条压降;电池外观是否完整，有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常。
e.免维护电池要维护，不是什么无稽之谈，应从广义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、细致和规范性，保证设备（包括主机设备）保持良好的运行状况，从而延长应用年限;保证直流母线保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的，也是电池运行规程中包括的内容和运行守则。
3.当UPS电池系统出现故障时，应先查明理由，分清是负载还是UPS电源系统;是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障，显现的故障内容则可能有误。
4.对主机出现击穿，断保险或焚毁器件的故障，定然要查明理由并消除故障后才能从头启动，不然会接连发生等同的故障。
5.当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄露现象的电池时，应即时采用相应的方法还原和修复，对不能还原和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，不然可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要即时更换，以免影响到主机。
篇6
关键字： 风电设备 UPS 国产化 环境条件
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
随着我国风电事业的飞速发展，大量进口风电机组被成套引进、安装和运行，随着使用时间的加长，各种电气元件不断老化，部分设备组件设计因对国内环境条件考虑不够，而造成批量损坏。中国企业往往是没有技术参数，没有供应商信息，所以只能从原设备供应商购买，进口设备运输周期长，往往从订货到拿到组件需要经历两到四个月的时间，关税和运输成本也使这些组件的采购成本大大增加。备件不足，采购周期过长，使设备处于高风险的运行状态。更换过于频繁也影响了设备正常运行，影响了风电机组的可利用率，造成了发电量损失。备件国产化具有供货周期短，售后服务好，价格低等优点[1]。备件国产化工作在各行各业，各设备制造商和业主单位都得到了充分重视。安装了进口机组的风电场，进行部分组件国产化已经成为现实所需，发展所向。本项目位于我国南方近海区域，在运行的风电场中，发现UPS运行一段时间后即无法充电，导致风机停机。打开多个故障的UPS电源，发现电源箱内部部分区域腐蚀严重，尤其在强制送风风扇附近，印刷电路板明显严重锈蚀，部分印刷线路从基板上脱离，甚至断裂。经过仔细分析，我们认为造成UPS故障的主要原因有二，其一，UPS设计对我国南方沿海高湿，高温，高盐雾的使用环境考虑不足，没有采取足够的技术防护措施。其二，强制送风风扇与电路板的相对位置设计不合理，造成灰尘堆积，形成腐蚀，在送风压力的作用下导致印刷线路脱离基板或断裂。
1可能性和必要性
1.1 可能性
首先，虽然国外进口的设备和系统总体性能先进，但其先进的性能是通过充分集成各种软、硬件资源实现的，具体到各项功能都是通过一些基本功能单元实现。随着我国装备制造业及相关产业的飞速发展，我们现有的电气产品一般能够满足或经改进后能够满足这些单元的功能要求。对风电机组来说，整个系统国产化十分困难，但具体到UPS电源，则不存在技术瓶颈，国产和合资品牌的UPS电源技术都能满足风机运行要求。
第二，整个风电机组设备在我国安装运行，我们负责维护和故障处理，根据随机图纸等技术资料、实际使用经验和现场测量，我们可以获得UPS电源组件的功能和技术性能指标。
第三，UPS电源不涉及风机核心技术保密要求，批量损坏会影响整机制造商的可利用率保证和商业信誉，容易取得国产化的技术许可。
第四，我们更了解设备的国内实际使用环境和UPS电源组件损坏的根本原因，可以采取针对性的措施，弥补设计缺陷。
1.2 必要性
首先，风机整机制造商一般在商业合同中需保证整机的可利用率；业主要确保完成年度生产经营目标，也需要保证机组设备的可利用率。组件损坏，将影响风电机组的正常运行，降低可利用率，所以整机制造商必须保证备件充足。但国外品牌的大部件厂商出于各种考虑，一般只允许成套销售，国内用户无法获得其中某个易损组件的供应商信息，只能向原大部件供应商购买。而UPS电源作为风电机组变频器内的一个组件，我们缺乏必要的供应商信息，只能经变频器供应商购买。
