呼和浩特艾默生UPS電源價格
UPS電源系統(tǒng)的可用性概念出發(fā)，對UPS內部的設計，UPS系統(tǒng)的配置以及相關配電結構進行分析，給出了UPS系統(tǒng)提升可用性的方法。
UPS電源是工業(yè)領域用來對負載進行斷電保護的關鍵設備。對于斷電保護，針對不同的負載應用，又有兩種類型。一種是普通的電腦類設備，當斷電發(fā)生時，UPS電源需要為負載提供幾分鐘到十幾分鐘的后備供電時間。在這段后備時間之內，負載設備會進行數(shù)據(jù)存儲等動作以防數(shù)據(jù)丟失，之后負載就會關機。在UPS達到后備時間之后負載仍然會斷電，但這不會導致經(jīng)濟損失。另外一種是在數(shù)據(jù)中心，以及工業(yè)應用之類的場合，對UPS的要求就是真正的不斷電，UPS系統(tǒng)必須提供整年每天24小時的連續(xù)供電。本文對可靠性與可用性的討論就是針對這種情況。
電源系統(tǒng)的可靠性通?？梢允褂肕TBF（平均故障間隔時間，或者平均無故障工作時間，以小時表示）來表示，此外還有一個更加容易理解的指標AFR（年失效率）。AFR和MTBF成反比關系，也就是AFR=8760/MTBF。因此MTBF越長，則年失效率越低。
對于可維修的系統(tǒng)來說，還有一個可用性的指標，其定義是A = MTBF / (MTBF + MTTR)其中A是一個百分比指標，MTTR值得是平均故障修復時間。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以非?？焖俚幕謴?，那么系統(tǒng)的可用性指標就比較高。對于電網(wǎng)這類對象來說，使用可用性指標可以更加直觀的衡量其可靠程度。而對于在關鍵場合經(jīng)常使用并聯(lián)冗余配置來說，可用性指標比可靠性指標更具有現(xiàn)實意義。
可靠性/可用性指標都是統(tǒng)計意義上的概念，一個電源系統(tǒng)的可靠性/可用性與構成系統(tǒng)的各個模塊的可靠性/可用性之間也存在統(tǒng)計意義上的關聯(lián)。
假設電源系統(tǒng)中存在兩個電源模塊，而這兩個模塊是并聯(lián)工作的，其中一個和另外一個是互相獨立的，見下面圖中所示

那么考察這兩個模塊組合起來的系統(tǒng)的可用性Asys與每個模塊各自的可用性A1與A2的關系就有Asys = 1 – (1 – AFR1)×(1 – AFR2)另外一種可能是系統(tǒng)中這兩個模塊是串聯(lián)的，見下面圖中所示

那么這兩個模塊組合起來的系統(tǒng)的可用性Asys與每個模塊各自的可靠性A1，A2的關系就有
Asys = A1×A2
由于可用性肯定是處于0～1之間的數(shù)值，因此兩個并聯(lián)模塊的總體可用性要高于各自的可用性，而兩個串聯(lián)模塊的可用性要低于各自的可用性。
UPS電源的可靠性
從單個UPS的設計來說，可以把整個產(chǎn)品按照模塊進行劃分，下面圖中是一個典型的UPS系統(tǒng)結構圖

從圖中可以看到，UPS各個模塊之間的依賴關系比較復雜，但是還是可以分出串并聯(lián)的關系如下：
輔助電源與所有其他模塊都是串聯(lián)的，因此輔助電源的可用性直接限制了系統(tǒng)能夠達到的最高可用性等級；
控制模塊與除輔助電源之外的其他模塊也都是串聯(lián)的，因此控制模塊的可用性也會直接影響到系統(tǒng)總體可用性設計；
對于負載端來說，能夠直接相連的只有旁路模塊與逆變模塊，而這兩個模塊是并聯(lián)的；
PFC/整流模塊與電池升壓模塊是并聯(lián)的，之后再與逆變模塊串聯(lián)；
從能源提供者來講，這里旁路電源與市電電源是兩路獨立的電源，而電池能源是由市電經(jīng)過充電模塊提供的。如果充電模塊故障的話電池就沒有能量存儲，實際上也無法實現(xiàn)正常的UPS功能，因此市電—充電模塊—電池也是串聯(lián)的。這樣可以畫出整個UPS系統(tǒng)的可用性串并聯(lián)路徑圖

