淺談聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)在不間斷電源管理中的應(yīng)用

張敏

淺談聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)在不間斷電源管理中的應(yīng)用

張敏

（三明福銀高速公路有限責(zé)任公司，福建 三明 365000）

不間斷電源（UPS）是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻不間斷電源，主要由計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或其他電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。在對(duì)不間斷電源特性深入分析的基礎(chǔ)上，對(duì)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)在不間斷電源管理中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)論述，以求達(dá)到設(shè)備在無人值守狀態(tài)下可靠運(yùn)行的目的，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的人工看守式維護(hù)管理模式向以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化、自動(dòng)化的集中管理模式的轉(zhuǎn)變，繼而達(dá)到降低維護(hù)成本、提高管理水平的目的。

聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控；不間斷電源；儲(chǔ)能裝置；電源浪涌

1 概述

不間斷電源（以下簡(jiǎn)稱“UPS”）是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻不間斷電源，主要由計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或其他電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(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，同時(shí)，它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS會(huì)立即將機(jī)內(nèi)電池的電能通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220 V交流電。UPS電源除了在保障供電的同時(shí)，還可以解決電壓下陷、電源浪涌、電源波動(dòng)、諧波失真等由市電電源質(zhì)量差對(duì)負(fù)載設(shè)備造成的危害。

2 影響UPS可靠運(yùn)行的因素

不間斷電源作為一個(gè)可靠性好、高性能的用電設(shè)備，對(duì)其本身的管理與監(jiān)控是必不可少的，如果管理不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致UPS本身出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響到電子收費(fèi)客服系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，而影響UPS可靠運(yùn)行的主要因素包括以下幾個(gè)方面。

2.1 環(huán)境因素

UPS的應(yīng)用環(huán)境是一個(gè)非常重要的問題，是影響設(shè)備正常運(yùn)行的主要因素，具體環(huán)境因素又包括溫度、濕度、氣壓、雷電等。實(shí)際運(yùn)行中溫度又是最主要的影響因素，一般而言，UPS推薦的工作溫度是25 ℃，溫度過高時(shí)，可使設(shè)備內(nèi)的半導(dǎo)體器件的漏電流增加、壽命縮短，使電磁器件溫升提高，破壞絕緣層；溫度過低又可使設(shè)備內(nèi)的半導(dǎo)體器件增益降低，使設(shè)備啟動(dòng)困難甚至無法啟動(dòng)，或?qū)е滦铍姵氐碾娊庖簝鼋Y(jié)而無法放出能量等問題出現(xiàn)。

2.2 人為因素

UPS運(yùn)行與維護(hù)離不開人，用戶需要具備一定的電源基本知識(shí)，并經(jīng)過UPS廠家的專業(yè)培訓(xùn)，否則就會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩貙?dǎo)致系統(tǒng)斷電，影響電子收費(fèi)業(yè)務(wù)的辦理。比如，在雙機(jī)并聯(lián)UPS系統(tǒng)中，負(fù)載被均分到兩臺(tái)機(jī)器上，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地將故障UPS的負(fù)載轉(zhuǎn)到另一臺(tái)上。此時(shí)，面板或監(jiān)視器上就會(huì)顯示有告警信息，如果技術(shù)人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給予修復(fù)，一旦瞬間過載或市電中斷較長(zhǎng)時(shí)間，另一臺(tái)UPS就會(huì)轉(zhuǎn)為旁路或斷電。

2.3 雷電因素

雷電是自然界的一種大氣現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生極高的電壓并形成電磁場(chǎng)。由于UPS中大量運(yùn)用了半導(dǎo)體、IC芯片等器件，對(duì)電壓都有比較嚴(yán)格的要求，工作電壓一般都在2～10 V，超過一定的電壓就會(huì)被擊穿或者燒毀。雷電一旦侵入，就極可能產(chǎn)生上千伏的電壓，進(jìn)而對(duì)電子器件造成毀滅性破壞。雖不能避免雷電發(fā)生，但卻可以通過采取防護(hù)措施避免或減少雷電對(duì)UPS的破壞。研究認(rèn)為，雷電入侵主要有直擊雷與感應(yīng)雷兩種形式，所以，一個(gè)完整的防雷方案應(yīng)包括針對(duì)直擊雷的外部防護(hù)與針對(duì)感應(yīng)雷的內(nèi)部防護(hù)兩個(gè)方面。

3 不間斷電源監(jiān)控組網(wǎng)

