UPS供电系统的维护十篇

UPS供电系统的维护 篇1

新技术、新设备在通信系统中的广泛应用, 对供电质量提出了越来越高的要求, 由此在通信机房中安装UPS (不间断电源) 供电系统变得越来越普遍。不间断电源 (UPS) 系统是一种含有储能装置、以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。在计算机和网络系统应用中, 主要起两个作用:一是应急使用, 防止电网突然断电而影响正常工作, 给计算机系统造成损害;二是消除市电网上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、暂态过电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”, 改善电源质量, 为计算机系统提供高质量的电源。

二、UPS供电系统设计

UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源, 并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。在设计通信机房前级供电系统时, 应考虑以下几个方面:

1前级供电系统电源质量不宜太差, 电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲, 大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15%。电压过低, 将使UPS备电池频繁放电, 最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命, 相反, 电压过高, 则易引起逆变器损坏。

2前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载, 在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压, 使供电线路上电压波形失真度过大, 造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作, 进而引起同步控制电路故障。

3前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大, 容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1.5-2倍, 以保证发电机输出电压、频率正常, 并改善其波形失真度。

三、供电环境对UPS的要求

作为电网与负载的中间环节, UPS要能适应当地电网环境, 并且在运行中不能对电网产生不良影响。对电网环境的适应能力:一台UPS对电网的适应能力主要指电网电压的变化范围、频率变化范围、波形失真和各种干扰情况下的运行能力。根据我国电网情况, UPS允许的变化范围一般应做到±25%, 而且我国电网电压的频率也存在着不稳定的因素, UPS必须在50HZ±5%范围内能正常运行, 特别是在有的UPS输入端有降压变压器的波形畸变和干扰也是很复杂的, UPS的输入端要有较强的滤波和抗干扰功能。

四、UPS的维护

1 UPS维护的注意事项

在对UPS的使用与维护中应注意以下问题:

(1) 接UPS的配电箱所使用的开关不宜用老式的刀闸开关, 应采用广为使用的空气开关, 这种开关有消弧和负载短路时响应速度快的功能, 且有漏电保护和过热保护的等功能。

(2) 空气开关的容量选用应适中。开关容量过大会造成过流或负载发生短路时, 过小会经常造成市电中断。

(3) UPS所在的市电线路不应带感性负载, 否则会对电网及UPS产生很大的冲击, 应把感性负载接到其他市电线路中。

(4) 当重点负载的UPS发生故障, 不应盲目关机, 应用旁路继续供电, 然后通知UPS维修工程师解决故障。

(5) 在UPS匹配功率时, 应留有余量, 不应过载, 按UPS功率的80%来匹配负载即可。

(6) 开关UPS要有顺序, 开机时, 应先开UPS电源输入开关, 再开逆变器开关;关机时相反。

2 UPS电源蓄电池组的维护保养

在中、小型UPS电源中, 广泛使用的是一种密封式铅酸蓄电池, 正确对蓄电池组的维护保养, 是延长UPS蓄电池组使用寿命的关键。为此, 应做到:

(1) 严禁对UPS电源的蓄电池组过电流充电, 过电流充电容易造成电池内部的正、负极板弯曲, 造成蓄电池可供使用容量下降, 以致损坏蓄电池。

(2) 严禁对UPS电源的蓄电池组过电压充电, 过电压充电会造成蓄电池中的电解液所含的水被电解成氢和氧而逸出, 从而缩短蓄电池的使用寿命。

(3) 严禁对UPS电源的蓄电池组过度放电, 过度放电容易使电池的内部极板表面的硫酸盐化, 导致蓄电池的内阻增大, 甚至使个别电池产生“反极”现象, 造成电池的永久性损坏

五、总结

一个UPS供电系统维护的是否到位, 决定了通信机房内重要负载是否能正常运行, 所以在UPS使用过程中, 要做到维护到位、定期测试, 只有这样才能为通信设备及计算机负载提供有效的保障。

参考文献

UPS供电系统的维护 篇2

关键词：电视播控机房,UPS系统,使用,维护,运行

经济的飞速发展使得电视机成为人们生活中不可缺少的家用电器,通过电视节目,人们可以足不出户看到外面的世界,可以获得更多的信息,同时也能享受到更多的娱乐节目[1]。但是,这些节目和信息的背后,都要通过播控机房的控制进行信号的传输,一旦播控机房的电力供应出现问题,就可能造成传输信号中断,从而降低收视效果,甚至会形成极大的经济损失。UPS系统的出现,保证了其机房电力的供应,给节目的播出和信号的传输提供了基础保障。

1 UPS系统组成及功能

UPS系统就是指能为电器设备,主要是计算机以及其他高科技电子产品的运行提供不间断电力供应的一种系统。这些电子产品或电器设备,在电力供应中断时,可能会造成比较大的影响或损失,为了避免因为供电线路故障或其他原因造成的停电对这些设备产生的影响,可以选用UPS系统进行供电。UPS系统组成包括主机、蓄电池组以及连线等,其在市电正常供应时,可以通过主机对蓄电池进行充电,同时对与之连接的设备进行用电供给;遇到停电情况,蓄电池所储存的电量,在主机逆变器的作用下直接转变为同市电电压一样的交流电,继续对设备进行供电,以保证电力的应用需求,并且其转换时间非常短暂,可以防止电器设备由于断电而重启或系统程序遭到破坏;当市电再次恢复供应时,UPS系统又会自动转入到对蓄电池充电的状态;而且系统还要能对蓄电池的状态进行检测,如果电池电量已满,可以停止对其充电,从而实现对蓄电池的保护。其次,UPS系统还应该能通过人工控制的方式,在市电供应与系统供电之间进行切换及开关控制,以便于在对其管理维护时能将系统进行断电处理。

2 UPS系统选择与安装

2.1 UPS的运行条件

UPS要防止被阳光照射到,适宜在阴凉干燥、便于通风的地方进行安装。因为蓄电池组对运行时的温度要求相对苛刻,过低的温度会造成蓄电能力的降低;长时间高温运行,会影响其使用寿命[2]。因此,一定要将其安装在一个适当的位置与环境下,避免接触或靠近一切可能的热源。并且在进行安装选择时,一定要考虑实际的负载大小和使用时间的长短,有条件的可以加装动态检测系统随时对UPS的运行状态和电量储存量进行随时监测,以做到对电量的合理分配和使用。

2.2 UPS系统组件的安装

在对系统的主机进行安装时,考虑到设备及人员的安全问题,一定要做好主机的接地处理,连接UPS配电箱的开关优先选择能防止电弧形成的空气开关;连接系统的相线与地线都要按照系统要求进行连接;主机与蓄电池组的距离要适中,而且要考虑到负载的运行电流要求,采用满足最大电流几倍的截面线粗进行连接,防止负载电流引起的发热现象。对蓄电池组进行安装时,首先检查电池的外观的完整性、型号和生产日期,将破损或超期的电池替换掉,不同型号、不同批次不准进行混合使用,严格控制整个蓄电池组的质量。连接电池的电线长度尽量保持一致,并且考虑到运行中的散热问题,在电池与电池之间要留有一定的空隙;在安装完毕后,做好记录并保存,以便日后的维护与管理。

