UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不間斷電源,是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接,通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí),UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用,此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器,同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí), UPS 立即將電池的直流電能,通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電,使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過高或電壓過低都能提供保護(hù)。
特點(diǎn)
UPS是針對(duì)中國電網(wǎng)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等對(duì)電源的可靠性要求,克服中、大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中供電所造成的供電電網(wǎng)環(huán)境日益惡劣的問題,以全新的數(shù)字技術(shù)研制出的第三代工頻純?cè)诰€式智能型UPS。直流電源,是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)等。
UPS和直流電源是企業(yè)重要的供電保障設(shè)備,傳統(tǒng)的維護(hù)管理包括:①日常巡檢外觀,定期更換電池、濾波電容、風(fēng)機(jī)等易損件,大修時(shí)做電池活化等;②改造或采用換代設(shè)備,使用高級(jí)工具測(cè)試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高,維護(hù)人員工作量大,不易實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù),設(shè)備事故預(yù)防能力低。實(shí)施在線維護(hù)管理可避免傳統(tǒng)方式的不足之處,獲得良好效益。
UPS的中文意思為“不間斷電源”,是英語“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的縮寫,它可以保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)間以使用戶能夠緊急存盤,使用戶不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。
組成
UPS電源系統(tǒng)由五部分組成:主路、旁路、電池等電源輸入電路,進(jìn)行AC/DC變換的整流器(REC),進(jìn)行DC/AC變換的逆變器(INV),逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器,本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(shí)(該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲(chǔ)能電池來完成,由于整流器對(duì)瞬時(shí)脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流直能的功能外,對(duì)整流器來說就像接了一只大容器電容器,其等效電容量的大小,與儲(chǔ)能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對(duì)脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,也稱
1-1
對(duì)干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成,頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開關(guān),主機(jī)自檢故障后的自動(dòng)旁路開關(guān),檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。
在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí),給負(fù)載供電如圖1-1所示,而且,同時(shí)給儲(chǔ)能電池充電;當(dāng)突發(fā)停電時(shí),UPS電源開始工作,由儲(chǔ)能電池供給負(fù)載所需電源,維持正常的生產(chǎn)(如粗黑→所示);當(dāng)由于生產(chǎn)需要,負(fù)載嚴(yán)重過載時(shí),由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電(如虛線所示)。
工作過程
當(dāng)市電正常為380/220VAC時(shí),直流主回路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸
不間斷電源工作原理框圖1-2
出穩(wěn)定的220V或380V交流電壓,同時(shí)市電經(jīng)整流后對(duì)電池充電。當(dāng)任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí),不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警,并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作,長(zhǎng)鳴告警。不間斷電源還有過載保護(hù)功能,當(dāng)發(fā)生超載(150%負(fù)載)時(shí),跳到旁路狀態(tài),并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載(超過200%額定負(fù)載)時(shí),不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài),此時(shí)前面輸入空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后,只要合上開關(guān),重新開機(jī)即開始恢復(fù)工作。
常用詞匯
避雷器:用來吸收雷擊波的器件,工作原理是,雷擊產(chǎn)生瞬間高電壓進(jìn)入電路,引起避雷器導(dǎo)通吸收雷擊電流,將電路電壓箝位在安全范圍之內(nèi)??勺鰹楸芾灼骷脑卸喾N,如壓敏電阻、放電管等。 注:雷擊電壓是大氣與大地之間的高壓放電,因此,避雷器要有良好的接地才能起作用。
保險(xiǎn)絲:一種過熱熔斷型的小型器件,超載或負(fù)載短路時(shí)引起電流過大會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲,保護(hù)電子設(shè)備不受過電流的傷害,也可避免電子設(shè)備因內(nèi)部故障所引起的嚴(yán)重傷害。因此,每個(gè)保險(xiǎn)絲上皆有額定規(guī)格,當(dāng)電流超過額定規(guī)格時(shí)保險(xiǎn)絲將會(huì)熔斷。
變壓器:利用電磁感應(yīng)原理,由鐵芯和線圈構(gòu)成,可分為一次側(cè)線圈與二次側(cè)線圈兩個(gè)部分,一次側(cè)輸入電壓,二次側(cè)就有感應(yīng)電壓輸出,從而進(jìn)行電能傳遞。二次側(cè)可提供多種電壓輸出,有升壓,降壓功能,因此變壓器在電路中可以滿足多種不同電壓的電力需求。
穩(wěn)壓精度:指輸出端電壓的相對(duì)變化量,為一百分?jǐn)?shù),越小越好。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時(shí),UPS的輸出電壓也會(huì)升高或降低,變化越小說明穩(wěn)壓精度越高。
不間斷電源(UPS[Uninterruptible Power System (or Supply)]):是由電池組、逆變器和其他電路組成,能在電網(wǎng)停電時(shí)提供交流電力的電源設(shè)備。
ups不間斷電源設(shè)備:ups不間斷電源設(shè)備,指不會(huì)因短暫停電中斷、可以一直供應(yīng)高品質(zhì)電源、有效保護(hù)精密儀器的電源設(shè)備。全名Uninterruptible Power System。亦有穩(wěn)定電壓的作用,類似于穩(wěn)壓器。
[1]
異常情況
使用不間斷電源是為了應(yīng)對(duì)電網(wǎng)可能出現(xiàn)的以下情況:
停電(電網(wǎng)停止工作,無電壓輸出)
壓降(亦稱下陷,電壓10%以上,時(shí)間持續(xù)數(shù)秒)
持續(xù)欠壓
持續(xù)過壓
線噪(因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁干擾)
頻率漂移(發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定造成的電網(wǎng)頻率偏差)
開關(guān)瞬態(tài)(亦稱暫態(tài),由電氣設(shè)備開關(guān)或放電造成的電壓偏差,有時(shí)可高達(dá)20000伏,但是持續(xù)時(shí)間極短,僅數(shù)納秒)
諧波(電網(wǎng)中由非線性特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的對(duì)交流電正弦波形的干擾)
針對(duì)以上各種電力問題,有幾種不同解決方式,見下表
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后備式
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在線互動(dòng)式
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純?cè)诰€式
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電涌
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×
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×/△
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○
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高壓突波
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×
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×/△
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○
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暫態(tài)過電壓
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×
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×/△
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○
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電壓下陷
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×
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×/△
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○
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噪聲干擾
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×
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×/△
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○
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頻率飄移
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×
