UPS电源故障十篇

UPS电源故障 篇1

一、故障情况

该UPS电源系统, 在主电源不正常情况下, 应该切换到蓄电池运行, 待蓄电池电压降到一定值时, 切换到旁路运行。2003年3月, 由于主电源电压波动超限, UPS系统却没有切换到蓄电池运行, 而直接转入旁路电源运行。这样运行的后果是, 蓄电池没有起到备用作用, 一旦旁路电源有问题, UPS将中断供电, 从而威胁到机组的安全运行。于是将该设备临时切换到维护旁路运行, 对UPS装置进行检查处理。

二、故障分析

故障设备是由某电子有限公司生产的PEW1030型UPS电源, 其工作原理框图如图1。

工作原理:正常情况下, UPS由主市电经整流器整流为直流, 一方面为电池充电, 另一方面为逆变器供电。而逆变器将直流电逆变为稳定的交流电输出给负载。当主市电停电或电源电压波动超限 (380±15%) 后, 即由电池为逆变器继续供电, 保证输出不中断。当主市电正常后返回主市电工作。考虑到电池放电有终止电压及逆变器运行中可能发生故障, 为了保证UPS输出不间断, UPS具有静态旁路开关作为后备手段, 而静态旁路是由另一路备用电源提供电源, 此路电源要求的稳定性要比主市电高, 以便逆变故障或电池放电终止时无间断地切换到旁路备用供电。为了保证在切换过程中不因电压、相位相差过大而引起短路、环流等现象, 只要备用电源电压和频率偏差在允许范围 (电压偏差不大于±10%, 频率偏差不大于±6%) , 逆变器的输出会随时跟踪备用电, 以保证逆变器发生故障时无间断切换。为了能对UPS进行维护检修, 特设一个先合后断的手动旁路开关。为了防止误送电, 主市电、备电的检测都有一个8秒延时时间, 即在主市电及备电检测到8秒后, UPS才认为这两路电源确实已送到, 才开始实时跟踪检测。

从该设备的上述工作原理来看, 导致UPS电源切换不正常的原因有以下几种可能:

1. 蓄电池组直流电压超限。

2. E01C直流排至TSM (逆变器输入端) 线路连接不良。

3. 逆变器功率元件发出温度过高信号。

4. F01C、F02C保险熔断。

5. F01C、F02C保险熔断信号接点引出接插件接触不良。

三、故障处理过程

首先, 我们将先合后断手动旁路开关切至维护位置 (使用户不停电) , 停UPS装置, 停蓄电池开关, 打开装置门进行检查。

对蓄电池组进行核对性充放电, 蓄电池组的容量及电压均在合格范围内, 这说明蓄电池直流电压未超限。

用万用表检查E01C直流排至TSM连接线路, 未见异常。测量F01C、F02C保险也未熔断。检查事故追忆未出现逆变器功率元件温度过高告警。

用万用表检查F01C、F02C保险熔断信号接点引出接插件有点松动, , 怀疑故障是它造成的, 紧好后随即启动UPS装置, 做各种切换试验, 切换均正常。于是将该装置恢复正常运行。

事实证明, 对故障的分析和处理是正确的。由于上述保险熔断信号接点引出接插件连接不良 (相当于保险熔断) , 逆变器感受到蓄电池直流输入中断, 因此造成主市电异常时, UPS跳过蓄电池组, 直接切换到旁路运行。

四、对策

UPS电源故障 篇2

UPS电源作为计算机的重要外设,已从最初的提供后备时间的单一功能发展到今天的提供后备时间及改善电网质量的双重功能,在保护计算机数据、改善电网质量、防止停电和电网污染对用户造成危害等方面起着很重要的作用。目前,UPS电源分类方式很多:按工作方式可分为后备式UPS、在线互动式UPS、在线式UPS、串并联调整式UPS;按后备时间可分为标准机、长效机;按输入/输出方式可分为单相输入/单相输出UPS、三相输入/单相输出UPS、三相输入/三相输出UPS;按输出波形分为正弦波、方波及阶梯波;按输出容量分为微型、小型、中型、大型;按安装方式可分为立式、机架式;按电池接线方式可分为蓄电池浮充式和开关切换式(也称分离式);按UPS主接线方案,供电可靠性、连续性、稳定性,电源容量及其它参数要求,可分为单一式不停电电源系统、并联式不停电电源系统、冗余式不停电电源系统。其中,按工作方式进行分类最普遍。