3 UPS系统的维护

UPS的维护工作,一定要对UPS输出端的电压进行测量,若是不正常,应该对连线进行逐步地检查,以排除线路的松动造成的问题。对主机来说,清理主机内的灰尘等,将出现问题的排风扇进行更换,基本上就能保证主机的正常运作;主要的是对蓄电池组实施系统地维护。假如在很长一段时间内都没有用到UPS系统进行供电,就需要定期地给蓄电池组放电,通过手动控制UPS系统进行供电,达到放电的目的。如果经常发生停电情况,应当防止经常性地将蓄电池组的电量用光,以防多次深度放电和长期浮充造成蓄电池组寿命的下降[3]。

4结语

UPS系统的应用,保证了电视播控机房电器设备的正常运行,使人们能通过电视节目获得更多更及时的信息。在UPS的使用过程中,一定要依据其使用规则,控制好负载的功率和使用时间,并定期做好维护工作,使其能更好地为电视播控工作发挥其作用。

参考文献

[1]尚大伟.浅析电视播控机房UPS的使用与维护[J].传播与版权,2014(12).

UPS供电系统的维护 篇3

摘要:UPS不仅是不间断供电装置,还具有电力净化的作用。本文将重点讨论UPS的选择和配置、蓄电池组容量的选择和配置以及UPS电源的安装与维护。

关键词:UPS 蓄电池 选配 维护

0 引言

UPS即不间断电源,随着各种电子设备的普及,UPS电源得到了越来越广泛地应用。

1 UPS选型和配置

1.1 了解UPS电源的性能指标:①输入电压:220V或380V(三相四线制),-15%～+10%。②输出电流:根据这个值选择导线截面和输入保险。③输出电压:一是输出电压稳定度,一般为±5%。有些为±3%左右。另一个是稳压精度:稳态≤±1%、瞬态≤±5% 。④瞬态电压恢复时间:≤±50ms。⑤输出容量:即视在功率S, S=UI⑥后备时间:指输入中断后,UPS能继续工作的时间,是UPS的关键指标。⑦功率因数:0.8(滞后)⑧效率:≥90%(满载时)⑨过载功能:10min(125%额定电流);10S(150%额定电流)。⑩限流:100%～110%额定电流可调。

1.2 UPS选择:

1.2.1 UPS型号 ①在线正弦波UPS电源。无论市电正常与否,它对负载供电都是由UPS电源逆变器提供的。只要机内蓄电池能向UPS电源逆变器提供能量,当市电中断时,在线式UPS电源就能实现对负载的真正不间断供电,其正弦波波形失真系数最小,对负载供电转换时间为零,可靠性高,故障率低但价格较高。②后备式正弦波UPS电源。采用了抗干扰式分级调压稳压技术。仅仅在由蓄电池供电时才有可能向负载提供高质量的正弦波,在从市电供电向逆变器供电进行转换时,对负载而言,大约有4ms左右的中断供电(主要来源于继电器的转换时间)。后备式正弦波UPS电源处于市电供电时,由于市电是直接通过抗干扰滤波器对负载供电的,因此噪音较小,但是UPS电源处于逆变器工作时,由于PWM脉宽调制频率一般为8KHZ左右,因此噪音较大。③后备方波输出UPS电源。向负载提供的交流电是方波而不是正弦波。此类UPS电源只能接微容性或纯组性设备,负载越重,方波脉冲宽度越宽,而方波脉冲的峰值越小。此类UPS电源的转化时间不一定。其变化范围为4～9ms且用户不能控制。此类UPS不能进行频率的关闭和启动,但造价较低。

1.2.2 负载容量、负载功率因数和UPS的波峰因数 选购UPS时,首先要知道负载的总容量,同时还要考虑负载的功率因数才能确定UPS的标准功率容量。由于负载功率因数很难计算,所以UPS技术规范中给出了波峰因数这个指标,波峰因数越高,UPS承受非线性的能力越强。一般波峰因数比应大于3:1。

1.2.3 电池后备时间 一般情况下,选择后备时间时,通常选取满载工作时间为10min、15min或30min即可。由于蓄电池价格较贵、长延时UPS一般仅在停电时间较长的场合选用。此时最好选择有外接大容量的蓄电池功能的UPS,以确保市电停电后能长时间供电。

1.2.4 UPS中性线截面 由于UPS负载多为非线性负载,因而流过中线的电流不为零。即使在三相负载完全平衡时中线电流也可达三相电流的1.8倍。负载功率因数越小,倍数越大。因此在UPS电源中,其中线截面不得小于相线截面。否则易造成中线发热,甚至烧掉电缆引起火灾,造成严重后果。

2 蓄电池的选择和配置

2.1 蓄电池基本技术指标:①阀控式密封铅酸蓄电池:每台UPS各接一组。②浮充电压允差:1%。③浮充电压:2.23～2.27V/单体。④均充电压:2.3～2.4V/单体。⑤ 放电终了电压:1.67～1.70V/单体。⑥温度对蓄电池寿命的影响:在25℃时浮充运行情况下,理论寿命不低于10年。

2.2 UPS蓄电池容量的计算

2.2.1 蓄电池最大放电电流I

I=S×COSφ/η×Ei

式中:S为UPS电源的标称输出功率;

COSφ为负载功率因数,一般取0.8;

η为逆变器的效率一般取0.8;

Ei为蓄电池放电终了电压。

2.2.2 电池后备时间t 电池后备时间t根据用户的需要而定,中小型UPS多采用阀控铅蓄电池。价格较贵,一般选取满载工作时间为10min、15min或30min。

2.2.3 蓄电池容量C 算出最大放电电流后,再根据负载性质及用户所需UPS的后备时间,算得蓄电池标配容量:

(C=It)。

3 UPS安装

3.1 UPS的安装位置要求

3.1.1 为延长电池寿命,蓄电池应安装在环境温度为15℃～25℃范围内,室内温度也不能太大。

3.1.2 UPS的左右两侧要留有50mm空间,后面要留有100mm,前面留有足够的操作空间。

3.1.3 外置电池柜应与UPS放在一起。

3.2 UPS与市电、负载的连接 UPS与市电及负载的连接都很简单,但连接前应检查:①UPS输入参数与市电的电压、频率是否一致。②接入UPS的火线和零线是否与厂家规定一致。③检查负载功率是否小于UPS输出功率。④UPS与电池连接时一定分清正负极。

3.3 电缆截面的选择 选择导线截面时应考虑:

3.3.1 符合电缆使用安全标准。

3.3.2 符合电缆温升要求。

3.3.3 满足电压降要求。① 交流输入电流I相。因为P=3×U相×I相×COSφ(单相输出者则为:P=UICOSφ)。所以I相=P/(3×U相×COSφ)=S/(3×U相)。② 直流输出电流I=P/U(U应取最小值)。求出交流输入I相和直流输出电流I后,再查表确定导线截面积。