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×/△
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○
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諧波
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×
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×/△
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○
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電壓過低
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×
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×/△
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○
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市電中斷
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○
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○
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○
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○代表有較佳保護(hù)△代表有限或視狀況保護(hù) ×代表沒有保護(hù)
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發(fā)展
飛輪式
在使用電池的時(shí)代之前,不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機(jī)為負(fù)載提供電能供應(yīng),這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動(dòng)機(jī)、飛輪、柴油機(jī)(或汽油機(jī))及發(fā)電機(jī)等組成。在電網(wǎng)供電的情況下,由整流器提供的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn),并且?guī)Оl(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。由于飛輪的慣性作用,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持均衡,此時(shí)不間斷電源起過濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后,飛輪繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,替代原有電網(wǎng)為負(fù)載供電。
由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機(jī)提供電力,會(huì)產(chǎn)生較大的噪音同時(shí)體積也較大,因此被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場(chǎng)合,通常情況下不間斷電源會(huì)使用蓄電池來提供電力。
蓄電池式
自二十世紀(jì)六十年代美國通用電氣公司研究生產(chǎn)不間斷電源以來,不間斷電源一直在被改進(jìn),但是其基本原理沒有重大變化。
現(xiàn)代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成,一端連接電網(wǎng)另一端連接電器負(fù)載。在電網(wǎng)電壓正常的情況下,不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電,在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時(shí)候,不間斷電源將存儲(chǔ)于電池中的電能釋放,供負(fù)載使用。它按工作方式通常分為在線式和后備式(亦稱為離線式)兩種;按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型(用階梯方波來擬合正弦波亦稱PWM技術(shù))等。
ups分類
UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式三大類。
其中,我們最常用的是后備式UPS,它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS最基礎(chǔ)也最重要的功能,雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間,但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而具有價(jià)格便宜,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域。
后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。
后備式正弦波輸出UPS電源:?jiǎn)螜C(jī)輸出可做到0.25KW~2KW,當(dāng)市電在170V~264V間變化時(shí),向用戶提供經(jīng)調(diào)壓器處理的市電;當(dāng)市電超出170V~264V范圍時(shí),才由UPS提供高質(zhì)量的正弦波電源。
后備式方波輸出UPS電源:與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶提供50Hz方波電源。
在線式UPS結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,但性能完善,能解決所有電源問題,如四通PS系列,其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷地輸出純凈正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題;由于需要較大的投資,通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中。
在線互動(dòng)式UPS,同后備式相比較,在線互動(dòng)式具有濾波功能,抗市電干擾能力很強(qiáng),轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,所以能配備服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。
UPS優(yōu)點(diǎn)
不間斷電源的主要優(yōu)點(diǎn),在于它的不間斷供電能力。在市電交流輸入正常時(shí),UPS把交流電整流成直流電,然后再把直流電逆變成穩(wěn)定無雜質(zhì)的交流電,給后級(jí)負(fù)載使用
[2] 。一旦市電交流輸入異常,比如欠壓了或者停電了又或者頻率異常了,那么UPS會(huì)啟用備用能源-蓄電池,UPS的整流電路會(huì)關(guān)斷,相應(yīng)的,會(huì)把蓄電池的直流電逆變成穩(wěn)定無雜質(zhì)的交流電,繼續(xù)給后級(jí)負(fù)載使用。這就是UPS不間斷供電能力的由來。圖1是典型的UPS框圖。
當(dāng)然,UPS的不間斷供電時(shí)間不是無限的,這個(gè)時(shí)間受制于蓄電池自身儲(chǔ)存能量的大小
[2] 。如果發(fā)生交流停電,那么在UPS的蓄電池供電的寶貴時(shí)間內(nèi),您需要做的就是趕緊恢復(fù)交流電,比如啟用備用交流電回路、啟用油機(jī)發(fā)電,實(shí)在不行,就只能緊急存盤,保存勞動(dòng)成果,等待交流電恢復(fù)正常后再繼續(xù)。
應(yīng)用
不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于:礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動(dòng)通訊、太陽能儲(chǔ)存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。
選用原因
電網(wǎng)存在至少九種問題:斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動(dòng)、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾,因此從改善電源質(zhì)量的角度來說給電腦配備一臺(tái)UPS是十分必要的。
另外,精密的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備是不允許電力有間斷的,以服務(wù)器為核心的網(wǎng)絡(luò)中心要配備UPS是不言而喻的,即使是一臺(tái)普通電腦,其使用三個(gè)月以后的數(shù)據(jù)文件等軟件價(jià)值就已經(jīng)超過了硬件價(jià)值,因此為防止數(shù)據(jù)丟失而配備UPS也是十分必須的。
選購
根據(jù)設(shè)備的情況、用電環(huán)境以及想達(dá)到的電源保護(hù)目的,可以選擇適合的UPS;例如對(duì)內(nèi)置開關(guān)電源的小功率設(shè)備一般可選用后備式UPS,在用電環(huán)境較惡劣的地方應(yīng)選用在線互動(dòng)式或在線式UPS,而對(duì)不允許有間斷時(shí)間或時(shí)刻要求正弦波交流電的設(shè)備,就只能選用在線式UPS。
首先要確定您的設(shè)備是多大功率的,一般來講普通PC機(jī)或工控機(jī)的功率在200W左右,蘋果機(jī)在300W左右,服務(wù)器在300W與600W之間,其他設(shè)備的功率數(shù)值可以參考該設(shè)備的說明書。
其次應(yīng)了解UPS的額定功率有兩種表示方法:視在功率(單位VA)與實(shí)際輸出功率(單位W),由于無功功率的存在所以造成了這種差別,兩者的換算關(guān)系為:視在功率*功率因數(shù)=實(shí)際輸出功率
后備式、在線互動(dòng)式的功率因數(shù)在0.5與0.7之間,在線式的功率因數(shù)一般是0.8。
給設(shè)備配UPS時(shí)應(yīng)以UPS的實(shí)際輸出功率為匹配的依據(jù),有些經(jīng)銷商有意或無意會(huì)混淆(VA)與(W)的區(qū)別,這點(diǎn)要提請(qǐng)用戶注意。
根據(jù)使用環(huán)境選擇可以分為工業(yè)級(jí)UPS和商業(yè)級(jí)UPS,工業(yè)級(jí)UPS適應(yīng)于環(huán)境比較惡劣的的地方,商業(yè)級(jí)UPS對(duì)環(huán)境的要求比較高。
UPS通常分為工頻機(jī)和高頻機(jī)兩種。工頻機(jī)由可控硅SCR整流器,IGBT逆變器,旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz,顧名思義叫工頻UPS。
高頻機(jī)通常由IGBT高頻整流器,電池變換器,逆變器和旁路組成,IGBT可以通過控制加在其門極的驅(qū)動(dòng)來控制IGBT的開通與關(guān)斷,IGBT整流器開關(guān)頻率通常在幾K到幾十KHz,甚至高達(dá)上百KHz,相對(duì)于50Hz工頻, 稱之為高頻UPS。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高頻功率器件不斷問世。中小功率段的UPS產(chǎn)品正逐步高頻化,高頻UPS有功率密度大、體積小、重量輕的特點(diǎn)。但在高頻UPS功率段向中大功率過渡推進(jìn)的過程中。高頻拓?fù)銾PS在使用過程中暴露出一些固有缺點(diǎn),并影響到UPS的安全使用和運(yùn)行。
采購要點(diǎn)
一、穩(wěn)定性
因?yàn)閁PS是起保障作用的,因此它自身的穩(wěn)定性更為重中之重。所以,當(dāng)用戶選購UPS產(chǎn)品的時(shí)候,不管是中小型企業(yè)用戶還是其他,首先必須考慮UPS產(chǎn)品的質(zhì)量,產(chǎn)品的質(zhì)量是用戶選用產(chǎn)品的第一要?jiǎng)t,通過質(zhì)量可以決定你會(huì)選擇什么品牌的產(chǎn)品,因?yàn)槲覀冋f品牌之所以稱為品牌,是因?yàn)樗缓芏嗳蓑?yàn)證過、認(rèn)可了,這是第一。
二、后備時(shí)間