從這一路徑關系里可以看到，總共存在3條并聯(lián)的路徑，而每一條路徑各自又是由數(shù)個模塊串聯(lián)起來的。正與前面分析的一樣，輔助電源與控制模塊的可用性是串聯(lián)在所有通路上的，因此如果這兩者設計有缺陷的話UPS的可用性是無法做的很高的。電池回路串聯(lián)有最多的模塊數(shù)量，也是可用性最低的一條路徑。
要提升系統(tǒng)的可用性首先要提升關鍵路徑的可用性。從路徑圖上可以看到就是控制模塊與輔助電源。輔助電源是整個UPS的關鍵點，如果輔助電源不工作整個UPS都將癱瘓。提升輔助電源可用性的方式可以有很多種方案：一種是改進設計，提升MTBF；一種是對輔助電源也適用并聯(lián)冗余設計，提升可用性；再一種是對UPS的三條可用性路徑分別使用不同的輔助電源，相當于把原來完全串聯(lián)的路徑改成并聯(lián)。在UPS設計中可以混合使用這幾種方式，由于上面三條可用性通路是并聯(lián)的，而旁路通路本身是可用性最高的一條，因此最為推薦的設計就是優(yōu)先提升旁路的可用性，對旁路單獨使用一套輔助電源供電，并且這套電源的盡量采用簡單的設計，以擁有高的MTBF。
控制模塊同樣也是影響到所有路徑的關鍵點，也必須擁有高的可用性。參照輔助電源的處理方法，也可以給相對獨立的旁路路徑配備單獨的控制模塊，并且通過與其余控制功能協(xié)調工作來達到高可用性的目的。同樣，旁路上的控制模塊也要盡量簡單，以提升可靠性。一種推薦的做法是旁路控制模塊不斷的檢測UPS主控制模塊的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)主控制模塊，則自動切換到旁路方式。此外，對于主控制模塊來說也可以通過冗余的方式來提升可用性，比如采用雙MCU結構，當一個MCU檢測到另外一個MCU發(fā)生故障時可以接管另一個MCU的功能，或者采取緊急措施如轉旁路來保證負載不斷電。
對于UPS來說，電池是保證UPS能夠在市電或者旁路斷電發(fā)生時繼續(xù)維持供電的關鍵，但是串聯(lián)環(huán)節(jié)最多，也恰恰是可用性最為薄弱的環(huán)節(jié)。一般電池規(guī)格書里面會說明充電電流不要超過0.15CC，這就意味著電池在UPS滿載放電放完之后要用數(shù)倍的時間才能重新充滿，從這個意義上講其可用性一般都在20%以下。但是由于電池并不是連續(xù)工作的，只要在電池放完前市電恢復，在重新充電的過程中也沒有再發(fā)生斷電，那么負載仍然不會受到影響。從這方面來看，電池的可用性在只會發(fā)生短時間的斷電情況下還是很高的。
再重新來審視電池回路的可靠性，在電池與市電之間還有一個充電器模塊環(huán)節(jié)。如果充電器損壞則電池在一次放完電之后就無法再充回，導致下一次市電停電時負載斷電。但是充電器只是在電池需要充電時才會工作，因此如果能夠及時對充電器的狀態(tài)進行監(jiān)控，在發(fā)現(xiàn)充電器異常時及時報警，就能夠避免充電器故障帶來的問題，從而提升整個UPS的可用性。對于電池也有一樣的手段。電池在使用多次之后也會面臨容量下降和失效的問題，但是如果能夠通過電池狀態(tài)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)電池失效并及時更換，也能夠有效提升UPS的可用性。
UPS系統(tǒng)的可靠性
由于UPS并非一個單獨的應用系統(tǒng)，而是要搭配有其他一些環(huán)境因素在里面，所以這些外部因素也是必須考慮進來的。前面提到過，UPS電池的備電時間是有限的，如果斷電時間比較長，導致電池電放完，那么負載就仍然會斷電。因此UPS可用性會受到市電發(fā)生長時間斷電概率的影響。
為了解決這一瓶頸，可以在UPS系統(tǒng)中加入一個特性和電池互補的備用電源：在市電斷電時的不需要很快反應，但是在長時間停電條件下能夠持續(xù)提供電力，燃油發(fā)電機組就是最為合適的一個選擇。因此在UPS系統(tǒng)配置上可以加入一個自動切換裝置，在市電停電后切換到發(fā)電機組。這樣一來能夠極大的提升長時間斷電條件下UPS系統(tǒng)的可用性。如此則UPS系統(tǒng)的可用性路徑就成為

雖然在可用性路徑里面多串聯(lián)了一個市電與發(fā)電機切換用的ATS，增加了單調路徑發(fā)生故障的概率，但是相對長時間斷電帶來的可用性問題來說還是值得的。