第二，采购周期长，数量小，品种多，采购矛盾日益突出。部分备件因其特殊性、专用性，外国厂家形成技术垄断，价格昂贵。对单件或小批量备件，外方经常高价销售，再加上关税和物流附加成本。使组件的实际采购价格远远高出其实际价值[2]。作为备件UPS电源同样面临这些问题。
第三，进口设备产品更新换代比较快，部件制造商不断对自己的产品进行升级，经过一段时间后，某些备件就无法购买，外方也不会提供充分的采购信息。为防止这种情况发生，保证机组的可靠运行，对损坏较频繁的该UPS电源必须国产化。
2UPS电源国产化实践
2.1满足基本功能，实现等效代换
UPS国产化工作的前提是充分了解该UPS电源的技术要求，包括其工作方式、性能指标、容量以及其它功能以及外观和安装要求[3]。了解其功能的渠道主要有：原有技术资料和图纸，产品数据手册，实际测量值。在UPS电源国产化的过程中，我们根据原有组件的随机产品说明书和现场售后服务技术人员提供的测量数据，确定了UPS电源的基本技术指标为：双变换式，额定容量为2000kVA，备用时间大于等于10分钟（100%负载），基本参数如表1所示：
表1 国产化UPS 电源基本参数表
2.2考虑实际环境，弥补设计缺陷
充分了解实际运行中出现的问题，解决原有设计中存在的不足，是国产化工作的重要环节。进口设备，由于设计者的工作经验、设计理念和设计目标不同，往往在国内实际运行环境中会出现各种不适应。根据售后服务部门反馈的信息和故障原因分析，认为该UPS原有设计对我国近海环境考虑不足，IP防护等级低，风道设计不合理，针对这些设计缺陷，考虑我们采取了提高防护等级到IP54以上、在进风口加过滤棉、改进冷却风道、使用绝缘漆对电路板表面进行防腐处理等技术措施[4]。
2.3 充分调查市场，尽量选用成熟产品
UPS电源国产化工作不需要从零做起，在明确实际功能和使用环境后，首先要从市场上已经批量生产的现有产品中选型，如果某些功能需要补充，可以联系制造商添加或改进。这样既能保证产品性能和质量，也能提高国产化的进度。通过充分的调查后，我们选择了三个UPS供应商的系列产品，根据各供应商提供的产品技术手册，各系列产品主要电气特性如表2所示，基本满足我们的基本性能要求。同时我们要求供应商在耐候性、电气接口和外形尺寸方面进行了专门设计处理，以满足我们的实际安装条件和使用环境要求。
品牌
表2国内三个系列生产的UPS选型参数比较表
2.4重视外形尺寸和电气接口
电气组件国产化对外形尺寸要求非常严格。主要体现在：原有组件外形尺寸是设计时根据空间布局和安装方式优化过的，从功能和外观上都是经设计师精心设计的，要国产化某组件，首先要考虑的就是空间问题，必须能装的下，安装后整体外观上要和谐统一，否则用户是无法接受的。功能相同的组件往往因外形尺寸不合适被用户一票否决。在充分了解UPS的安装方式和可用空间后，我们可以确定UPS的基本外形尺寸和允许的尺寸偏差。
电气接口也十分重要，直接影响到国产化的系统成本和难易程度，最好能找到与原产品具有相同或相近电气接口的产品进行国产化，否则，牵一发而动全身，因电气接口不同，改变布线，端子形式和连接顺序等都会给国产化工作带来很多麻烦，影响系统性能的实现，甚至关乎国产化工作的成败。为此，我们要求供应商按照原来使用的UPS电气和控制接口形式提品。这使电气连接方便，更换备件容易。
2.5充分进行现场试验
为了确保国产化后的UPS能用，耐用，我们制定了严格的进货检验方案和性能试验方案。进货检验主要进行外形尺寸、颜色、外观以及合格证、备件等常规检查；性能试验主要包括线下模拟试验，在线空载试验以及带载试验等[5]，主要试验项目依据《GB/T 7260.3-2003不间断电源设备（UPS) 第3部分：确定性能的方法和试验要求以及相关风机技术要求》，测试通过后，样机安装到风机上试用考核，经过为期六个月的可靠性测试，测试期间定期安排专人进行监控和记录。由于前期准备充分，在模拟试验和上电试验中多次沟通和修改设计，所选国产产品在上机试用考核期间未发生任何异常。从样机安装运行至今，一年多时间，国产化后的UPS电源运行正常，打开机箱后未见明显腐蚀。实践证明国产化后的UPS电源弥补了原设计缺陷，满足了风机的使用要求和可靠性要求。
3结语