(1)后备式UPS也称非在线式UPS,工作原理如图1所示。正常供电时,市电经滤波后通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源,机内的逆变器作为充电器给蓄电池充电,电池充满后逆变器处于停滞工作状态;当市电供电中断或低于170V时,逆变器紧急切换到工作状态,将蓄电池的直流电转变为稳压、稳频的方波交流电源输出。这种UPS存在2～10ms的切换时间,且持续供电一般仅十几分钟,因此不适用于对电能要求较高、供电不能中断的设备。

(2)在线式UPS工作原理如图2所示。工作时,UPS一般采用双变换模式。市电正常时,输入的交流电通过充电电路对蓄电池进行充电,同时整流器(AC/DC电路)将交流电转换为直流电,然后通过脉冲宽度调制技术,由逆变器(DC/AC电路)再将直流电逆变成正弦波交流电供给负载,起到无级稳压的作用。而当市电出现中断情况时,后备蓄电池开始进入工作状态,此时蓄电池储存的直流电能通过逆变器变换成交流电并供给负载。由于市电经过了交流到直流再到交流的转换过程,因此市电中原有的干扰和脉冲电压成分已经被过滤,而且无论是在市电正常还是中断时,逆变器一直处于工作状态,这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响,真正实现了负载的无干扰、稳压、稳频以及输出电压零中断的切换目标。

(3)在线互动式UPS工作原理如图3所示。在线互动式UPS是介于后备式UPS和在线式UPS工作方式之间的UPS设备。在线互动式UPS的逆变器具有双向功能且长期处于工作状态:市电正常时,逆变器反向工作,起充电器的作用,给蓄电池组充电;市电异常时,逆变器立刻进入逆变工作状态,把蓄电池组储存的直流电能转换为交流正弦波。在线互动式UPS也有转换时间,但比后备式UPS短,保护功能较强;另外,采用了铁磁谐波变压器,抽头调压在市电供电时具有较好的稳压功能。但是,由于在线互动式UPS使用的是工频变压器,同样有着笨重、体积大的问题且输出频率不稳定,存在转换时间(4ms)。

(4)串并联调整式UPS工作原理如图4所示。串并联调整式UPS电源在在线式UPS的基础上进行了重大改进,它采用双向逆变器代替调压稳压器,产生既有串联调整又有并联调整的双重调整结构。图4中仅画出一相的电路,实际上三相电路是相同的,并且具有公共的直流母线。Delta变换器是一个正弦波电流源,串联在主电路中,它的功能是提供正弦波电流、监控蓄电池组的充电电平、调整输入功率因数和补偿市电电压与输出电压之间的差值ΔU。从电路结构上讲,它是一个双向变换器:逆变时输出功率,在主电路对输入电压做正补偿;整流时吸收功率,对输入电压做负补偿。该拓扑一般应用于三相大功率UPS电源系统中,这种双向变换的电路把交流系统稳压技术中的电压补偿原理应用到UPS电源的主电路。在调压的基础上,再叠加一个可大可小、可正可负的补偿电压来弥补UPS电源输出电压与输入市电的差异,使UPS电源系统拓宽了市电输入范围,提高了输出稳压精度。