后備時(shí)間是很多用戶在購買UPS產(chǎn)品的時(shí)候會(huì)關(guān)注比較多的一個(gè)指標(biāo)。從學(xué)術(shù)角度講,UPS就是停電后繼續(xù)為用戶供電,首先這是一個(gè)物理學(xué),停電供電只是它的功能之一,功能之二則是保證用戶能夠有一個(gè)干凈的電源,保護(hù)用戶的設(shè)備。
三、確定UPS的類型
根據(jù)負(fù)載對(duì)輸出穩(wěn)定度、切換時(shí)間、輸出波形要求來確定是選擇在線式、在線互動(dòng)式、后備式以及正弦波、方波等類型的UPS。
在線式UPS的輸出穩(wěn)定度、瞬間響應(yīng)能力比另外兩種強(qiáng),對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)能力也較強(qiáng)。對(duì)一些較精密的設(shè)備、較重要的設(shè)備要采用在線式UPS。在一些市電波動(dòng)范圍比較大的地區(qū),避免使用互動(dòng)式和后備式。如果要使用發(fā)電機(jī)配短延時(shí)UPS,推薦用在線式UPS。
四、服務(wù)能力
每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)、電力環(huán)境都不相同,電源保護(hù)要求也隨之變化。用戶在使用UPS時(shí)可能遇到種種問題也不盡相同,用戶希望自己購置的是完全適合實(shí)際需求的產(chǎn)品和服務(wù),而且關(guān)心設(shè)備投資的周期、長(zhǎng)期回報(bào)率及投資風(fēng)險(xiǎn)。而現(xiàn)實(shí)是,絕大多數(shù)用戶缺乏這方面的專業(yè)人員,所以,優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體系和主動(dòng)的服務(wù)態(tài)度也成為用戶選購UPS時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素。
五、附件功能
為了提高系統(tǒng)的可靠性,建議采用UPS熱備份系統(tǒng),可以系統(tǒng)串聯(lián)熱備份或并聯(lián)熱備份。小容量的UPS(1 ~2KVA)還可以選用冗余開關(guān)??梢赃x用遠(yuǎn)程監(jiān)控面板,實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)端監(jiān)視和控制UPS工作??梢赃x用監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和UPS之間的智能化管理??梢赃x用網(wǎng)絡(luò)適配器,實(shí)現(xiàn)UPS的網(wǎng)絡(luò)化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地區(qū),可以配用防雷器。還要考慮是否能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的使用和對(duì)外設(shè)進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)橥庠O(shè)越來越來齊全(如打印機(jī)、掃描儀),這部分設(shè)備也同樣需要保護(hù)。是否具備電纜線浪涌保護(hù)和數(shù)據(jù)浪涌保護(hù)?在無人值班時(shí)能否進(jìn)行自動(dòng)的系統(tǒng)關(guān)機(jī)?另外,因?yàn)橛脩羯逃玫淖烂娴腢PS多放在自己的身邊,所以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)風(fēng)格、制造工藝方面也是需要考慮的。
區(qū)別
UPS的"集中式"與"分散式"配備方式有什么區(qū)別
如果需要配UPS的設(shè)備較多,您可以采用"集中式"或"分散式"兩種配備方式;所謂"集中式",就是用一臺(tái)較大功率的UPS負(fù)載所有設(shè)備,如果設(shè)備之間距離較遠(yuǎn),還需要單獨(dú)鋪設(shè)電線,大型數(shù)據(jù)中心、控制中心常采用這種方式,雖然便于管理,但成本較高。
"分散式"配備方式是現(xiàn) 在比較流行的一種配備方式,就是根據(jù)設(shè)備的需要分別配備適合的UPS,譬如對(duì)一個(gè)局域網(wǎng)的電源保護(hù),可以采取給服務(wù)器配備在線式UPS,各個(gè)節(jié)點(diǎn)分別配備后備式UPS的方案,這樣配備的成本較低并且可靠性高。
這兩種供電方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
(1)集中供電方式 便于管理 布線要求高 可靠性低 成本高。
(2)分散供電方式 不便管理 布線要求低 可靠性高 成本低。
相關(guān)因素
現(xiàn) 在的UPS一般都用全密封的免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,電池容量的大小由"安時(shí)數(shù)(AH)"這個(gè)指標(biāo)反映,其含義是按規(guī)定的電流進(jìn)行放電的時(shí)間。相同電壓的電池,安時(shí)數(shù)大的容量大;相同安時(shí)數(shù)的電池,電壓高的容量大,通常以電壓和安時(shí)數(shù)共同表示電池的容量,如12V/17AH、12V/24AH、12V/38AH、12V/65AH、12V/100AH。
后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池,其備用時(shí)間是固定的;在線式與在線互動(dòng)式UPS有內(nèi)置7AH電池的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型,也有外配大容量電池的長(zhǎng)效機(jī)型,用戶可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的備用時(shí)間而確定配備多大容量的電池。
蓄電池是UPS的重要組成部分,占有很大的價(jià)值比重,并且其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到UPS的正常使用,所以應(yīng)慎重選擇有質(zhì)量保證的正牌蓄電池。
注意事項(xiàng)
1)UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好,利于散熱,并保持環(huán)境的清潔。
2)切勿帶感性負(fù)載,如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等,以免造成損壞。
3)UPS的輸出負(fù)載控制在60%左右為最佳,可靠性最高。
4)UPS帶載過輕(如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載)有可能造成電池的深度放電,會(huì)降低電池的使用壽命,應(yīng)盡量避免。
5)適當(dāng)?shù)姆烹?,有助于電池的激活,如長(zhǎng)期不停市電,每隔三個(gè)月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次,這樣可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。
6)對(duì)于多數(shù)小型UPS,上班再開UPS,開機(jī)時(shí)要避免帶載啟動(dòng),下班時(shí)應(yīng)關(guān)閉UPS;對(duì)于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的UPS,由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時(shí)工作的,所以UPS也必須全天候運(yùn)行。
7)UPS放電后應(yīng)及時(shí)充電,避免電池因過度自放電而損壞。
使用技巧
不間斷電源-如何延長(zhǎng)UPS的供電時(shí)間?
延長(zhǎng)不間斷電源系統(tǒng)的供電時(shí)間有兩種方法:
1.外接大容量電池組:可根據(jù)所需供電時(shí)間外接相應(yīng)容量的電池組,但須注意此種方法會(huì)造成電池組充電時(shí)間的相對(duì)增加,另外也會(huì)增加占地面積與維護(hù)成本,故需認(rèn)真評(píng)估。
2.選購容量較大的不間斷電源系統(tǒng):此方法不僅可減少維護(hù)成本,若遇到負(fù)載設(shè)備擴(kuò)充,較大容量的不斷電系統(tǒng)仍可立即運(yùn)作。
UPS電源系統(tǒng)開、關(guān)機(jī)
第一次開機(jī)
(1)按以下順序合閘:儲(chǔ)能電池開關(guān)→自動(dòng)旁路開關(guān)→輸出開關(guān)依次置于“ON"。
(2)按UPS啟動(dòng)面板“開”鍵,UPS電源系統(tǒng)將徐徐啟動(dòng),“逆變”指示燈亮,延時(shí)1分鐘后,“旁路”燈熄滅,UPS轉(zhuǎn)為逆變供電,完成開機(jī)。
經(jīng)空載運(yùn)行約10分鐘后,按照負(fù)載功率由大到小的開機(jī)順序啟動(dòng)負(fù)載。
日常開機(jī)
只需按UPS面板“開”鍵,約20分鐘后,即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)定工作后,方可打開負(fù)載設(shè)備電源開關(guān)(注:手動(dòng)維護(hù)開關(guān)在UPS正常運(yùn)行時(shí),呈“OFF"狀態(tài))。
關(guān)機(jī)
先將電腦或其它儀器關(guān)閉,讓UPS空載運(yùn)行10分鐘,待機(jī)內(nèi)熱量排出后,再按面板“關(guān)”鍵。
使用與維護(hù)
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保持適宜的環(huán)境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環(huán)境溫度,一般電池生產(chǎn)廠家要求的最佳環(huán)境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對(duì)電池放電能力有所提高,但付出的代價(jià)卻是電池的壽命大大縮短。據(jù)試驗(yàn)測(cè)定,環(huán)境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。達(dá)不到規(guī)定的環(huán)境要求,其壽命的長(zhǎng)短就有很大的差異。另外,環(huán)境溫度的提高,會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)活性增強(qiáng),從而產(chǎn)生大量的熱能,又會(huì)反過來促使周圍環(huán)境溫度升高,這種惡性循環(huán),會(huì)加速縮短電池的壽命。
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定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時(shí)均已調(diào)試到額定值,而放電電流的大小是隨著負(fù)載的增大而增加的,使用中應(yīng)合理調(diào)節(jié)負(fù)載,比如控制微機(jī)等電子設(shè)備的使用臺(tái)數(shù)。一般情況下,負(fù)載不宜超過UPS額定負(fù)載的60%。在這個(gè)范圍內(nèi),電池的放電電流就不會(huì)出現(xiàn)過度放電。UPS因長(zhǎng)期與市電相連,在供電質(zhì)量高、很少發(fā)生市電停電的使用環(huán)境中,蓄電池會(huì)長(zhǎng)期處于浮充電狀態(tài),日久就會(huì)導(dǎo)致電池化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2-3個(gè)月應(yīng)完全放電一次,放電時(shí)間可根據(jù)蓄電池的容量和負(fù)載大小確定。一次全負(fù)荷放電完畢后,按規(guī)定再充電8小時(shí)以上。
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利用通訊功能。大多數(shù)大、中型UPS都具備與微機(jī)通訊和程序控制等可操作性能。在微機(jī)上安裝相應(yīng)的軟件,通過串/并口連接UPS,運(yùn)行該程序,就可以利用微機(jī)與UPS進(jìn)行通訊。一般具有信息查詢、參數(shù)設(shè)置、定時(shí)設(shè)定、自動(dòng)關(guān)機(jī)和報(bào)警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負(fù)載利用率、電池容量利用率、機(jī)內(nèi)溫度和市電頻率等信息;通過參數(shù)設(shè)置,可以設(shè)定UPS基本特性、電池可維持時(shí)間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作,大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