UPS电源在国产化后，除了满足原产品的功能、电气接口，安装位置及尺寸等要求外还采取了专门技术措施，增强了防腐性能，弥补了原UPS的设计缺陷。采购周期也从原来的两个月以上，降到15天左右，采购成本从17000元降低6000元左右，效益明显，因此国产化工作十分重要，也十分必要。UPS国产化过程中，在保证设备安全运行的前提下，充分考虑了经济因素，达到了满足基本功能需求，降低成本，缩短采购周期，弥补设计缺陷，提高产品质量的国产化初衷。
参考文献：
[1] 刘岗，孙承国，进口设备备件国产化应用[J]，设备管理与维修，2002年，第S1期，84-87。
[2] 马慧妹，王烨华，酒钢碳钢薄板厂进口设备备件国产化工作实践[J]，山西冶金，2013.10 第145期，72-74。
[3] 张星海，司德亮，变电站UPS的选择及其配电方式探讨[J]，黑龙江电力，2009.10 第5期，359-361。
篇7
[关键词]UPS 分类与特点 选择 工作原理 安装与使用
中图分类号:U284.77文献标识码:A
[引言]电源从它的发源地电厂出来,通过电网、变电站、输电线路、配电,直至各个用电终端,有如人体的血液,发自心脏,通向人体的各个器官、肢体直至各个角落。数字电力,无疑为发电厂的建设、生产、管理和运行提供了现代化的手段,而数字电力的基础仍然是它的动力――电源。目前不间断电源(UPS)在各行各业都得到了广泛的应用,对如何合理使用及维护,减少故障、延长其使用寿命,结合我在工作实际中的具体做法和积累的经验技巧,作一简单介绍。
一、UPS电源的分类与特点
不间断电源UPS(UninterruptiblePowerSystem),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不间断电源。
UPS电源种类很多,一般为静态变换式,分为后备式、在线式、在线互动式三大类,最常用的是在线式UPS。在线式UPS电源有市电输入时以“交流电一整流一逆变器”方式向负载供电,同时向机内电池充电;当市电中断时,即以“蓄电池逆变器”逆变转换的方极方式向负载提供220V交流电源。其特点是真正实现了对负载的无干扰稳压供电,由市电供电到蓄电池供电零时间切换,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS效率、功率因数、转换时间、输出电压、频率范围等都是表征UPS性能的重要参数。总的来说,在线式UPS几乎可以解决所有的常见电力问题。
二、UPS电源使用的必要性
公共电网中一些较大的感性、容性、开关电源等负载会造成电网电压波形畸变或频率漂移,恶化电网的供电品质,意外的自然和人为事故,如地震、雷击、输变电系统断路或短路,也会影响负载的正常工作。据测试,电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有电涌、高压尖脉冲、暂态过电压、电压下陷、电线噪声、频率偏移、断电等等。
计算机对电源的要求较高,尤其是内存,如果非正常断电,内存中的信息来不及保存到硬盘等存储设备上,会造成信息丢失或变得不完整而失去价值,浪费大量的工作精力和时间,甚至造成巨大的经济损失,像UNIX这样的操作系统,如内存中的系统信息没有回写到硬盘上,还可能造成系统崩溃。电脑中硬盘虽是磁存储介质,不因断电而损失信息,但突然的电力故障会使正在进行读写工作的硬盘物理磁头损坏,或者系统文件在维护文件系统时,造成文件分配表错误,而造成整个硬盘数据丢失。现存的操作系统大都设置虚拟内存,由于突然的断电,使系统来不及取消虚拟内存,从而造成硬盘中的“信息碎片”,不仅浪费了硬盘存储空间,还会导致机器运行缓慢。
电脑电源是一种整流电源,过高的电压可能会造成整流器烧毁。电压尖脉冲和管态过电压以及电源杂讯等干扰都可能通过整流器进入主机板,影响机器的正常工作,甚至烧毁主机线路。随着计算机和网络的广泛应用,安全可靠的电源已是计算机管理人员必须认真面对的重要问题。
三、UPS的选择
不是所有的电器设备都需要使用UPS,在选择UPS时,主要应考虑负载大小、负载的特性及重要程度以及放电时间。
(一)负载的特性。电脑及其设备多为带容性的整流性负载,启动时都有冲击电流,即使是在正常运行时,其电流的峰值也有其有效值的23倍,因此在选用UPS时应考虑到这一特性,给UPS留一定的余量。
(二)负载大小与UPS容量计算。电脑设备负载功率因数在0.65――0.7之间,可将各个负载的额定功率矢量累加求出总功率,UPS容量按以下公式选择:
UPS容量≥负载容量/0.8
即考虑到负载启动的冲击电流,负载容量应为UPS额定容量的80%以下。