在UPS應用的另外一個分支是目前正在興起的直流UPS系統(tǒng)。直流系統(tǒng)的思路是出于提高效率的目的，減少電源系統(tǒng)中間的轉換環(huán)節(jié)，電力分配部分由原來的交流轉換成直流。一個理想的直流UPS系統(tǒng)服務器應用從市電到12V終端的應用結構見下圖。

而作為對比，一個相應的交流應用結構見下圖。

可以看出，理想的直流UPS系統(tǒng)由于把交流系統(tǒng)中UPS的逆變環(huán)節(jié)與服務器電源中的PFC環(huán)節(jié)使用一個隔離型DC/DC環(huán)節(jié)來取代，從而可以改善效率。不過在直流UPS系統(tǒng)里面由于電池電壓的變動范圍是比較大的，為了取得更優(yōu)化的效率曲線，在后級的服務器電源中也有可能使用兩級結構。也就是通過一個簡單的轉換，減小服務器電源隔離DC/DC轉換級的輸入范圍，以得到更好的節(jié)能效果。此時的結構見下圖

在這種直流UPS體系里面，不存在交流UPS中的旁路回路了，只存在一個市電到電池回路，這個回路也兼有充電器的作用。因此從單個UPS的可用靠性角度考慮，直流UPS可靠性鏈路只有兩條，其中一條是兩級變換加上輔助電源與控制板，另外一條是電池，見下圖所示

與交流UPS相比，直流UPS供電少了交流UPS的旁路回路，少了一個提升可用性的回路。但是電池是直接給負載供電的，可用性要高于交流UPS。因此在可用性的方面直流供電系統(tǒng)有得有失。但是另一個方面直流系統(tǒng)比交流UPS更容易進行并聯(lián)，從而可以利用增加并聯(lián)臺數(shù)的方式增加可用性。
配電系統(tǒng)的可用性
對于一般的UPS系統(tǒng)應用來說，存在兩種常見的配置方式，一種是雙機熱備份，見下圖所示

在正常情況下由UPS1供電，如果UPS1的逆變/整流部分損壞，則仍然有UPS2可以供電。第二種配置方式是雙機并聯(lián)冗余，見下圖所示

這種配置方式下兩臺UPS是完全并聯(lián)工作的?；谇懊婵捎眯缘脑恚诙N配置方式比第一種會有更高的可用性。
這里就反映了可用性與可靠性的一個明顯不同。對于兩臺并聯(lián)冗余配置的UPS，由于器件多了一倍，那么出現(xiàn)故障的概率也會增高，因此從統(tǒng)計意義上來講整個系統(tǒng)的MTBF會下降。但是由于其中一臺出現(xiàn)故障之后仍然有一臺在工作，只要出故障的UPS能夠很快修復，負載就仍然處在有效的保護之中，可用性是提升的。從負載的角度衡量，評估系統(tǒng)的可用性比可靠性更加有意義。
在可用性的定義中，電源系統(tǒng)恢復的時間越短，則可用性也會越好。因此把電源系統(tǒng)設計為模塊化易更換的結構，可以大大減小維護時間，從而使得可用性顯著改善。
對于機房應用的場合，雙總線的概念應用十分廣泛。對于關鍵的服務器負載，一般都提供兩組電源輸入。相應的，在配電部分就也可以對應采用兩組獨立的電源總線。結合UPS本身就支持雙總線輸入，實際上可以構造出很多種組合形式。對不同方式進行比較后，比較推薦的一種典型的結構見下圖所示

這里把兩組獨立市電都供給兩套UPS系統(tǒng)，然后每一套UPS系統(tǒng)作為一條總線來使用，可以充分發(fā)揮市電雙總線，UPS內部雙總線以及負載雙總線高可用性的優(yōu)勢。
結論
本文對UPS內部設計，UPS系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)的可用性進行分析，給出了提升UPS電源系統(tǒng)可用性的思路。通過分析結果可以發(fā)現(xiàn)在UPS中采用旁路與市電獨立的電源，加入多CPU監(jiān)控，加入電池監(jiān)控等措施可以明顯提升UPS的可用性。另外一方面在系統(tǒng)層次上，選擇模塊化的結構，縮短維修更換時間，更多使用并聯(lián)結構，也可以明顯提升可用性。
UPS不間斷電源監(jiān)控系統(tǒng)的應用與選擇