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及時(shí)更換廢/壞電池。大中型UPS電源配備的蓄電池?cái)?shù)量,從3只到80只不等,甚至更多。這些單個(gè)的電池通過電路連接構(gòu)成電池組,以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續(xù)不斷的運(yùn)行使用中,因性能和質(zhì)量上的差別,個(gè)別電池性能下降、儲(chǔ)電容量達(dá)不到要求而損壞是難免的。當(dāng)電池組中某個(gè)/些電池出現(xiàn)損壞時(shí),維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)每只電池進(jìn)行檢查測(cè)試,排除損壞的電池。更換新的電池時(shí),應(yīng)該力求購買同廠家同型號(hào)的電池,禁止防酸電池和密封電池、不同規(guī)格的電池混合使用。
日常維護(hù)
故障
在使用不間斷電源系統(tǒng)的過程中,人們往往片面地認(rèn)為蓄電池是免維護(hù)的而不加重視。然而有資料顯示,因蓄電池故障而引起UPS主機(jī)故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見,加強(qiáng)對(duì)UPS電池的正確使用與維護(hù),對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,降低UPS系統(tǒng)故障率,有著越來越重要的意義。除了選配正規(guī)品牌蓄電池以外,應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手正確地使用與維護(hù)蓄電池:
(1)灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣潮濕時(shí)會(huì)引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常,并發(fā)生不準(zhǔn)確告警,大量灰塵也會(huì)造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時(shí),檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。
(2)雖說儲(chǔ)能電池組都采用了免維護(hù)電池,但這只是免除了以往的測(cè)比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒有改變,不正常工作狀態(tài)對(duì)電池造成的影響沒有變,這部分的維護(hù)檢修工作仍是非常重要的,UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。
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儲(chǔ)能電池的工作全部是在浮充狀態(tài),在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電,以達(dá)全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時(shí),應(yīng)停止放電,繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。
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核對(duì)性放電,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池,經(jīng)對(duì)落后電池處理后再作核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故,以免放電中落后電池惡化為反極電池。
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平時(shí)每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池,作為了解全電池組工作情況的參考,對(duì)標(biāo)示電池應(yīng)定期測(cè)量并做好記錄。
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日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有:清潔并檢測(cè)電池兩端電壓、溫度;連接處有無松動(dòng),腐蝕現(xiàn)象、檢測(cè)連接條壓降;電池外觀是否完好,有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機(jī)設(shè)備是否正常。
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免維護(hù)電池要維護(hù),不是什么無稽之談,應(yīng)從廣義的維護(hù)立場(chǎng)出發(fā),做到運(yùn)行、日常管理的周到、細(xì)致和規(guī)范性,保證設(shè)備(包括主機(jī)設(shè)備)保持良好的運(yùn)行狀況,從而延長(zhǎng)使用年限;保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量;保證電池運(yùn)行和人員的安全可靠。這就是電池維護(hù)的目的,也是電池運(yùn)行規(guī)程中包括的內(nèi)容和進(jìn)行規(guī)則。
(3)當(dāng)UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)先查明原因,分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng);是主機(jī)還是電池組。雖說UPS主機(jī)有故障自檢功能,但它對(duì)面而不對(duì)點(diǎn),對(duì)更換配件很方便,但要維修故障點(diǎn),仍需做大量的分析、檢測(cè)工作。另外如自檢部分發(fā)生故障,顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。
(4)對(duì)主機(jī)出現(xiàn)擊穿,斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動(dòng),否則會(huì)接連發(fā)生相同的故障。
(5)當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時(shí),應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù),對(duì)不能恢復(fù)和修復(fù)的要更換,但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起,否則可能會(huì)對(duì)整組電池帶來不利影響。對(duì)壽命已過期的電池組要及時(shí)更換,以免影響到主機(jī)。
決定因素
UPS作為保護(hù)性的電源設(shè)備,它的性能參數(shù)具有重要意義,應(yīng)是我們選購時(shí)的考慮重點(diǎn)。市電電壓輸入范圍寬,則表明對(duì)市電的利用能力強(qiáng)(減少電池放電)。輸出電壓、頻率范圍小,則表明對(duì)市電調(diào)整能力強(qiáng),輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性,而電壓穩(wěn)定度則說明當(dāng)UPS突然由零負(fù)載加到滿負(fù)載時(shí),輸出電壓的穩(wěn)定性。
還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間等都是表征UPS性能的重要參數(shù),決定了對(duì)負(fù)載的保護(hù)能力和對(duì)市電的利用率。性能越好,保護(hù)能力也越強(qiáng),總的來說,離線式UPS對(duì)負(fù)載的保護(hù)最差,在線互動(dòng)式略優(yōu)之,在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當(dāng)然成本也隨著性能的增強(qiáng)而上升。因此用戶在選購UPS時(shí),應(yīng)根據(jù)負(fù)載對(duì)電力的要求程度及負(fù)載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。
購買須知
在購買電池后備系統(tǒng)時(shí),需要知道這些設(shè)備的以下信息:
UPS電池供電的時(shí)間長(zhǎng)短
UPS在使用待機(jī)電源時(shí)是否向服務(wù)器提供警告系統(tǒng)
UPS是否包含可以消除輸入的瞬態(tài)噪聲的電源調(diào)節(jié)功能
電池的壽命和它的性能如何隨時(shí)間而降低
在電池不再能夠提供后備功率時(shí)設(shè)備是否發(fā)出警告
何時(shí)需要替換電池
一般情況下還需要了解要掛接UPS的設(shè)備的電源要求。對(duì)服務(wù)器裝置而言,這可能包括CPU(和其他附加的設(shè)備)、監(jiān)視器、外部路由器、集中器單元和布線中心,設(shè)備的背面提供了有關(guān)這些設(shè)備的電源要求,設(shè)備上的標(biāo)牌列出了各單元使用的功率。UPS具有一個(gè)VA (伏安)額定值,即線路電壓與電流(安培)的乘積。用戶首先需要將要掛接到UPS上的設(shè)備的各個(gè)功率要求加起來,再去購買可以處理這么大負(fù)荷的UPS。先從要掛接的每種設(shè)備背面了解電流額定值,并將它與電壓(通常為120/220V)相乘;然后,將所有設(shè)備的值加起來,再去選擇一個(gè)處理能力比該負(fù)荷高出20%的UPS。
掛接到文件服務(wù)器的UPS通常需要一個(gè)附加電纜,用于在UPS使用后備電源時(shí)警告文件服務(wù)器,服務(wù)器于是將進(jìn)行關(guān)機(jī)程序。請(qǐng)記住查問UPS供應(yīng)商,確保用戶的操作系統(tǒng)可以使用此功能。
某些供應(yīng)商已經(jīng)為他們的電源保護(hù)設(shè)備開發(fā)出某些高級(jí)功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通過一種稱為PowerChute的軟件控制程序?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)管理員提供診斷信息。該軟件安裝在服務(wù)器上并通過電纜與UPS通信,這樣,管理員可以跟蹤電源質(zhì)量、UPS工作溫度、線路頻率、UPS輸出電壓、最大和最小線路功率、電池功率強(qiáng)度、線路電壓和UPS負(fù)荷。
UPS電源蓄電池好壞判別方法如下
蓄電池的好壞判斷有專用的蓄電池測(cè)量?jī)x,但是一般的用戶很少有這種儀器,都只有一只萬用表.下面幾點(diǎn)維修中判斷蓄電池好壞的幾點(diǎn)總結(jié),以供參考。
1、從外觀判斷:觀察外觀有無變形、凸出、漏液、破裂炸開、燒焦、螺絲連接處有無氧化物滲出等。
2、 帶載測(cè)量:若外觀無異常,UPS工作于電池模式下,帶一定量的負(fù)載,若放電時(shí)間明顯短于正常放電時(shí)間,充電8小時(shí)以后,乃不能恢復(fù)正常的備用時(shí)間,判定電池老化。
3、 用萬用表測(cè)量:
A 、電池放電模式下測(cè)量:測(cè)量電池組中各個(gè)電池端電壓,若其中一個(gè)或多個(gè)電池端電壓顯明高于或低于標(biāo)稱電壓(標(biāo)稱電壓12V/節(jié)),判斷電池老化。
B 、 市電模式下測(cè)量:電池組中各個(gè)電池端的充電電壓,若其中一個(gè)或多個(gè)電池的充電電壓顯明高于或低于其他電壓,判定電池老化。
C、 測(cè)電池組的總電壓:電池組總電壓明顯低于標(biāo)稱值(以C1K電池組標(biāo)稱值是36V為例),充電8小時(shí)后乃不能恢復(fù)到正常值,即使恢復(fù)到正常值,放電時(shí)間達(dá)不到正常放電時(shí)間,判定電池老化。
D、電池開機(jī)測(cè)量:UPS不開機(jī),也不要接市電,先用萬用表測(cè)量電池組總電壓,以C1K為例,此時(shí)電壓可能在36V-40V之間,屬于正常值,表筆不要離開,一直盯住萬用表的指示,然后接開機(jī)鍵,若此時(shí)電池總電壓馬上降至30V以下乃至十幾伏,UPS馬上自動(dòng)關(guān)機(jī),關(guān)機(jī)后電壓立即恢復(fù)到原有值。判定電池老化。
UPS為何要同交流穩(wěn)壓電源搭配使用?