2 UPS电源配置类型

(1)单台UPS。这是最简单、常用的配置方式。

(2)串联备用冗余UPS。这种方式不需要额外的切换装置,主机正常时100%地承担负载电流,故障时由从机提供后备电源。由于备用UPS在主机旁路且处于等待工作状态,因此又称为热备份。UPS热备份即UPS电源串联冗余,有主机和从机之分。其缺点为:主机静态切换开关发生故障时,将可能导致整个系统供电出现问题;在市电故障或市电超限时,因UPS有封锁旁路的功能,故主、从机无法按预先设定的方式切换,造成热备份失效;另外,备机长期处于热备用状态,电池也长期处于浮充状态,影响电池寿命。图5为一用一备串联冗余方式;图6为二用一备串联冗余方式。

(3)并联备用冗余UPS。这种方式需要另外配置切换装置,两台UPS的旁路必须是同一个AC电源。图7为一用一备并联冗余方式,适用于单AC母线系统;图8为二用一备并联冗余方式,适用于双交流母线系统。

(4)多机并联备用冗余UPS。这种方式是将多台型号、功率等参数相同的UPS电源模块,通过并机元件(并电源技术供配

机柜、并机模块或并机板等),把输出端同期并接而成。并机目的是为了共同分担总负载功率,其基本原理是:正常情况下,多台UPS均有各自的逆变器输出,但平分总负载和电流,当其中的一台或两台UPS模块故障时,由剩下的其它UPS模块承担全部负载和电流。其中三机并联是常用的一种并机方式,如对于80kVA的负载,可以考虑三台40kVA并联,即使一台UPS出现故障,另两台UPS仍能承担全部负载,且满足设计要求,此为N+1并联冗余。图9为多机备用并联冗余方式。

3 选配UPS电源的原则

(1)确定所需UPS的容量:计算所有的负载总和S,UPS的容量不小于S/0.8(考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要)。

(2)确定所需UPS的类型:根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形的要求,确定UPS类型(在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等)及配置方式。

(3)确定所需电池后备时间:在UPS电源运行中如发生市电中断,那么蓄电池必须在预期的时间内向逆变器提供足够的直流能源,以便在带额定输出负载的情况下电池电压不致降到所允许的最低临界放电电压以下。

(4)附加功能:为了提高系统的运行可靠性,建议采用UPS热备份系统,考虑串联备用冗余UPS、并联备用冗余UPS及多机并联备用冗余UPS系统;选用远程监控面板,实现在远端监视和控制UPS的工作;选用网络适配器,实现UPS的网络化管理(基于SNMP);在多雨雷地区,可配用防雷器。

(5)售后服务:由于UPS较重,而且大容量机型一般组屏生产,内部接线较复杂,需要上门指导安装、调试、最终送电运行及进行必要的维护,因此要选择售后有保障的优质供应商。

4 UPS电源使用时的注意事项

(1)使用UPS电源时,应严格遵守厂家的产品说明书中有关规定,保证UPS所接市电的火线、零线顺序符合要求,确保直流(电池)正负极的正确性。

(2)配备UPS电源的主要目的是保证计算机及网络系统的正常工作和数据不受干扰。对于不需要UPS的设备(如打印机及一般的用户终端)直接接入市电;对于网络系统,可考虑UPS只供电给主机(或服务器)及有关部分。

(3)不要超负载使用UPS。UPS电源的最大负载量是其标称负载量的80%(后备式UPS一般选取额定功率的60%～70%负载量,在线式UPS一般选取额定功率的70%～80%负载量),超载使用在逆变状态下常造成逆变三极管击穿。此外,在使用UPS电源时,严禁接日光灯等感性负载,而只能接纯电阻或较小的电容性负载;UPS电源也不宜长期处于过度轻载状态。

(4)UPS开启约1min后,待UPS进入工作状态,再接通负载的电源开关,而且负载的电源开关要逐个地去接通;关机时的顺序正好相反,先逐个关掉负载的电源开关,再关闭UPS电源。

(5)不要频繁关闭和开启UPS电源。一般要求在关闭UPS电源后,至少要等待6s后才能再开启,否则UPS电源可能处于“启动失败”的状态,即UPS电源处于既无市电输出又无逆变器输出的不正常状态。

