UPS(Uninterruptible Power System ),即不間斷電源,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的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當市電輸入正常時,UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器,同時它還向機內(nèi)電池充電;當市電中斷(事故停電)時, UPS 立即將機內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)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 設(shè)備對電壓過大和電壓太低都提供保護
系統(tǒng)組成
1、總控站(后臺)
由監(jiān)控站、工程維護站、系統(tǒng)接口等構(gòu)成,運用管理分析軟件處理接收的數(shù)據(jù)并通過Web發(fā)布。工程維護人員登錄服務(wù)器可查看全廠所有在線設(shè)備的運行狀態(tài)以及完善的歷史、實時數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計。
2、現(xiàn)場設(shè)備控制站(ES)
根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備需要,可選擇監(jiān)控功能儀或設(shè)備運行狀態(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。獨立完整的ES包括以下部分。
2.1、系統(tǒng)主機。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)計算、存儲管理,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)。
2.2、數(shù)據(jù)采集模塊組。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,可靠性、安全性高。數(shù)據(jù)采集可分組,每個模塊可對一定數(shù)量電池進行電壓采集,可配備電流、溫度傳感器,模塊間與系統(tǒng)主機一般采用RS-485連接。
2.3、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。可實現(xiàn):①將主機發(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)送至遠程服務(wù)器;②將遠程服務(wù)器發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令經(jīng)過解碼發(fā)給主機,實時控制。
2.4、放電模塊。可快速測出電池直流內(nèi)阻,瞬間測試電池性能,大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負荷。
2.5、遠程服務(wù)器。實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)計算機數(shù)據(jù)通信,通過局域崗遠程訪問現(xiàn)場的蓄電池監(jiān)測系統(tǒng),接收、分析數(shù)據(jù),通過Web服務(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù)。
3、通信網(wǎng)絡(luò)
聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場設(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)。
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,進行AC/DC變換的整流器(REC),進行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,從而當外電發(fā)生變化時(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。凈化功能由儲能電池來完成,由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外,對整流器來說就像接了一只大容量電容器,其等效電容量的大小,與儲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,即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,也稱對干擾的屏蔽。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,設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān),主機自檢故障后的自動旁路開關(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,給負載供電如圖所示,而且,同時給儲能電池充電;當突發(fā)停電時,UPS電源開始工作,由儲能電池供給負載所需電源,維持正常的生產(chǎn)(如粗黑→所示);當由于生產(chǎn)需要,負載嚴重過載時,由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電(如虛線所示)。
功能
UPS( Uninterruptible Power System ),即不間斷電源,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的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當市電輸入正常時,UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器,同時它還向機內(nèi)電池充電;當市電中斷( 事故停電)時, UPS 立即將機內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)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作為保護性的電源設(shè)備,它的性能參數(shù)具有重要意義,應(yīng)是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬,則表明對市電的利用能力強(減少電池放電)。輸出電壓、頻率范圍小,則表明對市電調(diào)整能力強,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UPS突然由零負載加到滿負載時,輸出電壓的穩(wěn)定性。還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時間等都是表征UPS性能的重要參數(shù),決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好,保護能力也越強,總的來說,離線式UPS對負載的保護最差,在線互動式略優(yōu)之,在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。
注意事項
1)UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風良好,利于散熱,并保持環(huán)境的清潔。
2)切勿帶感性負載,如點鈔機、日光燈、空調(diào)等,以免造成損?壞。
3)UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳,可靠性最高。
4)UPS帶載過輕(如1000VA的UPS帶100VA負載)有可能造成電池的深度放電,會降低電池的使用壽命,應(yīng)盡量避免。
5)適當?shù)姆烹姡兄陔姵氐募せ睿玳L期不停市電,每隔三個月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次,這樣可以延長電池的使用壽命。
6)對于多數(shù)小型UPS,上班再開UPS,開機時要避免帶載啟動,下班時應(yīng)關(guān)閉UPS;對于網(wǎng)絡(luò)機房的UPS,由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時工作的,所以UPS也必須全天候運行。
7)UPS放電后應(yīng)及時充電,避免電池因過度自放電而損壞。
蓄電池使用與維護
一、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。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據(jù)試驗測定,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。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池,設(shè)計壽命普遍是3年,這在電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境下才能達到。達不到規(guī)定的環(huán)境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環(huán)境溫度的提高,會導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)活性增強,從而產(chǎn)生大量的熱能,又會反過來促使周圍環(huán)境溫度升高,這種惡性循環(huán),會加速縮短電池的壽命。
二、定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時均已調(diào)試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應(yīng)合理調(diào)節(jié)負載,比如控制微機等電子設(shè)備的使用臺數(shù)。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個范圍內(nèi),電池的放電電流就不會出現(xiàn)過度放電。
UPS因長期與市電相連,在供電質(zhì)量高、很少發(fā)生市電停電的使用環(huán)境中,蓄電池會長期處于浮充電狀態(tài),日久就會導(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個月應(yīng)完全放電一次,放電時間可根據(jù)蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后,按規(guī)定再充電8小時以上。
三、利用通訊功能。目前,絕大多數(shù)大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應(yīng)的軟件,通過串/并口連接UPS,運行該程序,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數(shù)設(shè)置、定時設(shè)定、自動關(guān)機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內(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。
四、及時更換廢/壞電池。目前大中型UPS電源配備的蓄電池數(shù)量,從3只到80只不等,甚至更多。這些單個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)不斷的運行使用中,因性能和質(zhì)量上的差別,個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現(xiàn)損壞時,維護人員應(yīng)當對每只電池進行檢查測試,排除損壞的電池。更換新的電池時,應(yīng)該力求購買同廠家同型號的電池,禁止防酸電池和密封電池、不同規(guī)格的電池混合使用。