因?yàn)橹袊娋W(wǎng)存在的問題是:電網(wǎng)突然停電或來電時(shí)電壓不穩(wěn),忽高忽低,高電壓涌流,瞬態(tài)脈沖電壓過高頻率誤差太大,單用UPS只能解決掉電,而影響存盤使資料丟失,而無法對(duì)電波的雜質(zhì)進(jìn)行過濾。
針對(duì)以上,常用解決的方法是:對(duì)電壓忽高忽低,電流增加或減弱,相位不正確及電網(wǎng)中的雜質(zhì)只能用凈化穩(wěn)壓電源來解決。由于電網(wǎng)突然掉電或瞬態(tài)干擾和頻率誤差較大將影響系統(tǒng)信息的傳導(dǎo)和重要資料被刪除,需要UPS來解決。因而UPS電源要同凈化穩(wěn)壓器一起搭配使用,才能解決電源的質(zhì)量問題,才能符合計(jì)算機(jī)的要求。
發(fā)展特點(diǎn)
(1)高效率、高可靠性
由于IT 設(shè)備不斷增多、用電量加劇、機(jī)房面積緊張、低耗節(jié)能需求等客觀因素的存在,高效率、高可靠性的UPS 技術(shù)倍受關(guān)注。為提高UPS 運(yùn)行效率,高性能電力電子器件不斷被研發(fā)成功并投入實(shí)際應(yīng)用,如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模塊IPM、MOS 控制晶閘管MCT 等,變流技術(shù)也需要隨著電力電子器件而更新。此外,業(yè)界正逐步推廣UPS 內(nèi)部多模塊冗余并聯(lián)運(yùn)行、甚至多臺(tái)UPS 組成的系統(tǒng)冗余運(yùn)行技術(shù),在并聯(lián)運(yùn)行中,當(dāng)單一模塊或單機(jī)發(fā)生故障時(shí),其功能則自動(dòng)轉(zhuǎn)由冗余單元承擔(dān),大大提高了UPS 供電系統(tǒng)的可靠性。
(2)大功率化、模塊化
由于IT 行業(yè)迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量也在以爆炸式的速度持續(xù)增長(zhǎng),隨之而來功率消耗增大。UPS 一方面朝著更大功率的方向發(fā)展,另一方面為應(yīng)對(duì)不間斷電源容量分期擴(kuò)充的需求,產(chǎn)品模塊化已是不可阻擋的趨勢(shì)。更個(gè)性化的用戶需求、更龐大的數(shù)據(jù)中心規(guī)模及更高的維護(hù)成本使得UPS 已不再是單純的不間斷供電設(shè)備,針對(duì)不同行業(yè)領(lǐng)域的全套電源供應(yīng)與管理解決方案才將倍受市場(chǎng)青睞。
行業(yè)內(nèi)針對(duì)模塊化UPS 解決方案基本形成了兩個(gè)方向:一是單機(jī)冗余化,即通過多模塊冗余并聯(lián)構(gòu)成大功率單相或者三相UPS,其可用性指標(biāo)得到了質(zhì)的飛躍;二是全模塊化結(jié)構(gòu),即一個(gè)模塊是一臺(tái)完整的UPS,通過冗余并聯(lián)直接構(gòu)成中等功率UPS,在兼顧可用性指標(biāo)的同時(shí)還具有良好的性價(jià)比。
(3)高頻化
相比傳統(tǒng)的工頻UPS,高頻UPS 采用功率因數(shù)校正和高頻軟開關(guān)技術(shù),省去了工頻電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),因此運(yùn)行效率更高、對(duì)電網(wǎng)的諧波污染及無功消耗極小,完全能夠滿足國內(nèi)外相關(guān)電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。此外,高頻電能變換裝置在減小磁性部件體積和重量、降低制造成本、遏制運(yùn)行噪音、節(jié)能環(huán)保等方面效果顯著,因此越來越受到用戶認(rèn)可。
(4)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化
數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在當(dāng)今信息社會(huì)中愈加明顯。在UPS 產(chǎn)品的研發(fā)和制造過程中采用全數(shù)字化技術(shù)可有效縮小產(chǎn)品體積、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的可靠性及針對(duì)用戶需求的匹配性;而數(shù)字化控制技術(shù)則會(huì)在UPS 系統(tǒng)運(yùn)行過程中準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行信號(hào)采樣、處理、控制(包括電壓電流環(huán)等)、通信等工作,并將各環(huán)節(jié)的控制參數(shù)優(yōu)化統(tǒng)一后發(fā)送給UPS 綜合控制單元,從而使UPS 系統(tǒng)的運(yùn)行更具效率,實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更穩(wěn)定的通信與均流,并獲取優(yōu)良的電磁兼容指標(biāo)。智能化主要貫穿于UPS 系統(tǒng)的控制、檢測(cè)與通信過程中,完全由計(jì)算機(jī)管理。計(jì)算機(jī)及其外設(shè)能自主應(yīng)付一些可預(yù)見的問題,進(jìn)行自動(dòng)處理和調(diào)整,發(fā)出預(yù)警、告警信息等。通信設(shè)施所處環(huán)境日趨復(fù)雜,增大了維護(hù)難度,對(duì)電源設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理提出了新的要求。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)可通過對(duì)UPS 配置與計(jì)算機(jī)互連的軟硬件接口,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)資料的雙重保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程事件記錄和監(jiān)測(cè)控制、故障告警、參數(shù)自動(dòng)測(cè)試分析等功能,使維護(hù)人員更為輕松、安全、高效地通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護(hù)工作。
(5)綠色、節(jié)能、環(huán)保
在世界能源格局變化加劇,國際油價(jià)劇烈震蕩,全球能源供應(yīng)緊張的形勢(shì)下,節(jié)能環(huán)保已成為UPS 廠商進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的指導(dǎo)原則。對(duì)UPS 而言,輸入功率因數(shù)的高低表明其吸收電網(wǎng)有功功率的能力及對(duì)電網(wǎng)影響的程度。降低電源的輸入諧波,不但能改善UPS 對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性,減少給電網(wǎng)帶來的嚴(yán)重污染,也能降低對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。已有許多UPS 廠商推出的產(chǎn)品功率因數(shù)接近1,可最大限度地減少無功功率的消耗。
行業(yè)利害因素
1、有利因素
(1)市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大
UPS 廣泛應(yīng)用于信息、通信、電力、金融、政府、制造業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、公共安全等眾多領(lǐng)域。隨著信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要,我國將進(jìn)一步加大在各行業(yè)特別是信息、通信、電力、金融、政府、制造業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、公共安全等領(lǐng)域的信息化建設(shè)投資,下游領(lǐng)域信息化建設(shè)步伐的加快,必然帶動(dòng)市場(chǎng)對(duì)UPS 的需求。
(2)國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的發(fā)展機(jī)遇
近 年來,發(fā)達(dá)國家和地區(qū)加速向我國進(jìn)行制造業(yè)轉(zhuǎn)移,國際著名廠商如伊頓、施耐德、艾默生、西門子等均在我國投資設(shè)廠。前瞻性較強(qiáng)的本土企業(yè)將充分把握住國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的大好機(jī)遇,學(xué)習(xí)世界前沿技術(shù)和管理理念、引進(jìn)高端人才和先進(jìn)設(shè)備、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、積累經(jīng)驗(yàn),逐步提高國際市場(chǎng)份額。
(3)工業(yè)化、信息化建設(shè)促進(jìn)技術(shù)更新
我國正處于工業(yè)化、信息化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期,眾多行業(yè)領(lǐng)域?qū)PS 的巨大需求量促使廠商們?cè)诟咝А⒐?jié)能、環(huán)保等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,不斷推出新產(chǎn)品,在滿足不同行業(yè)需求、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也推動(dòng)了電力電子技術(shù)的進(jìn)步,激發(fā)了UPS 行業(yè)內(nèi)的良性競(jìng)爭(zhēng)。
(4)產(chǎn)業(yè)政策扶持
電力電子裝置制造業(yè)屬于國家重點(diǎn)扶持的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),近 年來,國家頒布了一系列發(fā)展政策和發(fā)展規(guī)劃以鼓勵(lì)本行業(yè)的發(fā)展,具體情況請(qǐng)參閱本章節(jié)“二、本公司所處行業(yè)的基本情況——(一)行業(yè)主管部門、監(jiān)管體制與主要法律法規(guī)及政策”。
2、不利因素
(1)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱
UPS制造商只有掌握核心技術(shù),并具備自主研發(fā)及創(chuàng)新能力,才能取得發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。目前國內(nèi)多數(shù)中小規(guī)模廠家普遍缺乏大功率電源控制技術(shù)、電路保護(hù)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等核心技術(shù),部件和整機(jī)的制造工藝水平距離標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)的要求較遠(yuǎn),在設(shè)計(jì)能力、工藝技術(shù)及新材料應(yīng)用研究等方面也與國際先進(jìn)水平差距較大。此外,國內(nèi)廠商對(duì)于信息化建設(shè)的投入大都停留在基礎(chǔ)硬件方面,軟件投入相對(duì)不足,對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和信息資源的利用不夠,導(dǎo)致產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng),企業(yè)發(fā)展受到限制。