(6)为了补偿电池能量和提高电池寿命,UPS电源要进行及时、较长时间的连续充电(通常不少于48h,可以带或不带负载),以避免电池衰竭引起故障。新购置或存放很久的,使用前应先充电12h;长期存放不用的,每隔3个月应充电12h;若处于高温地区,则每隔2个月充电1次。

摘要：介绍UPS电源分类、配置类型、选配原则及使用注意事项,以增强相关人员对UPS的了解。

UPS不间断电源浅谈 篇3

关键词：UPS 储能电池 逆变器 整流器 静态开关

0 引言

对于商业和工业工艺装置而言，连续的优质电源供应是非常关键的。电源中断甚至微小的扰动都将打断工艺链条，最终造成系统停止运行。因此，UPS系统的关键功能就是保护那些不能承受轻微电压扰动或冲动的装置（也称为用户或负载）的电源供应。公用工程提供的未经滤波的电源可能会含有谐频、低谷、峰值或其他噪音。在电源链条中引入一个或多个UPS系统可以有效地消除这些类似的扰动。更为重要的是，在断电条件下，UPS可以紧急填补电源缺口。当遇到这种情况时，系统将自动地切换为大的电池组，汲取所需的电源，直到主干线电源恢复为止。

1 UPS电源系统

不同的应用要求下，负载可以分为直流负载和交流负债两大类。为此，UPS电源又有三种主要的类型：经过双转换（AC电流转换为DC电流，再将DC电流转换为更加纯净的AC电流）的AC UPS，实现将AC电流转换为DC电流的DC整流器/充电器，和实现将DC电流转换为AC电流的AC逆变器。UPS出现的形态不一样，但其原理和主要功能基本相同。UPS电源系统主要有5部分组成：整流系统、储能（电池组）/净化系统、逆变系统、静态开关控制和旁路系统。系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整定电压。储能净化功能由储能电池组来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流电能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于逆变器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统静态开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。

2 UPS电源工作原理

一般的UPS主要有以下几种工作模式：正常工作模式、电池工作模式、旁路工作模式和充电器工作模式。

2.1 正常工作模式 在正常情况下，UPS系统给负载供电，如图一实箭头所示。UPS系统从电网获取电能，经过隔离自藕变压器降压或者升压、全波整流、电容/电感滤波，输出直流电压供给逆变电路，同时给储能电池组充电。逆变电路由大功率IGBT模块组成，实现直流电到交流电的转换。逆变电路产生的交流电经过静态开关控制输出，供给负载。当电网电压超出正常工作范围，或者突然停电时，整流器关闭，储能电池组给逆变电路供电，见电池工作模式，如图二所示。当负载严重过载，逆变电路获得的直流电源不足以维持逆变器的正常工作时，系统转去旁路工作模式，如图三所示。

2.2 电池工作模式 当市电电网不再稳定超出正常工作范围，或者电网失电时，整流器不再工作，此时电池组立即接替整流器给逆变电路提供电源，如图二所示。

储能电池组的容量取决于负载功率的大小，原则上负载功率越大，要求储能电池的容量越大。当负载功率确定后，电池容量主要取决于其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几十分钟或几个小时，乃至于几十个小时不等。从整流器供电到电池组供电没有切换时间，当电池组能量即将耗尽时，UPS系统发出报警信号，并在电池放电下限点停止逆变器工作。如果在电池组能量耗尽之前，电网电压恢复供电，则系统自动转回正常整流器工作模式，供给逆变器，同时给电池组进行充电。反之，如果此时旁路电源正常，则系统自动切换到旁路系统，否则系统就将停止工作。

2.3 旁路工作模式 当逆变器由于整流器不能正常供电、或者储能电池组能量不足而无法工作，或者由于负载严重过载，而不能给负载提供足够的能量时，系统自动转去旁路工作模式，如图三所示。当负载恢复正常，或者系统恢复正常供电条件时，系统自动会从旁路工作模式切换回正常工作模式。