(三)放电时间的配置。一般长效型UPS备用时间主要受电池成本、安装空间以及电池回充时问等因素的限制。在电力环境较差,停电较为频繁的地区采用UPS与发电机配合供电的方式。停电时,先由UPS电池供电,如停电时间较长,可以启动备用发电机对UPS继续供电,当市电恢复时再切换到市电供电。
(四)电池供电时间计算。电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。UPS电池供电时间,可先计算出电池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间。
电池放电电流可以按经验公式计算:
放电电流=UPS容量(VA)×功率因数/电池放电平均电压×效率;
如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容置换为实际负载容量即可。
四、UPS的工作原理
(一)AC-DC变换:将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压,供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路,可避免开机时对电网的冲击。
(二)DC-AC逆变电路:采用大功率IGBT模块全桥逆变电路,具有很大的功率富余量,在输出动态范围内输出阻抗特别小,具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术,及快速短路保护技术,使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路,均可安全可靠地工作。
(三)控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SPWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。不间断电源工作原理框图下图所示。
五、UPS的安装
UPS安装质量好坏直接影响到UPS系统今后的长期运行,因此UPS从规划到安装过程都应该规范。主要考虑以下几方面因素:电网情况、负载容量及特性、使用环境、接地情况、配线及开关容量等。
(一)电网情况。主要包括电网电压波动范围、停电频率等已确定UPS备用时间的配备。如有必要可以在UPS前级增设其他保护措施。使用UPS电源时,应务必遵守厂家的产品说明书有关规定,保证所接的火线、零线、地线符合要求,不得随意改变其相互的顺序。
(二)使用环境。UPS电源的使用环境应避免阳光直射,并留有足够的通风空间,利于散热,保证UPS进行维护时,工程人员有一定的施展空问。温度要求为0℃-40℃,湿度要求为10%-90%,周围环境要保持清洁,以减少有害灰尘对UPS内部线路的腐蚀,UPS长延时配置时,电池较重,应考虑地板单位面积承重问题。
(三)接地情况。为了确保电脑系统稳定可靠工作,防止寄生电容耦合干扰,保护设备及人身安全,因此必须要有良好的接地系统,一般接地电阻小于4Ω较为理想。
鸣开关打开。
六、结束语
在UPS的使用过程中注意,再好的设备也有寿命,也会出现各类故障,不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作,预防在任何时候都是安全运行的重要保障。
参考文献
1、徐济仁,陈家松;UPS技术及其发展趋势[J];有线电视技术;2003年11期
篇8
论文摘要:论UPS、直流电源在线维护管理系统的组成及其功能，并提出建议。
UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备，传统的维护管理包括：①日常巡检外观，定期更换电池、滤波电容、风机等易损件，大修时做电池活化等；②改造或采用换代设备，使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高，维护人员工作量大，不易实时掌握设备运行状态和关键数据，设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处，获得良好效益。下面介绍某企业实施实例及注意事项。
一、计算机在线维护管理系统
（一）系统组成
1、总控站（后台）。由监控站、工程维护站、系统接口等构成，运用管理分析软件处理接收的数据并通过Web。工程维护人员登录服务器可查看全厂所有在线设备的运行状态以及完善的历史、实时数据分析统计。