(2)原材料價(jià)格波動(dòng),少數(shù)電力電子器件依賴進(jìn)口
近 年來,國際市場(chǎng)的銅、鉛、鋼材等基礎(chǔ)原材料價(jià)格波動(dòng)較大。盡管可與下游客戶協(xié)商調(diào)整價(jià)格,進(jìn)行成本轉(zhuǎn)移,但總體而言,原材料價(jià)格的波動(dòng)將為UPS廠商帶來一定的成本控制壓力。此外,生產(chǎn)高端UPS 產(chǎn)品所必需的部分電力電子器件主要依賴進(jìn)口,生產(chǎn)成本偏高、外幣匯率波動(dòng)等因素也會(huì)在一定程度上阻礙本土廠商的發(fā)展。
解決方案
方案總述
電力操作電源是為電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)設(shè)備提供獨(dú)立電源的設(shè)備。同時(shí),一些重要的動(dòng)力負(fù)荷電源,如保證發(fā)電機(jī)組,大型廠用電設(shè)備起停的潤(rùn)滑油泵電源系統(tǒng),氫密封油電系統(tǒng)電源,主要的熱工動(dòng)力電源,以及UPS不間斷電源和事故照明電源系統(tǒng)等,由于安全性和可靠性要求極高,需要采用與控制電源系統(tǒng)同等可靠的直流電源系統(tǒng)供電。因此,電力系統(tǒng)直流操作電源對(duì)于可靠性的要求極高。無論是大型樞紐變電站,中小型變電站站,還是核電站,水、火力發(fā)電廠等,均要求直流供電系統(tǒng)的高可靠性。通過對(duì)電源系統(tǒng)的的合理設(shè)計(jì),各分立部件的可靠性保證及協(xié)同工作,以及冗余配置方案,可以滿足電力系統(tǒng)對(duì)于直流操作電源系統(tǒng)的高可靠性要求。
解決方案
圖示為完整的工程解決方案示例。整個(gè)系統(tǒng)的能源由市電與蓄電池組共同提供。
電廠是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的特殊生產(chǎn)企業(yè),自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備依賴于供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中,大容量機(jī)組發(fā)電機(jī)的DCS控制系統(tǒng),包括各種熱工自動(dòng)裝置,如自動(dòng)調(diào)節(jié)用組裝儀表、汽輪機(jī)電液數(shù)字調(diào)節(jié)裝置、鍋爐聯(lián)鎖及安全監(jiān)察系統(tǒng)FSSS、汽機(jī)監(jiān)視儀表(TSI)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)等,都需要有一個(gè)可靠的電源,該電源要求無論在機(jī)組本身廠用電中斷還是電網(wǎng)故障時(shí),都不應(yīng)中斷供電,這就要求大容量機(jī)組中不但有可以使機(jī)組安全停機(jī)的事故保安電源,而且要求有一個(gè)為控制、監(jiān)視裝置及事故后狀態(tài)參數(shù)記錄裝置提供高供電品質(zhì)且不間斷供電的交流不停電電源。
1、DCS系統(tǒng)電源保護(hù)方案:
市面上電力專用電源采用冗余供電系統(tǒng),針對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用負(fù)載及環(huán)境,運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)制造的工業(yè)級(jí)交流保護(hù)電源,能夠充分滿足電力DCS系統(tǒng)等負(fù)載對(duì)供電可靠性的要求。
(圖:UPS應(yīng)用方案)
方案的優(yōu)點(diǎn):
1) 為電力行業(yè)量身定制的專業(yè)型UPS,適應(yīng)電力行業(yè)內(nèi)部的惡劣電網(wǎng)環(huán)境,既滿足了電力行業(yè)的負(fù)載需求,又可以讓用戶不必再為負(fù)載的三相不平衡而煩惱。
2) 1+1冗余并聯(lián)的工作方式,讓本來已經(jīng)很可靠的供電系統(tǒng)再增加一把安全鎖,滿足電力行業(yè)用戶對(duì)UPS高可靠性指標(biāo)的極限需要。
3) 充分利用電力行業(yè)的220V/110V大容量電池組,可最大限度的延長(zhǎng)UPS的后備時(shí)間,并節(jié)省電池組的安裝空間和前期投資。
4) 選配旁路隔離變壓器,實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的完全隔離,并可保證輸出的零地電壓<1V。
5) 豐富的干接點(diǎn)監(jiān)控信號(hào),可納入電廠自身的DCS監(jiān)控系統(tǒng);出現(xiàn)問題,及時(shí)上報(bào),便于值班人員對(duì)UPS的實(shí)時(shí)監(jiān)控
大型數(shù)據(jù)中心解決方案
大型數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)主要分電源、環(huán)境控制和機(jī)房監(jiān)控管理系統(tǒng)。由于大型數(shù)據(jù)中心承載企業(yè)、集團(tuán)、機(jī)構(gòu)的核心業(yè)務(wù),重要性高,不允許業(yè)務(wù)中斷。因而大型數(shù)據(jù)中心一般根據(jù)TIA942標(biāo)準(zhǔn)的Tier4標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),可靠性要求99.99999%以上,以保證異常故障和正常維護(hù)情況下,數(shù)據(jù)中心正常工作,核心業(yè)務(wù)不受影響。
1、電源系統(tǒng),通常選用多路市電源互為備份,并且機(jī)房設(shè)有專用柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為備用電源系統(tǒng),市電電源間、市電電源和柴油發(fā)電機(jī)間通過ATS(自動(dòng)切換開關(guān))進(jìn)行切換,為數(shù)據(jù)中心內(nèi)UPS(不間斷供電電源)、機(jī)房空調(diào)、照明等設(shè)備供電。由于大型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)重要性,通常采用雙母線的供電方案供電,滿足大型數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等IT設(shè)備高可靠性用電要求。雙母線供電系統(tǒng),有兩套獨(dú)立UPS供電系統(tǒng)(包含UPS配電系統(tǒng)),在任一套供電母線(供電系統(tǒng))需要維護(hù)或故障等無法正常供電的情況下,另一套供電母線仍能承擔(dān)所有負(fù)載,保證機(jī)房業(yè)務(wù)供電,確保數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)不受影響。在UPS輸出到服務(wù)器等IT設(shè)備輸入間,選用SPM(服務(wù)器電源管理器)進(jìn)行電源分配和供電管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)機(jī)柜用電監(jiān)控管理,提高供電系統(tǒng)的可靠性和易管理性。對(duì)于雙路電源的服務(wù)器等IT設(shè)備,直接從雙母線供電系統(tǒng)的兩套母線引人電源,即可保證其用電高可靠性。對(duì)于單路電源的服務(wù)器等IT設(shè)備,通常選用STS(靜態(tài)切換開關(guān))為其選擇切換一套供電母線供電。在供電母線無法正常供電時(shí),STS將自動(dòng)快速切換到另一套供電正常的母線供電,確保服務(wù)器等IT設(shè)備的可靠用電。
2、環(huán)境控制系統(tǒng),通常選用機(jī)房精密空調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)中心的環(huán)境調(diào)節(jié),確保服務(wù)器等IT設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。對(duì)于發(fā)熱量大的服務(wù)器等IT設(shè)備,通常選用高通孔率(一般大于70%)網(wǎng)孔門的機(jī)柜,提高機(jī)柜進(jìn)出風(fēng)量;將機(jī)柜面對(duì)面、背對(duì)背布置,在機(jī)房?jī)?nèi)形成冷熱隔離的風(fēng)道,提高制冷效率;空調(diào)采用下送風(fēng)方式,確保機(jī)房送風(fēng)均勻,提高制冷效率。
在某些功率密度特別高場(chǎng)合(發(fā)熱量超過5kw/機(jī)柜),往往容易產(chǎn)生局部熱點(diǎn),形成故障隱患。為消除局部熱點(diǎn),需要采用相應(yīng)的高熱密度解決方案,如開放式方案即為在局部熱點(diǎn)發(fā)生處加裝制冷終端XD,加強(qiáng)局部制冷能力,以消除局部熱點(diǎn);封閉式方案即為高功率密度設(shè)備放置在封閉機(jī)柜內(nèi),通過機(jī)柜內(nèi)制冷循環(huán),高效率制冷散熱。
3、機(jī)房監(jiān)控管理系統(tǒng),大型數(shù)據(jù)中心需要對(duì)電源、空調(diào)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理,同時(shí)還需要對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境,如溫濕度、漏水、煙感等參量進(jìn)行監(jiān)控,確保數(shù)據(jù)中心工作在一個(gè)正常的范圍之內(nèi)。并對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境量實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理,同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理,實(shí)現(xiàn)機(jī)房無人值守。
ups電源
基本組成及作用
一般UPS電源,主要由充電器(CHARGER)、逆變器(INVERTER)、靜態(tài)開關(guān)(SYATICSWITCH)、蓄電池(BATTERY)4大部分和控制部分組成。
UPS電源各部分功能簡(jiǎn)述如下:
1.充電器的作用
從主電源吸收能量,經(jīng)過橋式可控硅整流電路、阻容濾波電路,產(chǎn)生直流電,并將直流電提供給蓄電池和逆變器。
2.逆變器的主要作用
將充電器或蓄電池送來的直流電轉(zhuǎn)變成交流電輸出。有的也稱逆變器為DC/AC變流器,它是UPS電源的核心部件,逆變器性能的好壞,對(duì)UPS電源輸出波形、效率、可靠性、瞬態(tài)響應(yīng)、噪聲、體積、重量等方面有著決定性的影響。一臺(tái)UPS電源性能好壞,主要是由逆變器的性能來決定的。