UPS監(jiān)控系統(tǒng)的作用是對UPS供電系統(tǒng)實施監(jiān)測和管理。文中就用戶如何選擇和應用適合的UPS監(jiān)控系統(tǒng)進行了闡述和分析。
1   UPS監(jiān)控系統(tǒng)簡介
UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻不間斷電源。主要為計算機、計算機網(wǎng)絡或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還給所配的蓄電池充電；當市電中斷(事故停電)時，UPS立即將電池存儲的電能通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。
UPS監(jiān)控系統(tǒng)，有狹義和廣義之分。狹義的UPS監(jiān)控系統(tǒng)是指對UPS的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、管理的一種解決方案；廣義的UPS監(jiān)控系統(tǒng)則是指不但要對UPS本身的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、管理,同時對以UPS為中心動力環(huán)境系統(tǒng)進行監(jiān)測、管理及控制的一套全面的UPS供電安全管理系統(tǒng)。UPS監(jiān)控系統(tǒng)是伴隨著UPS技術和產(chǎn)品的發(fā)展而發(fā)展起來的，是UPS供電系統(tǒng)的重要組成部分。
2   使用UPS監(jiān)控的必要性
那么,為什么要對UPS實施監(jiān)控呢?之所以要對UPS實施相應的監(jiān)測、管理,其實是由傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)本身的局限性所決定的。
(1)單機故障率高,且經(jīng)常影響所支持系統(tǒng)的持續(xù)工作。傳統(tǒng)的單機UPS沒有備用線路或應急方案,所有的電力供應線路都為單線,一旦發(fā)生問題,電力供應中斷就在所難免。這種情況一旦發(fā)生并進一步蔓延,若沒有及時處理,極有可能造成無可挽回的巨大損失。
(2)可擴展性差。傳統(tǒng)UPS的配置固定,且不能升級,如遇信息系統(tǒng)升級而導致要求提高電力供應能力時,只能購買新的UPS。再有,UPS供電系統(tǒng)本身只能保障供電的安全性,其對動力環(huán)境的監(jiān)測和管理卻無能為力。
(3)管理難度大。所有的電池或電池組在功能和使用上沒有區(qū)別,當其中的某一塊電池發(fā)生故障后,UPS對其不能進行及時地關閉和替換,只能報告發(fā)生了系統(tǒng)故障,然后由管理人員手工進行更換;另外國內多數(shù)中小機房無24小時值班人員,一般用巡查方式,不能第一時間發(fā)現(xiàn)隱患,非上班時間、節(jié)假日等存在安全隱患,相關管理人員無法第一時間獲知并做相應的處理。
(4)維護成本高。傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)的維護是一項技術水平要求頗高的工作,就普通的更換電池工作來說,也要求由專業(yè)的技術人員來完成,用戶一般不會自己去更換;而地點的分散,也為后期的維護帶來巨大的交通成本與時間成本。
另外對UPS進行自動化規(guī)范化管理，是真正實現(xiàn)UPS供電系統(tǒng)安全可靠的關鍵一步，也是實現(xiàn)機房無人值守的現(xiàn)代化機房建設目標的重要內容。
3   如何選擇UPS監(jiān)控系統(tǒng)
由于UPS監(jiān)控市場發(fā)展相對滯后,對于大多數(shù)UPS用戶來說,能夠獲取到的有關UPS監(jiān)控系統(tǒng)信息的途徑比較有限,而對UPS監(jiān)控系統(tǒng)所標稱的各項指標和使用的技術也缺乏全面客觀的了解。因此對很多UPS用戶來說,如何才能購買到一套適合自己需求的UPS監(jiān)控系統(tǒng),確實是一件比較頭痛的事情。那么在對UPS監(jiān)控系統(tǒng)進行選購時,用戶應該考慮哪些要素呢?