4 UPS维护

笔者根据多年来的工作经验,建议从以下几个方面做好UPS电源系统的维护:

4.1 掌握UPS的基本知识,认真阅读设备说明书,弄清各种警示信息,警示代码,指示灯的含义,以及产生的原因和应对方法。熟悉设备上各种开关,按钮的作用。熟悉掌握UPS的各种操作,清楚连接关系,明白代通之法。

4.2 加强日常的巡视、维护,查看设备有无告警,有无异味,有无异常响声,检查接头有无松动发热现象,散热扇运转是否正常,设备各种指示是否正常,发现问题及时解决。

4.3 制定定期维护计划:每月定期测量设备输出电压、电流、功率以及蓄电池内阻和端电压。每季或半年对蓄电池做一次核对性放电试验,一般应放出额定容量的30%～40%。每年清洁一次UPS内部卫生,检查各接头是否接触良好。

4.4 蓄电池放电:在蓄电池放电操作中,如采用蓄电池脱机使用假负载放电,不仅拆卸繁琐,且不安全,事后还需拆卸安装再充电。为保证电池放电试验的安全有效,既能发现问题(落后电池、反极电池等),又能保证供电安全可靠(不造成过放电、短路、供电中断等)。这里推荐一种直接利用负载对电池放电的方法:即关断UPS交流输入开关,让蓄电池放电。由于UPS电源多用于重要的网络通信等系统中,负载变化幅度不大,所以用负载直接放电,其放电电流也基本不变,这样就可根据蓄电池的电压情况和放电情况确定放电终止电压,算出放电时间,以后每季度的放电都与此次记录相比较,并从中发现问题及时排除。

UPS供电系统的维护 篇4

目前，在金融、航空、电信等行业，多台大型主机及大量的服务器、路由器、交换机、磁带库和磁盘阵列机等被集中地安装在同一IDC或MDC机房内，进行网络、通信、信息实时处理。研究证明，计算机和通信系统的可用性，在很大程度上要受电源质量的影响。一个大型企业，深知自己成功与否取决于计算机系统，供电故障只要出现几分钟，就可能出现诸如有损形象、丢失合同、丢失用户、终止用户服务、丢失运行的数据等等致命后果，据美国《幸福》杂志统计，金融业务每宕机一小时造成的损失就达700万美元以上，显而易见，稳定、可靠、纯净的电源是数据中心机房各种设备连续、正常、高效运行的重要前提。

数据中心机房安全不间断供电（UPS：Uninterruptible Power Supply）系统经过多年发展，在其性能指标完全满足计算机网络设备要求的情况下，真正能为用户带来价值的是其可用性。供电系统可用性包含：供电系统中设备的可靠性、可管理性和可维护性。可靠性高、便于管理、故障后可快速修复等，都意味着给用户更多的正常使用时间，把故障后不可用时间降到最低限度。本文作者结合多年工商银行大型UPS维护工作实践，就如何提高供电系统可用性、将不安全隐患消灭在萌芽状态，确保数据中心机房真正的不间断运行进行探讨。一． 数据中心机房UPS供电系统本身可靠性

全集中模式下，计算机系统是由计算机及网络等电子设备组成，这些电子设备对电源系统有着严格的技术标准和要求。UPS供电系统，通常是指UPS主机、蓄电池、静态旁路开关及其他接入接出辅助设备和环节组成，要让网络数据中心机房真正具备３６５×２４h连续不断运行，仅靠工作效率高、输出能力强的UPS本身无法达到，UPS系统中的输入输出配电柜、并机柜、断路器开关和传输电缆等辅助设备都是单点故障瓶颈，一旦出现问题，就必然造成系统停电故障，因此要实现接近零故障的供电，必须是一个有高度容错功能的冗余供电系统。现代IDC机房供电系统的硬件配置示意如图1所示。一般是由2路/多路市电源组成冗余式市电系统+备用发电机组+1台/多台自动切换开关（ATS: Automatic Transfer Switch）+防雷击抗瞬态浪涌抑制器和UPS供电系统来共同组成。这基本上是一个“永远不会停电”的配电系统，允许执行“不停电”的维护和检修操作，可将其可用性提高到99.999%,每年网络机房停机时间低于5.26分钟。二． 数据中心机房UPS供电系统维护管理实践

据统计，40%-50%的计算机故障是因为电源的故障和干扰造成的。而目前大型数据中心机房选用的UPS在性能和可靠性指标（例如工作效率、输出能力、平均无故障时间和使用的半导体功率器件的容量规格等）上都能满足要求，UPS产品的平均无故障工作时间（MTBF）可达20-40万小时。但投入运行后却屡屡发生故障。究其原因，很重要的一点是维护工作存在问题。下面结合工行数据中心（北京）电源系统成功维护经验进行讨论。1．UPS设备本身的维护与管理

UPS设备是整个供电系统的核心，它的作用有两个：一是保证向负载供电的不间断性；二是改善对负载的供电质量。在图1中，配置UPS的方法有单台配置、冗余并机配置和双总线系统配置3种，工行数据中心生产机房采用双总线系统配置。在这种配置系统中，任何单台UPS出现故障都需要不停电检修，不影响对负载的供电。对UPS的维护管理应做到以下几方面工作： l 完善维护管理制度、制定日常操作流程。UPS是一个综合技术性很强的设备，在UPS的性能是否能充分发挥和UPS的可靠性和使用寿命等方面，都与对它的使用和维护水平有关。统计显示，UPS供电系统发生故障原因中，人为因素占首位，由于维护原因造成的人为故障可归结为怀疑故障、知识性故障、操作故障、延时故障和交接故障等。因此要提高维护人员水平，需要制定相应的UPS维护维修管理制度、巡检制度、安全操作制度以及应急管理制度；签署厂家技术支持协议；制定UPS日常操作流程、电池放电与电池测试规程、应急处理流程等一系列规章制度，在遇到故障时不会造成盲目操作、人为二次故障情况，及时、迅速、准确解决故障问题。

● 设备维护维修文档记录。UPS供电系统管理的重要内容是预防性故障分析维护操作，数据中心机房要求UPS24小时不间断供电，供电质量的好坏，UPS供电系统中蓄电池等各组成部分的日常维护是关键。在实际工作中，我们按照维护制度创建一系列工作表记录设备运行情况，并形成完整电子文档，包括：（见表1）、UPS设备维修维护卡（见表2）、UPS电池测试记录表（见表3）、UPS电池放电记录表（见表4）等。通过这些数据我们可以对设备的运行情况进行分析，有的放矢地进行维护，将故障隐患消除在萌芽状态，改变以往的被动的维护方式。