3.靜態(tài)開關(guān)的主要作用
靜態(tài)開關(guān)主要作用是保證UPS電源系統(tǒng)不間斷供電。當(dāng)UPS電源正常供電時(shí),逆變器輸出交流電作為計(jì)算機(jī)設(shè)備的主要電源(或者由市電經(jīng)穩(wěn)壓器后直接供計(jì)算機(jī)用電)。在下列情況出現(xiàn)時(shí):
①當(dāng)計(jì)算機(jī)設(shè)備起動(dòng)或發(fā)生浪涌超負(fù)載;
②當(dāng)逆變器發(fā)生故障。
通過電壓檢測(cè)信號(hào),靜態(tài)開關(guān)迅速將負(fù)載由逆變器供電轉(zhuǎn)移到市電供電。一旦恢復(fù)正常,經(jīng)檢測(cè)市電與逆變器電壓同步、同頻時(shí),又轉(zhuǎn)為逆變器供電。靜態(tài)開關(guān),就是完成轉(zhuǎn)換并保證轉(zhuǎn)換可靠、不間斷供電的關(guān)鍵設(shè)備。
4.蓄電池的主要作用
蓄電池是儲(chǔ)存電能的裝置。在正常供電時(shí),直流電源對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。它將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能貯存起來。當(dāng)市電中斷時(shí),UPS電源將依靠?jī)?chǔ)存在蓄電池中的能量輸出直流電,維持逆變器的正常工作。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能,供逆變器使用。
5.控制部分的主要作用控制部分在UPS電源中起著十分重要的作用。通過合理的控制,使UPS電源按設(shè)計(jì)要求給計(jì)算機(jī)提供穩(wěn)定可靠的電能
監(jiān)控系統(tǒng)
總控站(后臺(tái))
由監(jiān)控站、工程維護(hù)站、系統(tǒng)接口等構(gòu)成,運(yùn)用管理分析軟件處理接收的數(shù)據(jù)并通過Web發(fā)布。工程維護(hù)人員登錄服務(wù)器可查看全廠所有在線設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及完善的歷史、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)。
設(shè)備控制站
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要,可選擇監(jiān)控功能儀或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀(EII)。EII通過RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設(shè)備通信,將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包,接入局域網(wǎng),傳送至主控室服務(wù)器。獨(dú)立完整的ES包括以下部分:
系統(tǒng)主機(jī):由下行串口通道、數(shù)據(jù)處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊,采集數(shù)據(jù),管理電壓采集模塊,數(shù)據(jù)處理器完成數(shù)據(jù)解壓、數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)管理,將處理后的數(shù)據(jù)一部分送往顯示器,另一部分由上行串口通道發(fā)送至協(xié)議處理器,或傳給上一層管理系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集組:可根據(jù)用戶需要確定采集數(shù)據(jù)要求及配置相應(yīng)采集儀器,一般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成,模塊間隔離良好、絕緣性強(qiáng),可靠性、安全性高。數(shù)據(jù)采集可分組,每個(gè)模塊可對(duì)一定數(shù)量電池進(jìn)行電壓采集,可配備電流、溫度傳感器,模塊間與系統(tǒng)主機(jī)一般采用RS-485連接。
協(xié)議處理器:具有協(xié)議處理程序的接口板,處理各種通信協(xié)議??蓪?shí)現(xiàn):①將主機(jī)發(fā)送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協(xié)議編碼、打包、發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器;②將遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令經(jīng)過解碼發(fā)給主機(jī),實(shí)時(shí)控制。
放電模塊:可快速測(cè)出電池直流內(nèi)阻,瞬間測(cè)試電池性能,大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負(fù)荷。
遠(yuǎn)程服務(wù)器:實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信,通過局域崗遠(yuǎn)程訪問現(xiàn)場(chǎng)的蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng),接收、分析數(shù)據(jù),通過Web服務(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù)。
通信網(wǎng)絡(luò)
聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各分站(采集監(jiān)控站),采用光纖作為數(shù)據(jù)通信主干線,組成全廠UPS和直流電源在線監(jiān)控的局域網(wǎng)。
技術(shù)應(yīng)用
一、概述
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及基層央行對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)認(rèn)識(shí)的不斷加深,中心機(jī)房建設(shè)和改造,近幾年如火如荼。但隨之而來的就是日益龐大的電費(fèi)開銷,中心機(jī)房在建設(shè)中的投資,其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設(shè)施占了一半以上的投資比例,高額的電能消耗使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本居高不中心機(jī)房面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。
降低中心機(jī)房的運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能降耗成了基層央行有關(guān)部門關(guān)注的問題,節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機(jī)房環(huán)境的節(jié)能,包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設(shè)備節(jié)能,減少IT設(shè)備的能耗;最后是IT設(shè)備內(nèi)部各集成電路的節(jié)能,比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的最重要一環(huán),機(jī)房幾乎所有的IT設(shè)備由UPS供電,提高運(yùn)行時(shí)的能效勢(shì)在必行。UPS的節(jié)能必須從方案、電池、配電等方面全方位進(jìn)行。
二、按需擴(kuò)容的柔性規(guī)劃
一般地市級(jí)中心機(jī)房的建設(shè)都不是一步到位,會(huì)考慮今后未來5到10年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安裝了2套大功率的UPS并機(jī),結(jié)果初期負(fù)載只有規(guī)劃容量的10%~20%,沒等承載所規(guī)劃的負(fù)載就進(jìn)入了設(shè)備淘汰期。這不僅造成投資的浪費(fèi),而且也無法使UPS運(yùn)行在較高的效率點(diǎn),造成電能的浪費(fèi)。如何避免這種情況的發(fā)生,從UPS供電系統(tǒng)角度考慮,應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面。
供電方案設(shè)計(jì)
(一)供電方案設(shè)計(jì)
目 前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電2種。分散供電的特點(diǎn)是一臺(tái)UPS為一臺(tái)或多臺(tái)負(fù)載設(shè)備供電。分散供電的好處是分散風(fēng)險(xiǎn),不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)UPS供電異常而造成大面積停電;缺點(diǎn)是UPS分散布置,不便管理,而且布線不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案,由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對(duì)機(jī)房的所有負(fù)載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是如果UPS系統(tǒng)異常,容易引起大面積停電事故,此缺點(diǎn)可以通過采用各種并聯(lián)構(gòu)架來避免。因此,以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn),目 前的中心機(jī)房一般都采用集中供電方案,也集中了供電的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)機(jī)房UPS裝機(jī)總?cè)萘砍^一定限度時(shí),建議將機(jī)房按幾期規(guī)劃分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行供電。
(二)UPS在線并機(jī)擴(kuò)容功能
機(jī)房UPS容量的規(guī)劃,可以根據(jù)不同時(shí)期的負(fù)載容量要求采用逐步擴(kuò)容的方案,使投資方案更經(jīng)濟(jì),同時(shí)也能使UPS工作于較佳的效率點(diǎn)。目 前中、大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機(jī)功能,不僅提高了系統(tǒng)的可靠性,同時(shí)也為機(jī)房擴(kuò)容提供了條件。只要規(guī)劃時(shí)在UPS前后配電箱預(yù)留足量的空氣開關(guān),并在機(jī)房規(guī)劃相應(yīng)空間,即可實(shí)現(xiàn)UPS并機(jī)擴(kuò)容功能。關(guān)鍵是并機(jī)的過程處理,多種品牌UPS并機(jī)時(shí)需要對(duì)UPS的設(shè)置進(jìn)行修正,此時(shí)要求UPS必須在維修旁路狀態(tài)工作,UPS由市電直接帶載,如果此時(shí)市電波動(dòng)較大甚至停電,將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機(jī)擴(kuò)容必須具備在線并機(jī)功能,即UPS并機(jī)擴(kuò)容時(shí),只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后,在不關(guān)閉原有UPS系統(tǒng)的情況下直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可,擴(kuò)容前后,UPS均工作于在線模式下,避免切換至旁路供電的高風(fēng)險(xiǎn)操作。