3.1   應用環(huán)境
目前UPS已被廣泛應用于各行各業(yè),每個行業(yè)對UPS的要求也有所側重,如銀行所用的UPS與一般中小企業(yè)所用的UPS相比無論從功率、容量或抗*能力上都有很大的區(qū)別;而UPS的工作環(huán)境也更是各具特點。因此,在UPS監(jiān)控系統(tǒng)選擇上也應該有所針對。而目前市面上不少UPS監(jiān)控系統(tǒng),如凝智科技推出的中小機房UPS動力環(huán)境綜合管理解決方案(針對中小機房)、自助銀行動力環(huán)境綜合監(jiān)控管理方案(針對自助銀行)、UPS短信監(jiān)控解決方案(針對無internet/Ethernet網(wǎng)絡或架設網(wǎng)絡成本過高的應用環(huán)境)等都是針對不同的應用環(huán)境所開發(fā)的。因此,在UPS監(jiān)控系統(tǒng)的選擇上首先要明確系統(tǒng)的應用環(huán)境，這樣才能選擇到合適的UPS監(jiān)控系統(tǒng)，而只有與應用環(huán)境相匹配的UPS監(jiān)控系統(tǒng)，其狀態(tài)檢測與故障報警的效能才能得以充分的發(fā)揮。
3.2   監(jiān)控方式
監(jiān)控方式的選擇決定了監(jiān)控系統(tǒng)的維護途徑和維護成本,因此在監(jiān)控方式的選擇上要以便利性和效用最大化為原則。從監(jiān)控方式上看,目前市場上常見的UPS監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種:
(1)UPS網(wǎng)絡集中監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要是基于Internet/Ethernet網(wǎng)絡平臺,通過內建完整的TCP/IP網(wǎng)絡通訊協(xié)議而開發(fā)出來的可通過Web瀏覽器或特制的監(jiān)控軟件對UPS進行遠程集中管理的一種UPS監(jiān)控管理解決方案。該系統(tǒng)具備便利的Web Server管理功能模塊,使用戶可以在任何操作系統(tǒng)平臺上通過Web瀏覽器方便地進行UPS實時狀態(tài)查詢、基本信息管理、遠程操作控制、各項參數(shù)設置、用戶管理等監(jiān)控管理功能。適用于遠程UPS的網(wǎng)絡集中監(jiān)控管理。
(2)UPS短信監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)是基于現(xiàn)代*通信技術，在UPS網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上增加GSM MODEM短信傳輸模塊，從而實現(xiàn)對UPS運行狀態(tài)的短信監(jiān)測與管理。該系統(tǒng)適用于特定環(huán)境情況需要下通過*短信的方式對遠程UPS的運行和故障情況進行監(jiān)控管理。
(3)兼容性
UPS監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性指的是系統(tǒng)對多品牌、多型號UPS的兼容程度,即系統(tǒng)能否實現(xiàn)多品牌、多型號UPS共享監(jiān)控管理平臺的問題。在UPS供電系統(tǒng)發(fā)展初期,由于UPS生產(chǎn)廠家不多,品牌也比較單一,一個機房不同品牌UPS共存的情況比較少見,因此用戶也不太關注監(jiān)控系統(tǒng)的多品牌兼容問題。但隨著UPS市場的日趨成熟,目前的各行業(yè)機房發(fā)生了翻天覆地的變化。同一機房不但存在多種品牌UPS共存的情況,而且由于采購時間不同,同一品牌不同版本(即型號)UPS共存的情況屢見不鮮。在這種情況下,兼容性便成了UPS用戶在選購UPS監(jiān)控系統(tǒng)時必須重要考慮的問題之一。兼容性的強弱也成了判斷一套UPS監(jiān)控系統(tǒng)效能大小的重要尺度。
(4)擴展性
UPS監(jiān)控系統(tǒng)的擴展性指的是系統(tǒng)所能增加監(jiān)控對象的數(shù)目。模塊化是UPS也是UPS監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的一大趨勢?？梢詫崿F(xiàn)容量的自由增減是UPS模塊化的一大特征,而能否實現(xiàn)多種監(jiān)控對象的自由擴展則是UPS監(jiān)控系統(tǒng)模塊化的重要標志。從目前機房硬件設備配置情況來看,在對UPS實現(xiàn)全面監(jiān)控的基礎上,再實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度、漏水、門禁、電池組等對象進行按需擴展監(jiān)控,是UPS用戶最為迫切的需求。