2、现场设备控制站（ES）。根据现场设备需要，可选择监控功能仪或设备运行状态信息彩集仪（EII）。EII通过RS-232/485端口与电能表、电池采集模块、直流屏、UPS等智能设备通信，将监测数据转换为符合通信协议的数据包，接入局域网，传送至主控室服务器。独立完整的ES包括以下部分。
（1）系统主机。由下行串口通道、数据处理器、显示器、上行串口通道组成。下行串口通道通过RS-485总线访问电池电压采集模块，采集数据，管理电压采集模块，数据处理器完成数据解压、数据计算、存储管理，将处理后的数据一部分送往显示器，另一部分由上行串口通道发送至协议处理器，或传给上一层管理系统。
（2）数据采集模块组。可根据用户需要确定采集数据要求及配置相应采集仪器，一般由电池电压采集模块、电流、温度、功率等组成，模块间隔离良好、绝缘性强，可靠性、安全性高。数据采集可分组，每个模块可对一定数量电池进行电压采集，可配备电流、温度传感器，模块间与系统主机一般采用RS-485连接。
（3）协议处理器。具有协议处理程序的接口板，处理各种通信协议。可实现：①将主机发送的电池电压、电流、温度等信息按约定协议编码、打包、发送至远程服务器；②将远程服务器发出的遥控、遥调指令经过解码发给主机，实时控制。
（4）放电模块。可快速测出电池直流内阻，瞬间测试电池性能，大功率放电模块可提供瞬间大电流冲击负荷。
（5）远程服务器。实现局域网内计算机数据通信，通过局域岗远程访问现场的蓄电池监测系统，接收、分析数据，通过Web服务器数据。
3、通信网络。联网现场设备各分站（采集监控站），采用光纤作为数据通信主干线，组成全厂UPS和直流电源在线监控的局域网。
（二）系统主要功能
1、台账管理。集成各站UPS、直流系统、蓄电池信息设备及查询功能。可查询每台UPS、直流设备的每节电池电压、平均电压、整组电压、充放电电流、环境温度等实时、历史数据，以曲线和柱状图方式显示，或生成报表打印。
2、实时分析。对选定时间段内的电池运行状态、历史数据进行分析，当某个蓄电池被放过电，满足一定电流范围和时间（大于设置值）时，系统将对蓄电池进行电池容量评价（容量估算）。
3、报警指示和查询。可对每台UPS、直流电源故障进行报警，提供报警查询，以便及时处理。
4、网络化。系统具有远端通信和遥测、遥信、遥控功能，使远程服务器通过以太网对各站UPS、直流电源、蓄电池监测系统进行实时监控与数据管理。还可根据企业需要，与其他系统联网，采集一些重要设备的信息，实现更多功能。
二、系统应用注意事项
认真查清企业内部UPS和直流电源现状以及企业现有网络规模，根据设备功能和重要性合理配置。
1、确定网络构架方案，即企业是否有必要建立完整网络系统或在现有网络基础上构建，对单个电池组也可实现完整、独立的在线维护管理。
2、以在线管理系统为核心，辅以必要人工测试，可降低管理成本，大站、关键设备直接采用完整系统，小站、单体UPS等经后台机处理形成整体维护管理系统。
3、有些UPS和直流电源已具备多种管理功能，如状态参数、状态记录、报警等，合理配置不仅降低开发成本，还可减少线路过多带来的故障隐患。
4、维护管理系统只进行监视，建议控制指令（如故障处理、切换、活化等）的发出由人工实施。
5、系统建立后，可在有人值守的地方设监视站，由操作人员实现全天候运行状态监视，维修人员要定期查阅管理。
6、要预留接口和协议以便兼容其他系统，系统上层管理也可建在企业已有网站上。
7、建议状态管理系统与过程控制或执行系统分开，注意相互间独立性，不要相互干扰。
篇9
【关键词】UPS；发电机组；谐波危害；频率漂移
1、谐波的产生与危害
谐波的产生是由非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。
谐波的危害很大，由于谐波的频率较高，使导线的趋肤效应加重，因此铜损急剧增加；谐波还会影响表计的计量精度，使精密电子设备会被严重干扰，导致不能正常工作。另外，接于电网中的设备损耗都会增加，温升增加。最后，谐波会造成继电保护机构误动或拒动。
2、UPS产生的谐波对电网及发电机组的危害
在空管系统中，计算机、服务器、雷达等设备对交流电源的要求最高，属于特别重要的一级负荷。因此，大功率UPS得以大面积的广泛使用，但由于UPS使用的整流器和逆变器等电子开关元件产生的谐波，使 UPS本身成了一个大的电磁发射源，在为所保护的负载提供持续电能的同时，自身又会产生新的电磁干扰。