2．UPS供电系统的监控管理

大集中模式下数据中心机房的电源设备数量大且分布分散，在人力有限的情况下，采取一些远程监控的手段实时了解设备的运行状况已成为一种必然的维护方式。工行数据中心结合自己情况对高低压设备、柴油发电机、环境设备、UPS电源设备等进行集中实时监控。用户通过RS232或RS485通信接口可将UPS的输入、输出电压，电池工作参数、频率、负载等参数进行监控，利用电源监控软件，可以实现即时显示UPS工作信息、记录电源事件和电力数据、定时开关UPS等信息。如果供电系统出现问题，监控软件可及时向用户发送报警信号，维护人员可以第一时间赶到现场进行处理。

3．UPS输出配电分配柜（PDU）管理 ● 带电操作管理。

大型数据中心机房的电源基础设施中都采用了冗余技术，建设不是一步到位，大量用电设备随着工作需要逐步购置。例如工行数据中心机房建成投产三年以来，就经过初期新购用电设备安装、迁移工程设备安装、整合工程设备安装以及不间断新增业务所用机器电源安装过程，这个过程是不允许停机操作的，带电操作即对管理人员的人身安全产生了威胁，同时也增大了操作失误的几率，严重时还会引起关键设备的宕机。因此需要制定严格的带电操作规程以避免事故的发生，在双路供电系统UPS输出配电分配柜（PDU）带电接线时应避免双路同时操作，保证双电源设备的安全。● 日常维护管理

UPS输出配电分配柜（PDU）是负载的直接供电者，其维护管理尤为重要。工行数据中心机房内的PDU柜就有六十多台，我们在工作中实行专人负责配电柜中开关的闭、合操作，每次变更都填写“UPS输出配电分配柜（PDU）开关上电、下电申请表”；根据负载变化情况，定期对UPS输出配电分配柜（PDU）各相电流进行测试记录（见表5：UPS输出配电分配柜（PDU）电流记录表）。每周对个配电柜中开关使用红外测温仪测量温度，发现温度异常变化则进行检查处理，做到防患于未然。

三． 结语

总之，在UPS的性能是否能充分发挥和UPS的可靠性和使用寿命等方面，都于对它的使用和维护水平有关。要提高使用维护水平，就必须重视和加强对使用维护人员的技术培训。参考文献：

浅谈UPS的功用与维护 篇5

关键词：电压,交流

一、UPS主要组成部分及其工作原理

UPS主要由整流器、逆变器、蓄电池、旁路开关四部分组成。正常情况下, 输入的市电或油机发出的交流电能经过整流器后, 转化为直流电能, 并分成两路, 分别输给逆变器和蓄电池 (即充电) 。市电经过整流后的直流电能再由逆变器转换为电压和频率均稳定的交流电能, 持续、可靠地供向负载。而蓄电池由充电器将经过整流后的直流电能转换为化学能, 保持处在浮充状态。在市电突然中断或出现异常时, 立即 (0.005秒内) 将化学能转化为直流电能, 同样经由逆变器转换为稳定的交流电能, 保证关键负载用电不间断。旁路开关主要起到为负载供电的备份作用, 提高UPS系统的可靠性。当整流器、逆变器故障或维修时, 自动 (人工) 将市电切换到旁路, 市电直接供向负载。

二、影响UPS正常运行的主要因素

(一) 受环境温度的影响

UPS要端正安放在无灰尘、通风好、相对干燥的工作环境中, 以减少有害的潮湿气体对其内部元件和线路的侵蚀;同时避免阳光直射和其他热辐射源的直接影响。其工作环境对温度要求较高, 主要是对蓄电池的影响。20℃-25℃对整个UPS系统设备是比较适宜的温度。低于0℃时, 蓄电池中电解液会凝结, 活性受到限制, 造成充电不足, 损伤电池;超过40℃时, 电解液易蒸发, 造成电量减少, 同样缩短蓄电池使用寿命。当达到33.3℃时, 蓄电池使用寿命比预计的约减少一半。其中电池隔板在30℃-40℃的条件下, 仅可以使用约6个月。

(二) 受负载的影响

根据UPS额定功率的要求, 适当的负载对其保持正常运行很重要。UPS最大负载量应该是其标称功率数值的80%。如果长时间在满载状态下运行, 会加快其内部元件和线路老化, 缩短其预期使用寿命。如果工作在超载状态下, 在逆变状态下将会击穿逆变三极管, 直接损坏UPS。为了保证UPS对计算机等关键设备提供不间断、稳定的电能, 不能让其处在超载状态下运行。因此一些不必要的设备不要连接到UPS上, 如打印机、扫描仪, 更不要连接空调等大功率电器。反过来, 负载过小也同样对UPS正常运行不利。如果负载低至UPS额定功率的20%以下, 电池两端不出现明显的电压下降, 其内部保护电路不能对电池的放电状态进行正常检测, 导致电池深度放电, 会直接损伤电池, 缩短电池使用寿命。

(三) 受市电电压的影响

交流供电电压振幅或频率发生大的波动, 会造成计算机系统发生错码或漏码。当市电电压的波动范围符合UPS的要求时, 市电经过整流器和逆变器分别转换后, UPS对其起到了稳压、稳频和滤波的作用。当市电电压高于260伏或低于170伏时, 会被UPS的市电检测电路自动检测出来而发出相应信号到控制电路, 控制电路再发出控制脉冲, 切断市电输入通路。这种情况会造成UPS逆变输出正常, 用市电输入却无输出。只要市电电压达到UPS许可范围, 即可恢复正常工作状态。

(四) 受蓄电池的影响

蓄电池是UPS最关键的组成部分, 属于备用工作方式, 在市电正常时处于充电状态, 当市电中断时转为放电状态。正是这样的工作模式, 在市电突然中断或出现异常时, 保证UPS在一定时间内为负载提供连续、稳定的电能。所以, 蓄电池的性能必须保持良好。要注意两种情况, 一是控制电路检测到蓄电池直流电压过低, 会中断逆变电路工作。二是当其性能变差或失效后, 在市电突然中断或出现异常时, UPS会立即关机。放电率、放电深度和恢复性充电方式决定蓄电池使用寿命 (充放电次数) , 其中放电深度是主要因素, 成反比关系, 所以正常使用时要避免深度放电。