由于系統(tǒng)的擴展性是在原有的監(jiān)控平臺上進行的(無需更換平臺),用戶可以在不同的階段,按需擴展系統(tǒng)的監(jiān)控功能。這樣便可增強用戶的投入彈性,大大地降低了系統(tǒng)升級所帶來的風險,同時從長遠來看也為UPS用戶節(jié)約了投入成本。當然由于擴展性的強弱一般是和成本直接掛勾的,這種成本在投入初期會比較明顯,所以在選購UPS監(jiān)統(tǒng)系統(tǒng)時不要一味地追求擴展功能的最大化,而應按“滿足現(xiàn)在,留足未來”的原則進行。
(5)品牌與選型
由于UPS監(jiān)控系統(tǒng)市場發(fā)展相對滯后，行業(yè)也沒有形成一個統(tǒng)一的技術標準，各企業(yè)自立門派、自定標準，這就導致了各類UPS監(jiān)控系統(tǒng)相互混戰(zhàn)的市場局面。在惡劣的市場環(huán)境下，如何正確選擇UPS監(jiān)控系統(tǒng)，對UPS用戶特別是初次購買的用戶來說變得更為困難。此時，選擇一個口碑比較好的品牌(即知名品牌)，比單純去了解什么“監(jiān)控方式”、“兼容性”、“擴展性”等更為實際。雖然好的產(chǎn)品不一定都屬于知名品牌，但知名品牌一般意味著高質量。因為一個知名品牌的形成是需要經(jīng)過長期市場考驗，是經(jīng)過市場的優(yōu)勝劣汰最后沉淀下來的結果。因此，不看宣傳看品牌也就成了消費者在選購電子產(chǎn)品的首要尺度。就目前來看，市面上比較有名的UPS監(jiān)控品牌有凝智科技、APC、先控等幾家，這都是用戶的首選品牌。
在對UPS監(jiān)控系統(tǒng)的“監(jiān)控方式”、“兼容性”、“擴展性”等有了充分的了解及選定品牌后,選型便成了購買的最后環(huán)節(jié)。雖然說可能某個UPS監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性很強,但每套系統(tǒng)的兼容性總不可能是無限大的。因此,很多廠家從UPS的輸入和輸出角度出發(fā)給UPS進行了分類,并針對不同的類別分別設計了對應的UPS監(jiān)控系統(tǒng),如凝智科技公司就針對單相和三相UPS分別推出了相應的監(jiān)控系統(tǒng),這就是為什么購買UPS監(jiān)控系統(tǒng)時需要進行產(chǎn)品選型的重要原因。
UPS不間斷電源在工廠中的應用與維護
UPS保證任何情況下的正常供電,是許多行業(yè)的重要基礎。為此,除工業(yè)電網(wǎng)正常供電外,許多企業(yè)還配備了UPS。UPS是保證供電穩(wěn)定和連續(xù)性的重要設備,因其智能化程度高,儲能器材也可選用免維護蓄電池,使得在運行中往往忽略了對系統(tǒng)的維護和檢修。其實維護的好壞,對電源的壽命及其故障率有很大的影響。作者結合UPS原理和實際工作經(jīng)驗,提出UPS的維護要點,使其更穩(wěn)定長久地運行。

        UPS保證任何情況下的正常供電,是許多行業(yè)的重要基礎。為此,除工業(yè)電網(wǎng)正常供電外,許多企業(yè)還配備了UPS。UPS是保證供電穩(wěn)定和連續(xù)性的重要設備,因其智能化程度高,儲能器材也可選用免維護蓄電池,使得在運行中往往忽略了對系統(tǒng)的維護和檢修。其實維護的好壞,對電源的壽命及其故障率有很大的影響。作者結合UPS原理和實際工作經(jīng)驗,提出UPS的維護要點,使其更穩(wěn)定長久地運行。
　　 
　　 UPS的供電原理是當市電正常時,系統(tǒng)會將市電的交流電轉為直流并對電池浮充電。一旦市電發(fā)生異常時,再將儲存于電池中的直流電能轉換為交流電,使負載繼續(xù)得到電能。這里需要強調的是UPS并不是停電時電池才會工作,如遇到電壓過低或過高、瞬間浪涌等足以影響設備正常運轉時均會工作,給設備提供穩(wěn)定且純凈的電力。由于一般負載在啟動瞬間存在沖擊電流,而UPS內部功率元器件都有一定的安全工作范圍,盡管在選用器件時都會留有余地,但過大的沖擊波還是會縮短元器件的使用壽命,甚至造成元器件的損壞,因此在使用UPS時,應盡量減少沖擊電流帶來的影響。而且,儲能設備雖然可選用免維護蓄電池,但在日常運行當中,還是需要進行適當維護的。
　　 
　　1  UPS的系統(tǒng)組成
　　
