不間斷電源智能集控

摘要：本文主要解決日常用電中突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)，確保精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備得到高質(zhì)量不間斷供電，能在嚴(yán)格的規(guī)范和要求下安全、準(zhǔn)確運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：UPS 微母線 自動(dòng)開關(guān)

1 引言：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備，對(duì)電壓持續(xù)可靠性和高質(zhì)量有嚴(yán)格的規(guī)范和要求。在外電供電中雷雨季節(jié)經(jīng)常有雷擊引起的欠壓、瞬時(shí)跌落、浪涌和尖峰干擾等，都會(huì)影響到精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備的運(yùn)行如圖1。

我們的不間斷電源UPS、EPS設(shè)備目前分布地方多而零散、只能保障局部精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備、維護(hù)不便、缺乏統(tǒng)一監(jiān)控。如果一旦局部的UPS不間斷電源設(shè)備突然異常，就不能保證高質(zhì)量不間斷供電。不間斷電源品牌型號(hào)、用途都不同，比如有后備式UPS、在線式UPS、雙頻式UPS、EPS等。針對(duì)以上存在問題和實(shí)際運(yùn)行中的問題，整理分析，對(duì)全部的不間斷電源設(shè)備搭建一個(gè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、智能控制等。

2 不間斷電源智能集控設(shè)計(jì)

不間斷電源智能集控由UPS和EPS構(gòu)建微型電源系統(tǒng)、UPS和EPS控制系統(tǒng)、UPS和EPS監(jiān)測(cè)通訊歸一化系統(tǒng)組成如圖2。

2.1、UPS和EPS構(gòu)建微型電源系統(tǒng)。首先對(duì)UPS和EPS的輸入和輸出進(jìn)行改造，在UPS和EPS輸出端安裝自動(dòng)開關(guān)，自動(dòng)開關(guān)1的作用蓄電池組向微母線輸出電源;另一個(gè)作用微母線電源向故障UPS和EPS的負(fù)載輸入電源。自動(dòng)開關(guān)2的作用切除故障的UPS和EPS。微母線是匯集、傳送、分配電源的關(guān)鍵。微電源系統(tǒng)有微母線和多個(gè)UPS和EPS機(jī)組并聯(lián)組成，電源系統(tǒng)的總?cè)萘繒?huì)增大。

2.2、UPS和EPS控制系統(tǒng)。這是不間斷電源智能集控的難點(diǎn)和核心。兼顧不能型號(hào)和工作方式的UPS和EPS，都統(tǒng)一到微母線上來，進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波、調(diào)壓來解決是電壓范圍和波形都一致。例如后備式UPS缺點(diǎn)輸入電壓范圍窄，輸出電壓穩(wěn)定度差和波形為方波點(diǎn);在線式UPS優(yōu)點(diǎn)輸入電壓范圍寬，輸出電壓穩(wěn)定度差和波形為正弦波。

其次UPS功率因數(shù)一般是0.8，考慮冗余后一般以20%-30%，為UPS最佳工作狀態(tài)70%-80%。由于UPS和EPS混連使用功率因素0.75，整體的最佳工作狀態(tài)60%-75%。計(jì)算不間斷電源智能集控電源容量為：UPS和EPS容量總合4760VA。帶載最大總功率為：UPS和EPS容量總合*功率因素*功率因素=2677.5W，如果實(shí)際負(fù)載由電動(dòng)機(jī)還的考慮啟動(dòng)方式、電流、時(shí)間密切相關(guān)，這是保證所用UPS和EPS正常工作，同時(shí)確保蓄電池組的性能到最佳。

蓄電池組隨著放電時(shí)間電阻增加，電壓下降。蓄電池組不能全部放空電壓，所以設(shè)限制，當(dāng)電壓不足或達(dá)到冗余20%-30%，自動(dòng)開關(guān)切換到微母線上，繼續(xù)保持負(fù)載供電。同時(shí)切斷蓄電池組供電，自動(dòng)開關(guān)能快速靈敏可靠地切投達(dá)到不間斷 。UPS和EPS可以集中統(tǒng)一運(yùn)行，同時(shí)也可以獨(dú)立運(yùn)行。提高靈活性和利用率，確保蓄電池組處于最佳狀態(tài)，也為實(shí)現(xiàn)定期充放電試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

UPS和EPS控制原理：檢測(cè)對(duì)側(cè)無壓、無流和開關(guān)狀態(tài)，負(fù)載情況進(jìn)行邏輯判斷自動(dòng)開關(guān)進(jìn)行切頭，確保異常狀態(tài)微母線上的精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備能可靠安全運(yùn)行。

2.3、UPS和EPS監(jiān)測(cè)通訊歸一化系統(tǒng)組成。每個(gè)UPS和EPS都有各自的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要把檢測(cè)內(nèi)容通過轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的通信協(xié)議和端口，把數(shù)據(jù)集中到集控平臺(tái)上時(shí)時(shí)對(duì)蓄電池組每塊電池電壓、運(yùn)行負(fù)載情況等連接服務(wù)器進(jìn)行管理;另一方面對(duì)自動(dòng)開關(guān)的遠(yuǎn)程集中判斷、開關(guān)的自動(dòng)控制、開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、報(bào)警信息等顯示等。