三、日常使用和维护UPS的注意事项

(一) 按规定进行操作

严格按照程序的要求进行开机和关机操作, 避免突然加载或减载, 使UPS的输出电压波动过大, 造成UPS不能正常运行。

(二) 做好安全防护工作

注意UPS的有效屏蔽和接地保护, 保证其接地且接地电阻小于1Ω, 才能防止寄生电容耦合干扰以及保护设备和人身安全。

(三) 注意调整交流稳压点时机

当使用小型柴油发电机进行供电时, 由于柴油发电机的内阻比市电电网的内阻大得多, 应重新调整UPS的交流稳压点。

(四) 着重检查蓄电池的工作状态

一是检查蓄电池表面。检查有无漏液现象、外鼓现象、腐蚀现象、连接处有无松动及温度等。

二是测量蓄电池两端电压是否正常。不能以测量蓄电池空载时的端电压高低来衡量其好坏, 而是在带负载的情况下, 查验其端电压数值变化而定。

UPS供电系统的维护 篇6

UPS (UNINTERRUPTED POWER SUPPLY) 电源包括两部分, 主机和蓄电池;按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式UPS电源在交流市电正常输入电源由整流逆变器转换为直流电源, 逆变器将此直流电源或来自电池的直流电源转换为交流电通过输出配电模块提供给负载。交流旁路通道直接向负载供电, 同时给蓄电池充电, 此时主机上的逆变器不工作, 只是在市电停电时才有蓄电池供电, 经逆变器驱动负载。因此, 它对市电品质基本没有改变;在线式UPS电源却有所不同, 在市电正常时, 它首先将交流电变成直流电, 然后进行脉宽调制、滤波, 再将直流电重新变成交流电源向负载供电, 一但市电中断, 立即改为蓄电池逆变器对负载供电。因此, 在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源, 大大改善了供电的品质, 保护了负载安全有效的工作。

二、UPS额定输出容量的选择

首先计算前端的负载功率, 为确保UPS系统高效率和尽可能的延长UPS的使用寿命, 一般负载功率应满足UPS额定功率的60-70%。例如我们气象楼需要不间断供电的设备有自动观测系统、雷达系统、数据库系统, 统计总功率为18KVA, 因此我们选择18KAV÷75%=24KVA, 考虑气象设备的增加和扩容, 我们选择了60KVA的UPS。

UPS供电范围和容量估算

1、UPS配电系统的供电范围是计算机设备、通信设备、网络设备、服务器、监控设备、保安监控系统小型机/服务器、网络主交换机等重要设备。所以要根据机房内设备最终数量考虑。

2、在初步设计阶段, 考虑UPS容量的计算, 会感到比较繁琐, 因此经常用估算的方法, 一般是按350W/m2估算。当用户能够提供用电设备规划时, 则可以按每个机柜的实际用电量1.5k VA左右进行核定。则配电池的数量与容量大小及支持时间长短有关。在考虑规范的前提下, 支持时间的长短还要依机房设备的运行需要而定。

另外, 在确定UPS容量时, 若条件允许, 则尽量使其输出功率大于用电设备额定功率之和的1.3~1.5倍, 作为一种冗余, 为今后负荷的扩展提供方便。

三、配线选择

合理选择配线是很重要的, 线径太细, 电路太大容易发热而引起火灾, 线径太粗则造成浪费, 根据金属导线的电器特性, 一般多股铜芯线热量为6A/MM, 铝线容量为4A/MM, 确定主机功率后, 可以参考下表选择配线和空气开关。

四、UPS系统维护

1、主机的维护及注意事项

UPS主机一般是智能型的, 它对环境温度要求高, 温度过高会导致UPS系统但要求室内清洁卫生, 否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱, 主机中的参数在使用中不能随意改变。在断电时, 应避免带负载启动UPS电源, 应先关掉负载, 等UPS启动后再启动负载, 否则, 会有多负载的冲击电流和供电流, 造成UPS电源瞬间过载, 严重时会损坏变换器, 不能让UPS经常处于满载或过载。

2、蓄电池的维护

在UPS系统中, 可以说蓄电池是这个系统的支柱, 没有电池的UPS只能称作稳压、稳频电源, UPS之所以实现不间断供电就是因为有了蓄电池, 在市电异常时, 蓄电池直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去, 使用电设备得以连续运行下去, 目前, 总小型UPS电源广泛使用免维护密封、铅酸蓄电池, 占据UPS电源总成本的1/4至1/2之多。不仅如此, 实际维修也表明, 约有一半以上的电源故障与蓄电池有关。UPS蓄电池的实效主要表现为端电压不够, 容量不足或瞬间放电电流不能满足带负载启动要求等。一般正常使用的UPS其正常寿命在5年左右, 但目前, 国内有相当部分UPS电池在投入使用不到一年就开始出现问题, 更有甚者, 有些进口品牌的国产电池刚买来就失效的情况也并不罕见。这一方面由于蓄电池在制造工艺上存在先天的不足;另一方面使后天缺乏必要的维护造成的, 值得注意的是, 许多使用单位缺乏必要的测试维护手段, 根本不清楚自己系统UPS蓄电池的健康状况, 为UPS系统正常工作留下隐患。UPS蓄电池的维护与一般低压系统蓄电池维护类似, 当引进新电池时, 要求工程验收, 进行深度放电, 当新电池投入使用后, 要求保持适宜的电池工作环境温度。要求定期测量各电池端电压, 当各电池压差过大时, 要进行匀充, 要求定期对电池进行试探性容量测试或深度放电, 以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。

五、气象楼串联冗余示意图

六、结论

UPS供电系统的维护 篇7

关键词：广播电视台UPS,原理,使用及维护

UPS (Uninterruptible Power Supply) 又称不间断电源系统, 能够提供持续的、稳定的电源, 确保广播电视台站播出设备的正常工作。一方面, UPS电源可以在市电出现异常时, 有效地净化市电, 应对突发的断电事故;另一方面, 随着信息化社会的来临, UPS电源可以广泛地应用于信息采集、传送、处理、储存以及到应用的每一个环节。因此, UPS电源在广播电视行业得到广泛的应用, 笔者现将其工作原理和使用维护进行阐述。

1 广播电视台站UPS电源的原理

1.1 UPS电源的组成

UPS电源主要由主机和蓄电池两大部分组成。主机又由整流器、逆变器、静态开关三小部分组成。其中, 蓄电池是由若干电池串联构成的, 是UPS电源的储能装置。整流器可将输入的交流电转换成直流电。逆变器是UPS电源的核心部件, 由滤波电器, 控制逻辑和逆变桥组成。与整流器相反, 是将直流电转换成交流电。静态开关又称为静止开关, 由2个可控硅方向并联而成, 并由逻辑控制器自由控制它的闭合和断开。

1.2 UPS电源的工作原理

从原理上来说, UPS电源集数字和模拟电路、自动控制逆变器与贮能装置于一体[1]。笔者现就常用UPS电源类型 (在线式UPS电源) 原理作如下介绍。其与后备式UPS电源和在线互动式UPS电源原理不同之处在于逆变器是否持续工作。在线式UPS电源在开机后, 除逆变器始终处于工作状态外, 在市电正常的情况下, 电流通过整流器和逆变器提供负载;蓄电池进行电量的储存;静止开关控制着电源输出与否, 也就是说可将故障的电源输出切断, 能够使逆变器输出和市电输出之间不耗时进行转换。从而将市电间接的供给电视台站的设备, 进而当市电出现闪断, 波动等情况时, 能够及时地使电视台站正常运转。这也是为什么UPS电源称为不间断电源的原因。