　　 UPS由四個部分組成:整流、儲能、逆變和開關控制。 
　　 
　　 (1)整流器實現(xiàn)穩(wěn)壓功能 
　　 
　　 整流器件采用晶閘管或IGBT,其本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電 
　　 
　　 發(fā)生變化時(該變化應滿足系統(tǒng)要求),輸出幅度基本不變的直流電壓。 
　　 
　　 (2)儲能電池實現(xiàn)凈化功能 
　　 
　　 由于整流器不能消除瞬間脈沖*,整流后的電壓仍存在*脈沖,而蓄電池除可存儲直流電能外,其對整流器來說就像接了一只大電容,其等效電容量的大小與蓄電池的容量大小成正比。因為電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈沖的平滑性消除了脈沖*,起到了凈化功能,也稱對*的屏蔽。 
　　 
　　 (3)逆變器實現(xiàn)頻率的穩(wěn)定 
　　 
　　 頻率的穩(wěn)定度僅取決于逆變器振蕩頻率的穩(wěn)定度。 
　　 
　　 (4)轉換開關為方便UPS的日常操作和維護, 
　　 
　　 設計了系統(tǒng)的開關控制,如自動旁路開關、檢修旁路開關等。 
　　 
　　2  UPS使用的注意要點
　　
　　 UPS雖然智能化程度較高,儲能設備也可選用免維護 蓄電池,這給我們使用帶來了許多便利,但在其使用過程中還應注意許多方面,才能保證使用。
　　 
　　 加上潮濕會引起主機工作紊亂。蓄電池組對溫度的要求較高，標準使用溫度為25℃，室內溫度應在+(15～30)℃。溫度過低，會使蓄電池容量下降,溫度每下降1℃，其容量下降1%。如果長期在高溫下使用，溫度每升高10℃，電池的壽命約降低一半。 
　　 
　　 (2)參數(shù)設置 
　　 
　　 主機中設置的參數(shù)在使用中不能隨意更改,特別是電池組的參數(shù),會直接影響其使用壽命。但隨環(huán)境溫度的改變,對浮充電壓要做相應調整,通常以25℃為標準,環(huán)境溫度每變化1℃時,浮充電壓也相應變化18mV(相對于12V蓄電池)。 
　　 
　　 (3)系統(tǒng)冷啟動 
　　 
　　 在無外電而僅靠UPS自行供電時,應避免帶負載啟動UPS。負載啟動瞬間,啟動電流會沖擊電 
　　 
　　 池,大負載的沖擊會造成UPS瞬時過載,嚴重時將損壞逆變器,故需先斷開各負載,等UPS系統(tǒng)啟動 
　　 
　　 后再開啟負載。 
　　 
　　 (4)增加負載 
　　 
　　 在設計過程中,UPS的功率余量一般不大,故在使用中不要隨意增加大功率的額外負載,也不允許在滿負載情況下長期運行。UPS的工作性質決定了其是在不間斷的狀態(tài)下運行,增加大功率負載,即使是在基本滿載的狀態(tài)下工作,都會造成主機的故障,嚴重時將損壞逆變器。 
　　 
　　 (5)電池相關問題 
　　 
　　 蓄電池組的電壓很高,存在*危險,因此在裝卸導電連接條、輸出線時應采取安全保護措施,如使用絕緣工具,帶絕緣手套,操作時站在絕緣板上等,特別是輸出接線端子,應有防觸摸措施。 
　　 
　　 無論電池是在浮充狀態(tài)還是在充、放電檢修測試狀態(tài),都要保證電壓和電流符合規(guī)定要求。過 
　　 
　　 高的電壓或電流可能會造成電池的熱失控或失水,電壓、電流過小會造成電池虧電,這些都會影響電池的使用壽命,前者影響更大。 
　　 
　　 在任何情況下,都應防止電池短路或者深度放電,因為電池的循環(huán)壽命和放電深度有關。放電深度越深,循環(huán)壽命越短。通常在核對性容量實驗中或是放電檢修中,放電達到容量的30%～50%就可以了。 
　　 
　　 對電池應避免大電流充放電。雖說在充電時可以接受大電流,但在實際操作中應盡量避免,否則會造成電池極板膨脹變形,使得極板活性物質脫落,電池內阻增大,溫升提高,嚴重時將造成容量下降,電池壽命提前終止。 
　　 
　 　3  日常維護與檢修
　　
　　 UPS分為主機和蓄電池組,所以維護與檢修也是對這兩者而言的,而電池的維護又是工作中的重點。 
　　 
　　 (1)主機的維護與檢修 
　　 