如上图所示，UPS由市电中吸取的能量不是连续的正弦波，而是断续的。因此，虽然输入交流电压是正弦波，但输入交流电流波形却严重畸变，呈脉冲状，这样势必造成输入功率因数下降并污染电网。
2.1UPS产生的谐波电流对电网的危害
脉冲状的输入电流，含有大量谐波，造成对电网的谐波污染，一方面产生“二次效应”，即电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压也发生畸变，将电网电压由正弦波畸变为非正弦波形；另一方面，会造成电路故障，使变压设备损坏。线路和配电变压器过热；引起电网LC谐振；高次谐波电流流过电网的高压电容，使之过流、过热而爆炸。
2.2UPS产生的谐波电流对发电机组的危害
⑴降低发电机组的带载能力：由于发电机组的输出电压畸变度大（波形失真大），而且额定输出功率有限，其内阻大的问题显得更加突出。用发电机组带非线性负载时，会发生各种不兼容的问题。其原因是非线性负载向发电机组反射大量的高次谐波，其中以5次和11次谐波对发电机组的危害最严重。这些谐波会消耗大量的无功功率，从而使发电机组带载能力下降，输入电压波形畸变增大。
⑵电压震荡：UPS产生的电流谐波分量“倒流”，造成输入电压波形畸变，反馈的电压波动，造成发电机组的输出电压稳定度差，形成震荡。
⑶电流震荡：同样由于电流谐波分量，造成输入电流畸变。在UPS负载稳定的情况下，发电机组输出电流大范围摆动，而且这种摆动无法调整。
3、频率漂移对UPS和发电机组的危害
3.1UPS不能正常工作
⑴在UPS电源中，逆变输出跟踪旁路电源，逆变电源与旁路电源锁相、同步。当旁路电源由发电机组提供时，频率会发生快速变化。当频率变化超出于先设定的极限值时，逆变器频率变化就无法跟上旁路电源的频率变化（在这种情况下切换，可能造成逆变器过流、短路）。
⑵整流器在频率正常时工作，频率漂移时不工作，如此以来，就会造成频繁的放电循环，将大大缩短电池寿命。更严重的后果是将电池电量全部放光，造成输出中断。
3.2增加发电机组机械磨损
频率漂移导致UPS整流器时而工作，时而不工作的频繁切换的状态，加速了机械磨损，甚至损坏机组部件。
4、如何解决UPS与发电机组兼容性
4.1发电机组的选择。不同的励磁方式和适当的匹配功率有助于将发电机组和UPS配合时出现的问题最小化。发电机组的选择可以从以下两方面考虑。
（1）发电机组的输出功率。
发电机组的功率与UPS的功率并不是简单的一对一关系，还必须考虑UPS电池充电所需功率，UPS的整机效率，UPS整流器引起的谐波电流失真等，都需要适当增加发电机组的功率。UPS的整流器对频率漂移更加敏感，这也需要增大发电机功率。所以一般选择发电机功率是UPS功率的2倍以上。
（2）发电机组的励磁工作方式。
发电机组分为自励式和永磁式（PMG）两种。这两种发电机组励磁方式的根本区别是：自励式从发电机组的电枢绕组给调压器AVR同时提供功率和信号源；而永磁式从永磁发电机电枢绕组给调压器AVR提供功率，与同步发电机组电枢绕组的电势波形畸变无关。
因此自励式发电机组的调压器AVR受非线性负载的影响比较明显。但由于现在的发电机组几乎全部采用自励式的励磁方式，所以UPS功率与发电机组功率之比至少为1：（2～2.5），但仍不能排除发电机组不受UPS影响。
4.2UPS的选择。UPS整流方式的不同以及对频率漂移的适应性都是选择UPS的重要技术依据。其中高频PWM整流技术的“绿色环保”UPS，即通常所说的高频UPS。
高频UPS采用的高频PMW整流电路和传统相控式UPS整流电路最大的不同在于，其中输入PMW整流电路和输出SPMW逆变电路均采用IGBT器件，使用IGBT整流技术的整流器利用高频切割脉宽调制电流，达到正弦波式输入电流的目的。
高频UPS主要的技术特性：
（1）具有完美的正弦波输入电流，极大的减少了UPS对电网的谐波污染。如下图所示：
（2）因为输入电压与输入电流同相，使得功率因数近似为PF=1，UPS与电网之间几乎没有无功传递，大幅度减小无功损耗，降低电源系统的容量。
因此可以选择UPS功率与发电机组功率之比为1：1，从而节约能源，降低系统成本。下表是IGBT高频整流与传统相控UPS的技术参数比较：
（3）输入电压范围宽，更适合电网电压剧烈波动。
（4）整流输出直流电压波纹小，可延长续电池寿命。
5、“发电机组+电力稳压器+UPS电源”供电系统是否必要
在民航的空管系统用的UPS供电系统中，为使UPS电源能适应输入电网的电压波动范围大的应用条件，需要在备用发电机与UPS供电系统之间增配电力稳压器。