1.3 UPS电源的功能

UPS电源就好比是一台发电机。在市电停电时, 给电视台站提供电源, 使电视台站的工作得以正常开展。而UPS电源的这种功能要归功于其组成成分。蓄电池作为UPS电源的核心部件之一。由于其电池串联的特性, 它可以在正常供电时, 储存足够的电量。在市电突然中断的情况下, 将电量释放, 从而保证逆变器等设备的正常工作。UPS电源的另一重要功能就是稳压的作用。对于电视台站电压波动问题, 整流器起到关键性的作用。整流器一端连着主电源, 另一端连着蓄电池和逆变器, 直接将从前者吸收的能量供给后者, 保障了电压的稳定。

2 广播电视台站UPS电源的使用及维护

2.1 UPS电源的安装和使用

UPS电源安装时应该在温度适宜的环境中, 一般要求温度为15~25℃, 保持室内通风, 而且安装时设备不能倾斜, 要保持水平放置, 最好有固定物体支撑, 防止发生歪斜情况。UPS电源的使用是将其机身带的三孔插头插到市电电源的插排上, 打开UPS电源开关, 让UPS电源正常工作后, 再将电脑主机和显示器等的电源线插头插到UPS电源机身后面的插孔内, 逐一开机即可。

2.2 UPS电源的使用注意事项

UPS电源的应用带来了便利的同时, 在使用过程中也必须注意使用要求。USP的使用环境应注意通风良好, 利于散热, 并保持环境的清洁;开启UPS电源时, 要避免带负载启动UPS电源。应先关断各负载, 等UPS电源启动正常后再接通负载;主机中设置的参数在使用中不能随意改变;同时, 保证电压、电流符合规定要求, 过高过低都会影响蓄电池寿命;如果有自备发电机, 自备发电机的输出电压, 波形、频率、幅度应符合UPS电源对输入电压的要求, 同时要待发电机的输出稳定后才能接人UPS电源。

2.3 UPS电源的维护

除UPS电源的注意事项外, 其维护也必不可少。主要包括蓄电池的维护和电池组的维护两部分[2]。首先, 要进行定期检查, 如观察外观是否异常、损坏、点解液遗漏、温度异常及检测各电池的电压是否平均等。对于蓄电池的维护, 包括在市电正常时, 电池应每隔4~6个月放电1次, 放电至关机后充电, 且标准充电时间不少于12 h, 以保持电池的活性;放电前应先对电池组进行均衡充电, 以达到全组电池的均衡;如果UPS长期不使用, 应每4~6月充电1次。其次, 是在除尘时, 检查各连接件和插件有无松动和接触不牢的情况。

3 结语

UPS电源能够有效地解决广播电视台站中停电、电源闪断、电压波动和电网过长等供电问题, 能够为广播工作设备提供优质的不间断电源。同时, UPS电源作为电子设备, 在了解其原理之后, 为了延长UPS电源的使用寿命, 使用和维护工作也不能松懈。当然随着广播电台的飞速发展, 不仅其原理及使用维护显得十分重要, 其未来发展前景更值得我们期待。

参考文献

[1]刘俊, 李贵勇.广播电视台站UPS电源的原理和使用维护[J].电子世界, 2014, 21 (5) .

UPS供电系统的维护 篇8

电力调度中心是供电企业核心部门和重点保卫单位之一，特别是在国家重大活动、节日保供电、服务社会等，为重点保证调度指挥中心自身办公岗位照明及调度通信设备可靠供电，显得更为重要。所以本文就如何确保《电力系统220V电压UPS稳定可靠性供電》论点，经过多年来工作经历所解决考虑的电力系统电源电压稳定可靠性设计规化和维护方面的论说。

一、电气室UPS环境

1.机房电气供电要求

UPS不间断电源系统是通信设备电源供应站，如果电源中断或瞬间断电，目前应急电源供电无法达到设备要求，也会造成设备损坏，对公司产生严重损失。UPS电源机房应有：UPS专供分路配电箱、空调配电盘、照明配电盘、市电总电力屏，以上电力箱体及电力线都比较粗大，所以箱体设计尽可能采用落地型，以利将来扩充电缆线施工及维修方便。

2.采用市电供电时常发生之状况

电源（市电）不稳定，往往是通信设备的致命伤，尤其是硬式磁机，若常常在不稳定的电源下工作，很容易使设备死机，而市电品质无法完全符合计算机之标准，所以必须加装不断电设备（UPS），来确保电源质量。

3.防火及温度要求

电气室UPS机房环境内选用材料要防火性能好，吊顶、地板、墙面和割断都要具有良好的防火性能。环境温度UPS机房应有空调系统，设备满足合适的工作环境。

工作环境温度和湿度控制如下：

UPS机房的温、湿度

二、UPS电源系统的组成

1.UPS主要是由充电器、整流器、电池组及逆变器等部分组成。逆变器是UPS中最重要的部分。UPS常用的逆变器由方波逆变器、阶梯波逆变器及脉宽调制逆变器等种类。

UPS电源系统的组成

整流器：输入的交流电转化为恒定电压的直流，一路给蓄电池进行补充电，一路送给逆变器以便转化为交流供给负载使用；逆变器：将整流器或蓄电池送来的直流转化为交流输出，以便供给负载使用。

蓄电池：能量储存装置。

静态开关：二路输入一路输出的高速转换开关，二路输入分别是逆变器和市电送来，输出送至负载。

维修旁路开关：以便UPS常规保养或故障检修时，在不中断负载运行条件下将UPS退出运行并与系统隔离，保证操作时设备和人员的安全。

2.UPS电源系统的作用：

消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为系统设备提供高质量的电源。

3.UPS电源分类：按工作原理可分为后备式、在线式、以及在线互动式三种。

4.UPS供电部分指标：

三、如使用在线式UPS的特点和工作原理分析

在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题。我站机房采用的是宁达系列在线式长效型的UPS，电池组由16节60Ah的蓄电池组成，8节串联后再并联。

工作原理：如下图所示

四、UPS的使用

1.UPS负载的选择

并非所有的电器设备都需要UPS，同样UPS也并不适用于所有电器设备。用户在选择UPS的负载时只要应考虑负载的大小、负载的特性、负载的重要程度以及不良电力对负载的影响程度。

2.放电时间的配置

停电后UPS是依靠电池储能继续给负载供电的，长效型UPS备用时间主要受电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制。一般电力环境较差、停电频繁的地区可以采用UPS与发电机配合供电的方式。

五、UPS的维护分析

1、主机的维护：UPS一般都是智能型的不需要很大的维护，它对环境温度、湿度的要求也不高（温度0℃-40℃，湿度10%-90%）。环境保持清洁可以减少有害灰尘对UPS内部线路的腐蚀，主机使用1年必须由专业人员对机箱内部进行灰尘清洁。定期对UPS的接地进行测试，保证接地电阻小于5Ω。

2、电池组的维护：我站UPS主要使用的是免维护铅酸蓄电池，在使用时不需要专门的维护人员进行维护，但在使用时还是有要求的，影响电池使用寿命的主要因素是安装、稳定、充放电流、充电电压、放电深度和长期充电等。电池应安装在通风、清洁、阴凉、干燥的地方，环境温度对电池的充放影响很大，温度过高会使电池过充电，温度过低会使电池充电不足，因此环境温度一般在25℃左右为宜。