　　 UPS在正常使用的情況下,主機的維護工作較少,主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū),空氣中的灰粒較多,機內的風機會將灰塵帶入機內沉淀,當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂而造成主機工作失常,并且發(fā)出誤報警,大量的灰塵還會造成散熱不好,導致機內溫度升高。其次是在除塵時,檢查各連接件和插件有無松動和接觸不牢的情況。一般,每四年對UPS設備進行一次檢修,首先是更換UPS所有風扇,再根據(jù)運行情況,由專業(yè)人員帶電檢查直流回路紋波情況,從外表查看直流電容和交流電容有無異常,用專用表測試電容容量情況,確定是否更換電容。在清掃、檢修完成后,開始回裝插件,注意插件要插緊,二次插頭要插好。檢查通電后風扇和蓋板是否有共振。若以上情況都正常,UPS繼續(xù)手動旁通供電負載,在不帶載情況下，由專業(yè)技術人員單獨給UPS供電調試自動旁通、整流器和逆變器。若調試正常，UPS開始切換，由手動旁通切換到自動旁通再到逆變器供電。 
　　 
　　 (2)電池的維護與檢修 
　　 
　　 儲能電池組目前基本采用免維護電池,但這只是免除以往普通鉛酸電池的測比、配比、定時 
　　 
　　 添加蒸餾水的工作。而外因和不正常工作狀態(tài)對電池的影響沒有改變,這部分的維護檢修仍是非常重要的。UPS的安裝環(huán)境、環(huán)境溫度、充放電電流、充電電壓、放電深度。日常的維護項目有:清潔并檢查電池端電壓、溫度;連接處有無松動腐蝕現(xiàn)象,連接條壓降;電池外觀是否完好,有無變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設備運行是否正常。儲能電池長期處于浮充狀態(tài),這種情況下每年應進行一次放電試驗。對新電池而言,放電前應對電池組進行均衡充電,以達全組電池的電壓均衡。待放電時,先對電池做一個測試記錄,在放電過程中,定時檢查并記錄電池電壓,若有一只達到放電終止電壓時,應停止放電,若要繼續(xù)放電需先更換落后電池。免維護電池進行放電,建議離線進行。選擇放電電流時,要根據(jù)電池容量及電池備用時間,放電過程中用電流表監(jiān)視,盡量保持電流恒定。通過調整電極在水中的深度和電解質的濃度,來調節(jié)放電電流的大小。值得注意的是,在放電過程中,水箱中會有大量熱量散發(fā),溫度很高,要適當換水,降低水溫。對于鎳鎘電池,其電解液是*氧化鉀溶液,放電時不但會產(chǎn)生熱量,還會釋放有害氣體,所以放電時需要保證良好的通風。深度放電會造成蓄電池內部極板表面硫酸鹽化,導致蓄電池內阻增大,嚴重時會使個別電池出現(xiàn)“反極化”現(xiàn)象和電池的永久性損壞。蓄電池對環(huán)境溫度要求細?工作環(huán)境一般要求在20～25℃之間,低于15℃時,其放電容量下降,而溫度過高(大于30℃)其壽命就會縮短。目前常用的M型密封式鉛酸蓄電池的使用壽命大約在10年以內。免維護電池需要維護并不是無稽之談,應從廣義的維護立場出發(fā),做到運行、管理的周到、細致和規(guī)范,保證設備良好的運行狀況,從而延長使用年限;保證直流母線經(jīng)常處在合格的電壓和電池的放電容量;保證電池運行可靠和人員的安全。這就是電池維護的目的,也是電池運行規(guī)程中包括的內容和規(guī)定。 
　　 
　　 (3)故障排查 
　　 
　　 當UPS電池出現(xiàn)故障時,應先查明原因,分清是負載問題還是UPS問題,是主機故障還是電池組 
　　 
　　 故障。雖說UPS主機有故障自檢功能,但它對面不對點,更換配件很方便,但要維修故障點,還需要大量分析、檢測工作。另外,如自檢部分發(fā)生故障,顯示的故障內容則可能有誤。對主機出現(xiàn)擊穿、斷路器或器件燒毀故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動,否則可能發(fā)生相同的故障。 
　　 
　　 當電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄露現(xiàn)象的電池時,應及時采用相應的措施進行修復,對不能修復的就要更換,但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池混在一起使用,否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換,以免影響主機。 
　　 
　　 (4)做好防雷措施 
　　 
　　 在UPS市電輸入端必須安裝防雷設備,并確認 UPS可靠接地。接地電阻應小于2Ω。
　　 
　 　4   結束語
　　
　　 再好的設備也有壽命,也會出現(xiàn)各類故障,但維護工作做的好可以減少設備故障,延長設備壽命。不能因為高智能、免維護而忽略了本應進行的維護工作,在任何時候都可能發(fā)生故障,而預防工作則是安全運行的重要保障。
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