通过上述分析，知道影响UPS的最大问题是谐波和频率漂移。而处于”串联工作状态”中的电力稳压器不会对输入谐波特性和频率产生任何实质性的影响。而且采用电力稳压器还会产生负面影响。
5.1电力稳压器与UPS的输入电压和输入电流不仅具有非常相似的工作波形和基本相同的输入谐波特性参数。而且，它们的输入电流谐波分量的频谱分布曲线也具有非常相似的变化规律。对输入电压和电流的波形失真毫无助益。
5.2电力稳压器的使用是为了防止电源电压剧烈波动。从目前来看，电网和发电机组的输出电压相当稳定，而且UPS本身具有稳压功能，适应输入电压范围相当大（一般为±10%）；因此电力稳压器的应用无疑为画蛇添足，多此一举。
综上所述，“发电机组+电力稳压器+UPS电源”供电系统不仅毫无必要，还会增加故障点，引起负面影响，增加系统成本。所以，使用“发电机组+UPS电源”就完全可以满足用户需求。
篇10
关键词：UPS系统 设计 维护
一、UPS电源
UPS（Uninterruptible Power System），它主要由整流器、逆变器和蓄电池、静态开关等组成，UPS电源具有良好的稳压功能，当市电电网停电或瞬间断电时，UPS电源能自动将蓄电池储存的直流电逆变为交流电，不间断地继续向负载供电。
（一）UPS电源的分类
按其工作方式一般可分为后备式、在线式和在线互动式几种。
后备式UPS电源，在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，它的特点是：结构简单，体积小，成本较低，但输入电压范围窄，市电正常时无净化电网污染功能，输出电压稳定精度差，转换时间较长，功率等级通常在0.25-2KVA左右。
在线式UPS电源，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，并同时给蓄电池充电，立即改为由蓄电池逆变器对负载供电，保证负载连续不断地稳定工作。它的特点是：有较宽的输入电压范围，无切换时间，且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高。
在线互动式UPS电源，是一种介于后备式和在线式之间工作方式的UPS电源。它的特点是：有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小等，市电正常时基本无净化电网污染功能。
以下是几种工作方式的UPS的比较：
（二）UPS电源的功能和作用
UPS电源广泛使用在各类通信机房，为通信设备提供电力保障，UPS在通信机房中的作用主要有两个方面：一是提供高可靠性不间断供电；二是对电网的稳压和净化，为通信设备提供高质量的交流供电电源，确保通信设备正常工作。
UPS设备一般应具备四大功能，即不间断供电供电功能、电网稳压和净化功能、电池管理功能、智能监控功能。
二、UPS电源系统的设计
（一）UPS供电方案的设计
通信机房用的UPS电源通常都采用在线式，并且要求有冗余备份，按照结构方式，可分为并机系统和串联系统。
主从串联热备份方式，就是将从机的输出作为主机的旁路输入，从机平常处于热备份、空载状态，全部的负载由主机带载。只有当主机切换到旁路工作时，从机才能进行带载。该方案的优点是：易于安装调试，主要用于中小功率系统，缺点是设备老化程度不同、系统转换可靠度低，不能扩容。
为解决输出单点的问题，可采用双路UPS组成的双母线供电系统，该系统可与服务器等双路冗余电源的设备实现最佳配合，同时又解决了供电线路79%的故障概率问题，最佳的IDC机房的供电方案应该采用双路UPS组成的双母线供电系统。此外，双路UPS组成的双母线UPS供电系统，还能实现系统在线扩容、在线维护等要求。
静态转换开关（STS）是一种固态的、三极、双位的转换开关，是设计用来实现两个同步三相交流电源之间进行不间断（
（二）UPS系统容量的配置
UPS电源容量要根据设备负荷情况确定，合理的UPS电源负载应当是其额定功率的25%～80%，考虑到用户负载启动时的冲击，一般情况下最佳负载容量应为UPS额定容量的70%~80%。如果负载太小，电池不能充分放电，会对电池的维护不利。
不间断电源系统的基本容量可按下式计算：
E≥1.2P
式中：E―不间断电源系统的基本容量（不包含备份不间断电源系统设备）[（kW／kV・A）]；P―电子信息设备的计算负荷[（kW／kV.A）]。
（三）蓄电池容量的配置