2.4 充电器工作模式 当UPS系统工作在充电器工作模式时，整流器仅仅对储能电池组充电，系统不对负载供电，如图四所示。

3 UPS电源系统的功能完善

为了完善UPS电源系统的功能，一些先进的技术应用到了UPS上。

3.1 多机并行工作 传统的UPS电源系统多为单机系统，也就是说当UPS系统出现故障时，负载只能通过旁路供电。对于某些要求严格的用电设备，显然这种方案是不能完全解决实际需要的，于是并机系统应运而生了。并机系统从外形上看就是有两台单机系统同时工作，两台单机之间互有联系。正常工作时，两台系统同时工作并各自承担50%的负载。当一台系统出现故障而不能正常工作时，另一台系统自动承担全部的负载，反之亦然。这种冗余的设计方式无疑大大提高了系统的稳定性，确保了关键负载的正常工作。并机系统的技术现在已经非常成熟，最多8台并机运行的设计方案时常可以看到，当然，UPS电源系统的价格相应要贵许多。

3.2 远程控制

IT技术的发展，成就了UPS系统的远程控制。对于某些特定场合，人类是不可能全天候呆在设备机房的，比如海上钻井平台。此时，需要我们可以远程控制设备，监测数据参数。智能控制模块和通信模块的面世也就显得尤为重要。

参考文献：

[1]美国GUTOR公司提供.PEW1000系列UPS用户说明书.

UPS电源故障 篇4

陈权胜（民航中南空中交通管理局技术保障中心 510000）

摘要：众所周知，民航系统对于供电的要求极高，特别是在机场管理、空中管制这两大重点IT系统。要确保这两大系统全天候、不间断、无差错地实现空中交通、通信、导航、雷达监测等管理服务，需要应用UPS提供365天×24小时“全天候”无中断供电。本文就UPS直流电源故障应急措施进行分析及改进，提出了自己的建议和看法。具有一定的参考价值。关键词：UPS不间断电源；故障；应急；措施

1．前言

UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在UPS电源整体解决方案停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。众所周知，民航系统对于供电的要求极高，特别是在机场管理、空中管制这两大重点IT系统。要确保这两大系统全天候、不间断、无差错地实现空中交通、通信、导航、雷达监测等管理服务，需要应用UPS提供365天×24小时“全天候”无中断供电。为确保空管供电系统的绝对安全，配置了4台PW9315 625KVA UPS电源。4台UPS每2台构成1套“1+1”并机系统，然后2套并机系统输出并联后由STS系统分配给负载供电，其原理如图1，具体由每2套UPS(1+1)以双母线方式组成并机向一台负载供电，由STS在两路交流电源构成的双总线供电系统中承担着检测、切换的核心任务。系统运行时，备用机跟踪主设备输出，当主设备发生供电中断时，可以实现电流和电压的同步切换。这样就避免了由于断电、电压不稳等造成的系统单点故障，提高了方案的可靠性和可用性，并且这种设计实现了负载的同步转换，可以对系统进行在线维护和在线升级，保证系统稳定持久运行。

UPM1 主输入 静态旁路输入维修旁路输入 整流器 逆变器 FBP CBP 电池组 MBP主输入 整流器 逆变器 MIS CBS 输出 MBC柜 电池组 SBM柜 UPM2

图1：UPSA系统组成

2．UPS不间断电源故障和应急

在对UPM1做正常关机的操作时，UPM1的输出开关不能正常分闸，在合分闸处来回跳动。UPM2输出开关断开，UPSA转旁路工作，三台STS转另一路电源B，其中一台STS出现B路电源静态开关故障并锁在此路，A路电源的输入开关断开。

（1）故障前运行方式

机组正常带负荷运行，UPS工作方式正常（两组UPS各自带不同的负荷，直流和旁路电源均是正常备用状态），STS状态正常。（2）UPS故障现象： UPM1输出开关来回跳动，UPM2输出开关断开，UPSA转旁路工作，三台STS转另一路电源B，其中一台STS出现B路电源静态开关故障并锁在此路，A路电源的输入开关断开。（3）UPS故障处理： ① UPM1输出开关来回跳动，按UPS紧急停机键停机，检查到UPSA转旁路工作，三台STS转另一路电源B，其中一台STS出现B路电源静态开关故障并锁在此路，A路电源的输入开关断开。UPM1的输入开关和电池输入开关处于分闸状态，UPM1输出开关处于脱扣位。