目前，UPS監(jiān)控技術(shù)主要有基于串行通信方式的監(jiān)控技術(shù)、基于GSM無線網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控技術(shù)、基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等組網(wǎng)方案。其中，基于串行通信方式的監(jiān)控技術(shù)受通信距離的限制，難以形成較大的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；基于GSM無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)雖然具有遠(yuǎn)程維護(hù)管理方便、無需布線、手機(jī)短信報(bào)警等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，需要支付一定的移動(dòng)通信費(fèi)用，且該方案一般應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，無法到達(dá)或野外無人值守的UPS供電場(chǎng)所；基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控技術(shù)是把各網(wǎng)點(diǎn)UPS電源設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和診斷，實(shí)時(shí)提供UPS的電流、電壓、電池后備時(shí)間和負(fù)載率的狀態(tài)分析，并在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)通知技術(shù)人員進(jìn)行處理。

4 聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

UPS電源的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的目的在于實(shí)時(shí)掌握UPS的運(yùn)行工況，對(duì)反饋回來的報(bào)警信息及時(shí)進(jìn)行分析與處理，確保UPS的穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)以上對(duì)影響UPS可靠運(yùn)行因素的分析，可知對(duì)UPS的監(jiān)控內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。

4.1 運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控

對(duì)UPS運(yùn)行環(huán)境因素的監(jiān)測(cè)，比如煙、火、酸霧、溫度等因素，當(dāng)UPS運(yùn)行溫度越限時(shí)，監(jiān)控單元就可以第一時(shí)間發(fā)出警告，及時(shí)通知用戶進(jìn)行處理，以防止意外事故或設(shè)備故障的發(fā)生。

4.2 充放電過程監(jiān)控

眾所周知，充電電壓太高會(huì)導(dǎo)致電池因過充而發(fā)熱，電池內(nèi)由于產(chǎn)生大量氣體而外溢，輕者縮短電池壽命，重者使電池的外殼鼓脹甚至破裂；充電電壓過低會(huì)使電池的化學(xué)反應(yīng)不充分，一段時(shí)間后就會(huì)使電池的容量越來越小，導(dǎo)致電池早期失效。

因此，需要對(duì)UPS的充放電過程進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控到這些參數(shù)偏離過大后，就可通過調(diào)整對(duì)應(yīng)的電位器，或用軟件方法及時(shí)調(diào)節(jié)，以避免對(duì)電池造成損害。

4.3 對(duì)電池參數(shù)的監(jiān)控

針對(duì)蓄電池的性能及使用維護(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，是為了確保其具有較高的可靠性，并延長(zhǎng)其使用壽命。監(jiān)控的主要內(nèi)容包括：①均衡充電控制。智能監(jiān)控單元時(shí)刻監(jiān)視蓄電池組各只電池的端電壓，發(fā)現(xiàn)端電壓偏差大于設(shè)定值的電池超過2只或3只時(shí)，則自動(dòng)進(jìn)入均衡充電管理，控制充電電壓。②蓄電池故障處理。對(duì)于蓄電池短路、氣體泄漏及漏酸、斷路等電池故障，智能監(jiān)控單元會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)發(fā)出聲光告警信號(hào)，通知用戶及時(shí)處理。③蓄電池壽命預(yù)測(cè)。智能監(jiān)控單元通過對(duì)蓄電池運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)的分析，或定期地進(jìn)行壽命試驗(yàn)，可以對(duì)蓄電池預(yù)定壽命進(jìn)行評(píng)估。

4.4 對(duì)輸入輸出參數(shù)的監(jiān)控

針對(duì)輸入和輸出監(jiān)控的大量參數(shù)，比如輸入輸出電壓、電流、頻率等和負(fù)載率等。在對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，當(dāng)外供電電源中斷或參數(shù)偏差過大時(shí)，監(jiān)控單元可以及時(shí)發(fā)出報(bào)警或采取相應(yīng)的保護(hù)措施；對(duì)輸出參數(shù)的監(jiān)控可以讓技術(shù)人員及時(shí)了解到UPS輸出的電源質(zhì)量、負(fù)載使用情況等信息。

5 結(jié)束語

不間斷電源設(shè)備在實(shí)際運(yùn)維過程中仍然離不開人的作用，UPS作為一種智能化精密電源，對(duì)運(yùn)行環(huán)境與維護(hù)人員的素質(zhì)均提出了較高的要求，只有人防與技防相結(jié)合，才能真正確保UPS系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

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〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0143－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.143