蓄电池容量的选择要根据实际负载的大小和所要求的备用时间来决定。最大电流法因其计算方便快速，一般用于大概估算蓄电池的后备时间，但存在一定的误差，恒功率法则相对较准确些，在实际应用中还需考虑环境温度、电池质量、不同品牌间的差异等因素。以下是最大电流法的计算方法：
蓄电池最大放电电流值按下式计算：
Imax=P×cos∮/（η×E临界×K）
式中，Imax――蓄电池最大放电电流；
P――UPS视在功率（VA）；
cos∮――负载功率因数（计算机类负载为0.7左右）；
η――UPS逆变器效率（0.85~0.90）；
E临界――蓄电池组临界放电电压（V）；（12V蓄电池单体的临界放电电压，
对于大电流放电时取10V，对于小电流放电时取10.5V）。
K――电池的放电效率（可取0.95）
计算出蓄电池最大放电电流值后，再根据用户所要求的备用时间，从蓄电池厂家所提供的蓄电池放电特性曲线查出电池组的放电率，按公式式：蓄电池标称容量C（AH）=蓄电池实际最大放电电流Imax（A）/蓄电池放电速率，得出应该配置的蓄电池容量值。
计算出蓄电池的容量后，再根据蓄电池的型号和连接方式，确定电池柜的尺寸数量等。UPS供电系统后备电池组并联组数不宜超过4组，后备时间一般应保证满负荷工作60分钟以上。
（四）配线选择
合理选择配线是很重要的，线径太细，容易发热而引起火灾；线径太粗则会造成浪费，而且施工困难。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/m。考虑到UPS不平衡的问题，UPS输入、输出交流电缆应选用四芯同截面的阻燃铜电缆。
三、UPS电源的维护
UPS的维护工作主要包括对主机、电池、配电系统等的维护。
（一）主机的维护
1、保持机房环境清洁和温度。UPS电源应安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，机房环境应保持清洁，空气中漂浮的灰尘进人UPS后，会对其内部器件造成腐蚀或短路，从而影响UPS的正常工作甚至损坏。
2、定期检查运行参数。定期进行UPS各项功能测试；定期检查电池及配电部分引线及端子的接触情况，检查馈电母线、电缆及软连接头等各连接部位的连接是否可靠，并测量压降和温升；UPS滤波电容使用超过三年应重点维护。
3、定期检查负载情况。当双系统UPS中某套系统出现故障，或者单系统UPS中某台UPS设备出现故障不能正常工作时，其余UPS设备的单机负荷率最大不应超过80％。UPS系统输出端应尽量做到三相平衡，中性线电流（含三次谐波叠加产生的电流）不宜大于相线电流的50％。
（二）蓄电池组的维护
1、正确设置电池充电参数。浮充电压的设置对电池的寿命具有相当的影响，浮充电压应严格按厂家说明书来设定。浮充电压过低，会使电池充电不足和电极硫酸盐化。
2、定期检查、测量电池电压。在线测量各电池端电压，如各单体电池压偏差过大时，要进行均充。充电电流不得大于0.2C10。
3、定期进行电池组带载测试。每半年做一次核对性放电试验，放出额定容量的30～40％，每年一次容量试验，放出额定容量的80%。
4、如果长时间没有停电，应每隔3个月左右关闭市电，让UPS电池对负载放电一次以保持电池的活性。在放电过程中应避免过大或极小电流放电，放电电压不得低于蓄电池的终止电压，避免电池深度放电。
5、及时更换电池。为确保通信设备的安全，阀控式密封蓄电池使用6年以上或容量低于80%额定容量的应进行更换处理。更换电池应整组更换，不同品牌、不同型号、不同生产日期的电池不能混用。
（三）配电设备的维护
配电系统故障是影响UPS供电可靠性的最大因素，因此，必须加强防范，并注意以下几个方面：
1、负载配电柜的零地电压应控制在1V以内。零地电压对通信设备的影响，主要表现在：引起硬件故障，烧毁计算机接口设备；引发控制信号的误动作；影响数据传输质量等。
2、定期巡视，检查各电器元件和部件的温升不得超过规定的温度；检查配电系统继电保护必须配套，避免失配过大导致继电保护失效；检查检查、调整三相电流不平衡度≤25％。
3、及时更换老化设备，防止设备超期使用。UPS主机的使用年限一般为8年，输入输出配电系统的使用年限一般为15年。设备使用到年限时，应对设备的性能进行评估，并作相应的处理。
四、结束语
UPS供电方案的好坏，决定了通信机房内重要负载是否能可靠运行，科学的设计可避免日后在维护中可能遇到的各种问题。只有对UPS电源进行科学的设计、正确地使用、认真地维护，减少其故障率、延长其使用寿命才能真正为通信设备提供有效的保障。
参考文献：