六、UPS设备的防雷措施分析

电力系统220电压UPS稳定可靠性分析，在建设规划中应一并考虑电力系统通信站应急UPS电源房的防雷措施，雷电过电压及电磁干扰防护，以保护通信电源设备及人身安全，确保电力通信网建设及运行管理工作。

调度通信综合楼内的通信站应与同一楼内的动力装置、建筑物避雷装置共用一个接地网。大楼及通信机房接地引下线可利用建筑物主体钢筋，钢筋自身上、下连接点应采用搭焊接，且其上端应与房顶避雷装置、下端应与接地网、中间应与各层均压网或环形接地母线焊接成电气上连通的笼式接地系统，对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专项记录存档。位于通信站的接地网应至少用两根规格不小于40mm×4mm的镀锌扁钢与厂、站的接地网均压相连。接地体材料要求。接地体一般应采用镀锌钢材，其规格应根据最大故障电流来确定，一般应不小于如下数值。

每年春分节气前防雷测量注意事项：

1、测量时接地装置宜与避雷线同点接入应牢固。

2、电流极、电压极应布置在与线路或地下金属管道垂直的方向上。

3、应避免在雨后立即测量接地电阻。

UPS供电系统的维护 篇9

1 UPS不间断电源的分类和工作原理

前端机房设备的供电采用三种方式, 分别是市电、发电和UPS。UPS是供电必备的设备, 一旦市电停电, UPS作为备用电池, 只用微秒级的切换时间来保证设备的不间断供电。

UPS电源包括主机和蓄电池两个部分, 按照工作方式可分为后备式、在线式和在线互动式三种类型。

1.1 后备式UPS

在市电正常的情况下, UPS处于非工作状态, 市电通过稳压滤波直接给负载供电。此时, 电池处于充电状态。当市电超出其工作范围或停电时, 通过转换开关转为电池逆变供电。此时, 电池的电通过逆变器转换成交流正弦波或者方波供负载, 而后备式UPS的缺点在于它的转换时间较长, 加上逆变器长时间不工作, 可能在切换时造成切换不正常, 形成单点故障。

1.2 在线式UPS

在市电正常时, 由市电进行整流并将直流电压提供给逆变器, 由逆变器将直流电压逆变成交流正弦波向负载提供电;在市电异常时, 后备电池开始工作, 逆变器由电池提供能量。在线式的UPS电源的逆变器始终处于工作状态, 保证无间断输出。其特点是有极宽的输入电压范围、基本无切换时间且输出电压稳定、精度高, 真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频和零切换时间, 特别适合对电源要求较高的场合。

1.3 在线互动式UPS

UPS在市电正常时直接由市电向负载供电。当市电偏低或偏高时, 通过UPS内部稳压线路稳压后输出;当市电异常或停电时, 通过转换开关转为电池逆变供电。与后备式UPS相比, 在线互动式UPS转换时间短, 其交流输出电压稳定性好, 但缺点是稳频特性不理想。充电器由双向变换器组成, 充电效果不是非常好, 不适合做长时延的UPS。

2 UPS不间断电源的选购

太原有线电视机房目前有两个前端, 分别是数字电视机房和模拟电视机房。选择UPS一般从容量、后备时间和今后设备的增加等因素方面考虑。

数字机房的用电设备总功率为55.9 k W。一台120 k VA的UPS的最大负载功率为120 k VA×功率因数0.8=96 k W, UPS不建议满载运行, 厂家建议合理的利用率是60%~70%, 实际可承担负载为96 k W×70%=67.2 k W。考虑到随后数字机房会增加新的接收设备和更换大型交换机, 120 k VA的UPS完全能满足机房的需要。另外, 为了提高安全性, 我们选择了双机并机运行, 也就是两台120 k VA的UPS同时运行带负载, 这样不论哪台出现故障, 另一台都能顺利运行。

模拟机房的用电设备的总功率为12 k W, 一台60 k VA的UPS最大负载功率为60 k VA×0.8=48 k VA, 48 k VA×70%=33.6k VA。虽然模拟机房在整体转换后关停, 但是此机房今后还将用作数据存储、监控机房等其他功能, 需多预留些负载能力, 所以选用了60 k VA的UPS。同样基于机房安全性考虑, 选择了两台60 k VA的UPS并机运行。

电池方面的选用主要从设备的后备时间 (续航时间) 方面考虑。为了更好地理解UPS的配置和选择依据, 我将以我们机房购入的UPS系统为例。我们选用的蓄电池的基本参数为12V/235 Ah的蓄电池。使用情况如下。

数字机房:UPS电池共计128块 (12 V/235 Ah) , 每台UPS的主机容量为120 k VA;每台UPS主机需要两组电池并联, 共32块/组×2组=64块 (两组之间是并联) ;两台UPS主机需要64×2=128块电池。

模拟机房:UPS电池共计60块 (12 V/235 Ah) , 每台UPS主机容量为60 k VA, 每台UPS主机带一组电池, 每组30块。

UPS蓄电池的工作时间为:以一台UPS带全部负载 (正常情况市电停电后由两台UPS均摊负载供电) 为例, 计算方法如下。

平均放电电压=单节电池电压×电池节数 (1组) , U=12×32=384 V。

并机负载=A相+B相+C相, P=55.9 k W (机房的实际三项所带的功率) 。

平均放电电流=并机负载/平均放电电压, I=P/U=55.9k W/384 V=145.57 A。

续航时间=电池容量/ (平均放电电流×放电系数) , t=235×2/ (145.57×1.5) ≈2.2 h。电池容量乘以2的原因是单节电池容量为235 Ah, 数字机房UPS每台由两组电池组并联供电, 所以要乘以2.这也就是电池组并得越多, 后备时间越长的原因。当然, 蓄电池的工作时间还与环境温度有着很大的关系, 太原有线机房采用封闭式管理, 基本能保证环境温度、湿度的恒定。

太原有线机房采用的是双机并机运行, 所以蓄电池的工作实际还要再乘以2, 大约是4.4 h。太原有线前端机房的供电采取两路市电, 一路UPS供电, 还有一路是发电机供电, 这样完全保证了供电的安全性。供电方式如图1所示。

3 UPS不间断电源的维护

3.1 常规的清洁和检查

UPS在正常使用时, 主机的维护很少, 主要是防尘和定期除尘。机内的风机会将外界的灰尘沉积下来, 造成电气参数的变化。当空气潮湿的时候, 会引起主机的控制紊乱, 造成主机工作失常或发生不准确的告警。虽然太原有线机房是封闭的环境, 但北方的灰尘大, 还是会有不少的灰尘沉积。我们会在每周的星期二下午周检时对UPS的进行清洁检查, 每季度、每年或者重大节日前期都会对UPS进行系统、全面的检查。