② 检查负荷供电正常，先处理故障的STS，对它进行转B路的旁路操作，然后重起，故障消除，STS恢复正常工作。

③ 确认UPSA转旁路工作，手动储能使UPM1的输出开关转到分闸位，重新开机，UPM1恢复正常，确认了是UPM1输出开关的马达驱动机构有故障，用备件更换后，按正常开机程序，开机正常，UPM1恢复正常。

④ 确认UPM1、UPM2输出正常后，UPSA转回逆变器工作。⑤ 检查UPSA输出电压和电流正常，两套UPS、STS工作正常，负荷供电正常。

（4）STS转电源B路的分析

UPSA的交流旁路电源电压与逆变器输出电压之间的相位差超差(一般UPS允许的最大相位差在3.6°～15°之间）或上述两种电压间的瞬态电压差过大（如超过25V以上）时，静态开关逻辑控制电路会发出禁止切换命令。在这种情况下，由市电交流旁路供电至逆变器供电的切换操作只能采取不同步切换方式，以免在执行切换操作的瞬间因环流过大而引发事故。当UPSA需从逆变器供电向市电交流旁路供电切换时，是采用“先断开后接通”的控制方式来执行切换操作的。即先让位于逆变器供电通道上的接触器断开，然后在经过0.2s～0.8s的时间延迟后,才让处于市电交流旁路通道上的静态开关中的晶闸管导通。因此，当UPSA在执行不同步切换操作时，对用户的供电而言，它有可能会出现0.2s～0.8s的供电中断，所以STS才会转到电源B路。3．总结经验

（1）做UPS正常开关机操作，有异常情况发生时，需及时按下紧急停机按键，处理UPS的故障情况可优先按紧急停机按键，在维护时可以按正常开关机操作。

（2）UPS1的输出开关来回跳动会影响到与它并机的UPM2的输出，使得UPSA输出异常。在做UPM的维护时，可以选择转到旁路，或者把UPSA所带的负荷转到UPSB。保证系统的安全性。

（3）UPS的开关驱动机构有一定的寿命，不能够频繁的操作，在发现有异常后需要及时更换。

4．改进措施

UPS电源的现状、发展及选配 篇5

1为了减小开关损耗, 提高频率, 与传统的谐振式ZUS、ZCS软件开关不同的广义软件开关技术已得到广泛采用。这种无损缓冲电路的软开关不仅能把开关过程软化, 而且电路简单, 无需谐振网络, 成本低。为了降低输入电流失真度和降低电源对市电电源的污染, 采用了串并联补偿技术, 在输入端加装了高效输入的滤波器、有源功率因素矫正器。

2输出变压器的尺寸减小, 实现了UPS电源小型化, 电磁干扰相对减小。与此同时还可以防止高频变压器饱和。

3 UPS电源还采用了冗余技术和热插拨技术。

4 UPS控制技术广泛采用了数字处理器DSP, 使控制电路实现全微处理器化。数字控制器的特点主要有精度高、抗干扰能力强的特点。所以更容易实现遥控遥测, 对UPS的检测、故障诊断更容易完成。数字控制技术实现了多台UPS的并联和热插拨和蓄电池的监控和管理的智能化。

二、UPS电源的发展

1 UPS控制技术已实现了数字化, 数字化控制精度高、抗干扰能力强、故障易于检测、易于实现遥控遥测, 易于实现多台UPS的并联和热插拔以及对蓄电池的监控和管理。

2 UPS电源越来越可靠化, 具有足够的输出能力和可靠性是使用者对UPS电源的基本要求。如果不能满足这一要求就会影响到负载的运行, 造成故障。所以目前UPS电源的可靠性不断提高, 努力实现可用性A为0.9999999。

3 UPS向着智能化的方向发展, 主要表现在微处理器上。在过去只有大中型UPS上采用微处理器, 目前微处理器的应用范围向小型和微型的UPS方面发展。在控制、检测、通信方面实现智能化。计算机管理的形式越来越普遍, 目前计算机对一些预测到的问题, 可以通过自动关闭宿主计算机操作系统或关闭电源的方式进行自动调整和解决。可以将相关信号通过网络传送给操作员。