3 不間斷電源智能集控運(yùn)行方式

不間斷電源智能集控運(yùn)行方式分為三種，分別如下圖3所示。

第一種獨(dú)立運(yùn)行工作方式：供本側(cè)負(fù)載，不供微母線，自動(dòng)開關(guān)1斷開，自動(dòng)開關(guān)2閉合。

第二種關(guān)聯(lián)運(yùn)行工作方式：本側(cè)UPS或EPS機(jī)組故障后，本側(cè)負(fù)載由微母線供電，自動(dòng)開關(guān)1閉合，自動(dòng)開關(guān)2閉合。

第三種微系統(tǒng)工作方式：供本側(cè)負(fù)載，同時(shí)供微母線，自動(dòng)開關(guān)1閉合，自動(dòng)開關(guān)2閉合，如果本側(cè)UPS或EPS機(jī)組故障后自動(dòng)開關(guān)2斷開;如果負(fù)載故障自動(dòng)開關(guān)1斷開，自動(dòng)開關(guān)2斷開。再無故障情況行市電供電中斷、本側(cè)UPS或EPS機(jī)組故障都不會(huì)造成精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備供電，這種方式既能往外輸出，也能接受輸入。這種運(yùn)行方式所有的本側(cè)UPS或EPS機(jī)組都在線，兼具第一種、第二種運(yùn)方式。

4 不間斷電源智能集控原理

不間斷電源控制是微系統(tǒng)的核心，控制原理是關(guān)鍵。兩個(gè)自動(dòng)開關(guān)一方面檢測(cè)UPS或EPS機(jī)組的對(duì)側(cè)電壓（微母線、UPS或EPS機(jī)組輸出電壓、輸出/ UPS或EPS機(jī)組容量比）等;另一方面檢測(cè)微母線的在線容量、各個(gè)機(jī)組獨(dú)立的允許容量時(shí)時(shí)變化動(dòng)態(tài)，時(shí)時(shí)調(diào)整。確保微系統(tǒng)正常運(yùn)行情況先，也保護(hù)UPS或EPS機(jī)組。自動(dòng)開關(guān)具有檢測(cè)電流大小功能、電壓功能。微系統(tǒng)原理根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式、自動(dòng)開關(guān)等，無間斷的切除供電不穩(wěn)定、容量不足、故障蓄電池組等，進(jìn)行持續(xù)可靠供電，確保精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備供電。

以第三種微系統(tǒng)運(yùn)行方式為主用時(shí)，自動(dòng)開關(guān)2檢測(cè)對(duì)側(cè)無壓、無流、確認(rèn)后自動(dòng)開關(guān)1在合位，斷開自動(dòng)開關(guān)2，顯示市電或UPS或EPS機(jī)組故障，采用微母線供電。

5 不間斷電源智能集控優(yōu)點(diǎn)

不間斷電源智能集控平臺(tái)在實(shí)際工作中各方面性能都有所提高，也具有很多顯著特點(diǎn)：

1、集控連接UPS或EPS機(jī)組構(gòu)建微型電源系統(tǒng)，不僅提高了UPS或EPS機(jī)的利用效率，靈活性也大大提高。

2、微型電源系統(tǒng)帶載能力比獨(dú)立的UPS或EPS機(jī)組提高，容量也大大提升，持續(xù)時(shí)間長、可靠性更高。

3、不間斷性得到可靠、精確地保障，相當(dāng)于UPS或EPS機(jī)組自身蓄電池+系統(tǒng)中各類UPS或EPS機(jī)組自身蓄電池保障能力更強(qiáng)大。

4、集中化檢測(cè)、控制為維護(hù)帶來很大的便利性比如：定期充放電、點(diǎn)多面廣的分布的集中管理，避免維護(hù)遺漏等。

但是不間斷電源智能集控運(yùn)行系統(tǒng)大復(fù)雜性高，對(duì)蓄電池組、自動(dòng)開關(guān)要求也更高，在改造過程中根據(jù)總?cè)萘颗渲梦⒛妇€、實(shí)際負(fù)載情況配置自動(dòng)開關(guān)等。UPS或EPS機(jī)組型號(hào)、品牌、容量等盡量都要選用一個(gè)致，改造減小改造難度。

6 小結(jié)

不間斷電源智能集控在實(shí)際工作的應(yīng)用可以有效的應(yīng)對(duì)避免市電中斷或故障、UPS或EPS機(jī)組等出現(xiàn)問題，保證精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備持續(xù)供電、提高UPS或EPS機(jī)組效率、整體容量、續(xù)航時(shí)間，提高保障能力應(yīng)對(duì)處置突發(fā)情況，應(yīng)急能力強(qiáng)大。UPS或EPS機(jī)組構(gòu)架微系統(tǒng)是精密微電子發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周志敏 等編著UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用實(shí)例，中國電力出版社，2012年

[3]周志敏 等編著數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與故障處理，電子工業(yè)出版社，2012年