3.2 UPS主机的检查

每日对UPS系统显示的电池浮充电压、输入电压、本机负载、并机负载进行检查、测量, 并作好记录。对电池组进行相关检查, 包括电池是否损坏、机壳间有无泄漏、表面是否积有灰尘、电池间的连接线是否有氧化锈蚀等现象。

3.3 UPS充放电和蓄电池的维护

UPS一般是封闭式的免维护电池, 但是从广义上来说, 一定的维护还是必要的。这是因为一方面, 电池对环境温度的要求较高, 工作温度一般在20~25℃, 低于15℃时, 其放电容量下降, 每降低1℃, 其容量下降1%, 而且温度过高 (高于30℃) 时, 电池寿命就会明显缩短;另一方面, 为了保证UPS主机能顺利切换, 防止蓄电池短路并保护电池寿命, 一般是每半个月进行一次放电操作, 并实时记录放电时电池容量的变化。

4 结束语

UPS供电系统的维护 篇10

1 相关技术

1.1 UPS (Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)

不间断电源是将蓄电池 (多为铅酸免维护蓄电池) 与设备相连接, 通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。在通信领域, 当市电输入正常时, UPS将市电稳压后供应给基站设备使用, 此时的UPS就是一台交流电稳压器, 同时它还向电池充电使用;UPS作为接替市电停电之后使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏;维持用户暂存网络中的应急之举。

1.2 光风互补

风能与太阳能是最常见2种的可再生资源, 彼此在时间和季节分布上具有相关性。偏远地区条件艰苦大多由交通不便所致, 阳光照射没有地域条件的限制;到了晚上光辐射变弱, 温度降低大气流动, 即使在西南高原山区, 山顶也会有风力。在夏季, 太阳光辐射强度大而风能较小;冬季, 太阳光强度变弱而风能变大。由于太阳能和风能的互补性和能源的可利用再生性, 一次投入多次产出的经济利益性, 所以使得风光互补供电系统在通信上具有很好的发展前景。特别是在西藏、内蒙、新疆这样地广人稀用户稀少的地区, 独特的地理和环境优势便于风能和太阳能落地生花。在移动通信基站建设中, 如果利用风光互补供电系统来给基站机房设备供电, 不仅解决了基站的供电问题, 而且对当地经济的发展, 居民生活水平的提高都具有重要的意义。

2 基站供电系统

基站的耗能设备主要包括信号收发处理机柜设备、信号增强放大处理的传输设备、机房温度控制调节的温控设备 (空调) 。其中信号处理设备约占系统总耗电的45%~60%, 机房空调占35%~55%, 开关电源占5%~15%。

目前风光互补发电系统的应用多作为试点基站尝试性投入使用, 在用电方便市区直接引市电线路, 投资少运营商减小了投资成本, 偏远地区运营商客户稀少, 也不值得建立基站。就目前来讲, 风光互补作用于远离电网或者电能质量无法满足需求的地区。如部队的边防哨所战、高速公路收费站和铁路的信号站、野外地质勘察和气象工作站、偏远山区及海岛驻防灯塔指引等均可采用此种供电方式。本文仅仅局限于在通信工程中的基站建设采用光风互补供电。

2.1 存在问题

目前基站大多依靠UPS配置市电系统。市电系统与蓄电池并联, 并时刻不断的为蓄电池及设备提供电力输出, 这样使得系统需求电量超出了基站运行所需, 不仅造成了能源的浪费, 还使得电力系统成本居高不下

目前在通信工程中采用新能源供电方式的主要问题在以下几个方面:第一, 气象数据的获得。由于新能源发电依靠太阳能与风能等自然气象资源, 所以获得当地气象资源数据是设计的基础。第二, 如何确定风机与太阳能电池的发电量。风机与太阳能作为将自然资源转化为电能的设备, 计算其在当地实际的发电量是系统设计的核心问题。风机在风速的变化的同时其发电量也在时刻变化, 太阳能电池在不同辐射度下其发电能力也不同, 如何计算风机与太阳能放电量是系统配置的依据。第三, 如何能够在满足供电系统需求的情况下降低系统的成本。

2.2 节能优势

在太阳和大气流动资源条件充裕的前提, 在光风互补供电系统保证主设备正常运行的同时又能给空调供电, 蓄电池充电。风力发电机与太阳能电池组成的联合供电系统叫做风光互补发电系统, 在保证供电的条件下风光互补供电系统与仅仅使用风能或光能供电系统相比, 是一次投资双倍产出的双保险;可以减少储能蓄电池消耗市电的冗余电量的消耗。风光互补供电系统降低基站市电总能耗的81%~92%。到目前为止, 中国移动采用绿色能源的基站数量已经达到5000座, 而且还在不断增加。

3 风光互补UPS系统设计

风光互补本质上是风能和太阳能既可以相互补充又可以共同给机柜等负载供电。风能资源与时间刻度无关, 仅仅与地域条件有关;而太阳能资源时间度减半, 太阳能弥补了风能的间歇性及在季节性不连续性的缺点。两者时间频率取了一个中位数, 所以通信基站采用风光互补供电系统供电。为了使风光互补供电系统中风机与光伏组件的最优配置比, 首先需要明确风机的发电量, 以确定风机的功率类型和数量。风机影响风机的参数有风机固定高度的风速, 风速频率以及当地空气密度等相关。合理设计风力发电机数目和太阳能板, 蓄电池组的数目, 达到各月供电均能满足负载正常用电需求的系统最优 (见图1) 。

风光互补供电系统各部分组成:风力机组;光伏阵列;控制系统 (含风能控制电源、光伏控制电源、远程监控、集中管理模块、后备电源管理、控制系统集成机柜、直流配电单元等) ;开关电源;通信负载;蓄电池组。

结合通信基站中负载功率一般较小的特点, 本文提出控制风机数目方法来进行系统的优化配置。具体配置方法为首先根据当地气象资料计算风机实际发电量, 并求取风机最大数量;然后对基站负载进行统计, 用负载数据减去一台风机各月发电量, 获得各月除去风机发电量后的系统各月所需要最大电量, 然后按照光伏系统配置, 获得最大光伏电池数量。然后改变风机数, 继续求取太阳能板数量。直到风机数量为最大为止。然后求取在风机数量为1到最大值之间的系统总成本最小值 (见图2) 。

4 结语

本文结合对移动通信、通信电源系统、供电特性及、新能源技术的学习, 以风光互补供电系统及其在通信基站中的应用为题进行研究讨论。移动通信技术朝着更快发展的今天, 移动通信基站已经遍及到到每一个角落, 然而由于地域经济等多方面原因, 尤其是在边远地区电力能源的铺设却未能覆盖人类居住的每一寸土地, 需要克服困难就地取材发展新型能源建设新能源供电设备。通信领域的发展对新电力能源的促进是相互的。太阳能与风能对环境没有污染属于清洁能源, 安全稳定可靠。

参考文献

[1]国家发展和改革委员会.可再生能源中长期发展规划[J].可再生能源, 2007 (5) :1-5.

[2]张志强.绿色通信[J].数据通信, 2011 (3) :3-4.