4 UPS电源的高频化, 至今UPS功率开关的级别由低到高, 经历了可控硅、大功率晶体管、场效应管、绝缘栅双极晶体管几个阶段。大功率晶体管或场效应管比可控硅的管大得多和快的多, 所以功率变换电路的工作频率达到50k Hz。新工艺器件的应用以及柔性切换技术的采用, 也是为了解决切换损耗带来的高频限制的问题。大容量UPS的推出满足了现有客户需求, 使变换电路频率提高、滤波的电感减少、电容和噪音减少。

5 UPS电源绿色化, 由于用电设备或者电源装置产生的谐波电流对电网的污染严重, 人们对绿色无污染的电源装置的呼声越来越高。为了消除本身产生的谐波电流补偿输出功率, UPS不仅加入了高效输入滤波器, 在电网输入端采用了功率因数校正技术, 大大降低了对电网的污染。

6 UPS电源的国际化, UPS企业不断创出国际品牌, 实现跨国经营, 在跨国经营中实现本土化, 提高性价比, 保证服务质量, 适应市场需求。把产品性能作为赢得市场占有率的关键。

三、UPS电源的选配

在UPS电源选配中, 使用者要全面了解UPS的各项指标。UPS作为一种恒压装置, 含有蓄能装置和控制电路, 逆变器是其主要组成部分。可以为用电设备提供不间断的电源环境, 在选配时, 用户要充分了解UPS的技术参数、电气性能、适用范围、负载功率小、转换效率高、易于维护、价格低廉是离线式UPS的主要特征, 其功率为 (5k VA) , 是大多数中小功率用户的首选。在线式UPS以大功率为主, 虽然价格昂贵但是有着较高的供电质量, 可提供纯净、稳频、稳压、抗干扰、波形失真极小的正弦波。互动式UPS主要为网络使用, 具有离线式转换效率高和在线式供电质量高的双重特点, 具有较短的切换时间, 具有稳压、稳频、不问断供电基本功能。UPS电源经济化, 为了适应市场需求和市场竞争, 低成本高性能的高频机出现了。这种机型大大节省了成本, 市场竞争力比较强。但是这种新型主流机型也具有一定的局限性, 比如技术尚未成熟, 可靠性比较低, 所以在选定时, 不是最便宜也不是最高端, 要根据需求来确定挑选标准。

结语

目前现代工业最重要的能源基础之一就是电力。工业文明不断发展, 现代工业对对电力能源质量也是越来越高。高精度、抗干扰强的UPS的产生也是为了保障工业工程中能够连续性的工作, 电力中断和电力质量差的问题也就此解决。UPS在经过几十年的发展以后, 其技术和管理体系均得到完善, 应用范围不断扩大。UPS为了减小开关损耗, 提高频率, 与传统的谐振式ZUS、ZCS软件开关不同的广义软件开关技术已得到广泛采用。输出变压器的尺寸减小, 实现了UPS电源小型化, 电磁干扰相对减小。采用数字处理器DSP、冗余技术、热插拨技术, 使控制电路实现全微处理器化。实现了数字化、可靠化、智能化、高频化、冗余并联化、绿色化、国际化。在UPS电源选配中, 使用者要全面了解UPS的各项指标。在选定时, 不是最便宜也不是最高端, 要根据需求来确定挑选标准。