采用模塊化
(三)采用模塊化UPS實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)容
目 前,模塊化UPS已經(jīng)開始在國內(nèi)應(yīng)用,模塊化UPS特點(diǎn)主要包括:可擴(kuò)容、平均故障修復(fù)時(shí)間(MTTR)短、可經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余并機(jī)。以臺(tái)達(dá)C系~IJUPS為例,每個(gè)模塊為20kVA,整個(gè)系統(tǒng)最大可擴(kuò)容至160kVA,可以根據(jù)機(jī)房的實(shí)際容量需求,逐步擴(kuò)容,只要在機(jī)房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時(shí),實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余比較劃算,以60kVA的容量要實(shí)現(xiàn)“N+I”冗余為例,傳統(tǒng)方案必須擴(kuò)容一臺(tái)60kVAUPS,而采用模塊化UPS,則只需擴(kuò)容一個(gè)20kVA的模塊即可,節(jié)省大筆資金的投入。
三、提高UPS自身能效,優(yōu)化負(fù)載效率曲線
目 前UPS均為在線式雙變換構(gòu)架,在其工作時(shí)整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個(gè)容量為60kVA的UPS為例,每度電按1.2元計(jì)算,UPS效率每提高1%,一年節(jié)省的電費(fèi)為5045.76元??梢娞岣遀PS的工作效率,可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費(fèi),也是降低整個(gè)機(jī)房能耗的最直接方法。因此采購UPS應(yīng)盡量采購效率更高的UPS。
當(dāng)然UPS效率高不僅僅是滿載時(shí)效率高,同時(shí)也必須具備一個(gè)較高的效率曲線,特別是在“1+1”并機(jī)系統(tǒng)時(shí),根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃,每臺(tái)UPS容量不得大于50%,如果此次效率僅為90%以下,就算滿載效率達(dá)到95%以上,也是沒有意義的,所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線,使UPS效率在較低負(fù)載時(shí)也能達(dá)到較高的效率。
除了提高UPS自身的效率之外,UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式,其原理是在較好的市電環(huán)境下,激活此功能,使UPS由靜態(tài)旁路直接供電,此時(shí)逆變器處于待機(jī)狀態(tài),正常工作但不輸出能量,_旦市電異常,UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài),切換時(shí)間一般在1毫秒以內(nèi),由于逆變器處于待機(jī)狀態(tài),所以自身損耗很小,此時(shí)UPS的整機(jī)效率可以達(dá)~1J97%以上,比正常模式減少3%以上的損耗。
使用ECO模式必須具備2個(gè)條件:一是靜態(tài)旁路必須采用兩組高可靠晶閘管,不得采用接觸器加晶閘管的組合,因?yàn)榻佑|器吸合時(shí)接觸點(diǎn)會(huì)打火,一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作,而晶閘管則不存在此問題,同時(shí)可以縮短切換時(shí)間。二是建議在較好的電力環(huán)境下使用,比如一級(jí)供電單位等。
四、降低輸入電流諧波,提高功率因數(shù)
諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗,等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無源網(wǎng)絡(luò)。由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流,造成電路中電流和電壓畸變,稱為諧波。諧波的危害包括:引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機(jī)等);電氣組件溫度升高,效率低,加速絕緣老化,降低使用壽命;干擾設(shè)備正常工作;無功功率增加,電力設(shè)備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設(shè)備);供電效率低;出現(xiàn)諧振,特別是柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)更嚴(yán)重;空開跳閘、熔絲熔斷、設(shè)備無故損壞。UPS對(duì)電網(wǎng)而言是一個(gè)非線性負(fù)載,在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例,其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右,諧波大于30%。
降低諧波方法
(一)12脈沖整流器
其原理是在原有6脈沖整流器基礎(chǔ)上,在輸入側(cè)增加一個(gè)移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術(shù)方案后,可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)單,諧波改善明顯;缺點(diǎn)是對(duì)功率因數(shù)改善有限,價(jià)格略高。
(二)無源濾波器
依據(jù)LC濾波電路原理,對(duì)UPS產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除,并對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單,成本較低;缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償將點(diǎn)階次的諧波,同時(shí)受負(fù)載阻抗影響較大,無法適用于全功率段。
(三)有源濾波器
原理是利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以補(bǔ)償多個(gè)階次的諧波,且不受負(fù)載阻抗大小的影響;缺點(diǎn)是購置成本較高。
(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)
整流器原理是采用高頻率PWM控制IGBT導(dǎo)通,對(duì)輸入電壓波形進(jìn)行分割,使輸入的電流波形盡量接近正弦波,并對(duì)輸入電壓和電流相位差進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是體積輕,價(jià)格便宜,效果好;缺點(diǎn)是技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易維護(hù),受功率器件影響,目 前容量大小受到限制。
以上幾種技術(shù),性能及投資對(duì)比,可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的方案。
五、電池管理及配電管理技術(shù)
UPS都配備了電池,用戶在電池組上的投資往往占整個(gè)UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例,甚至超過UPS本身的投資,而電池的使用年限明顯低于UPS主機(jī)。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料,都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此減少電池使用數(shù)量,延長(zhǎng)電池循環(huán)使用壽命,不僅節(jié)省直接和間接的電池投資,而且還減少整個(gè)機(jī)房設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染。所以UPS可以通過以下幾個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池的節(jié)能。
(一)并機(jī)共用電池組功能
共用電池組原理是通過特殊的整流器隔離故障,使并機(jī)系統(tǒng)中的2臺(tái)或多臺(tái)UPS的整流同步,母線均流,使系統(tǒng)中的各臺(tái)UPS母線直接并聯(lián),然后將滿足系統(tǒng)后備時(shí)間要求的電池并聯(lián)后接人并聯(lián)母線系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)電池的共享,減少電池投資。以“1+1”為例,傳統(tǒng)的UPS方案,系統(tǒng)后備—小時(shí),考慮其中一臺(tái)UPS故障時(shí),UPS2的電池不能為UPS1使用,所以UPS1和UPS2必須各配置一套-4,時(shí)的電池組,才能保障系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時(shí)。采用共用電池組方案后,因?yàn)閁PS1故障后,系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量,所以整個(gè)系統(tǒng)僅需配置一套一小時(shí)電池即可。這不僅節(jié)省了電池直接投資,同時(shí)也節(jié)約機(jī)房在空間、承重及空調(diào)等方面的投資,也降低了對(duì)環(huán)境的污染。
(二)智能電池管理技術(shù)
影響電池壽命的因素有很多,主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠?qū)ι鲜鰩讉€(gè)因素進(jìn)行綜合處理,可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命,延長(zhǎng)電池更換周期,節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理擊包括:電池均浮充管理(均浮充控制)、充電溫月智能放電終止電壓控制,除此之外還應(yīng)具備電動(dòng)檢測(cè)和電池漏液檢測(cè)功能。另外還可以選壓范圍較寬的UPS,減少電池放電次數(shù)。通過上述幾種技術(shù),可大幅度延長(zhǎng)電池壽命2--3年。