摘要：本文主要对UPS电源的技术、管理体系、以及功能等方面进行了介绍。分析了UPS应用的现状以及发展趋势, 在用户选配方面进行了论述。目的是在帮助广大用户认识和使用UPS电源。电力工业已有一个多世纪的发展历史, 目前现代工业最重要的能源基础之一就是电力。工业文明不断发展, 现代工业对电力能源质量也是越来越高。UPS的产生也是为了保障工业工程中能够连续性的工作, 电力中断和电力质量差的问题也就此解决。UPS在经过几十年的发展以后, 其技术和管理体系均得到完善, 应用范围不断扩大。

关键词：微处理器,高频变压,智能化

参考文献

[1]黄印林.UPS在高速公路机电系统中的应用与维护[J].中国水运 (下半月) , 2010 (02) .

[2]王力坚.UPS蓄电池实时在线监测若干问题研究[J].电气应用, 2010 (14) .

UPS电源故障 篇6

1不间断电源(UPS)技术的内涵阐述

1.1工作原理

UPS主要是基于逆变器形成恒频、恒压且持续的电源,并在计算机、服务器、电力电子等设备供电中断的情况下为其提供稳定、 连续电源的装置。

具体而言,由蓄电池、整流器、逆变器等装置为主要构成的不间断电源,首先会在市电正常的情况下对其进行稳压处理,然后为运行负载提供电力供应,并通过充电作用储存能量;若此时市电输入出现故障或发生中断,UPS便会将电池内储存的能量转化为220V交流电继续为运行负载提供电力供应, 以此使其能够稳定运行,而不会造成硬件设备或软件系统损坏。图1为其基本工作流程。

1.2类型特点

由于UPS技术可提供纯净、稳频、稳压、 抗干扰、全天候、小波形失真的优质正弦波, 从而满足负载对高可靠、高质量电源的要求,所以经过不断发展,其形式日益丰富,功能随之强大,如适用于小功率且经济简单的后备式电源,有着良好的输出能力和市电利用水平,但无法改善波形畸变、压频不稳等影响;3端口式电源,其不受过载、浪涌系数、 电流波峰、输出功率等的限制,对市电的利用率可高达98%,而且还可抑制输出电压中的尖峰干扰,实现不间断的输出电压;再如双变换在线式电源,虽然其电力输出质量较高,但受负载限制,输出能力尚不理想。

2不间断电源(UPS)技术的发展研究

由上可知,UPS所提供的电压频率和波形不仅稳定,而且精度高,对电网干扰、波动、间断以及停电等有着一定的承受能力, 无论是运行负载为线性还是非线性,阻抗输出均较低,故在电源领域中的作用和地位日趋凸显,而这也是其得以广泛应用的关键所在。

2.1应用现状

近年来,UPS产品与日俱增,性能不断提升,涉及的行业领域越来越多,这一点是不容置疑的,但同时其也存在着一定的不足和缺陷,如直流UPS的推广应用,需要将传统UPS输出的交流稳压转化为直流稳压,以此省去DC-AC和AC-DC这一重复环节,进而可以起到简化结构、提高效率、降低成本的良好作用。可是现实中的直流UPS技术尚不成熟,产业标准尚未建立,加之通用设备依旧需要交流电源为其提供电力供应,故直流UPS技术及其产品的推广应用难度较大; 同时目前的UPS技术只能对设备可靠性起到改善作用,还无法彻底解决可靠和安全难题,而且利用水平有限,难以有效融入其他现代技术,故容易受设备质量、安装、维护、 操作不当出现误动作或者衍生系统故障,进而影响优势的充分发挥;此外,UPS设备设计不规范、配置不合理、使用不科学、管理不到位等是其常见的应用问题,而且在传统UPS被直流UPS而取代这一必然趋势面前, 多数产商依旧投资前者,显然具有很大的投资风险,而这些均不利于UPS技术及其产品的顺利发展。

2.2发展趋势

为推动UPS技术进一步发展,使其发挥更好的性能优势和应用价值,我们不仅要尽快解决当下问题,更要合理预测其发展趋势,强化理论研究和技术创新,以此开辟应用新领域,实现长远发展。具体可从下述两方面着手:

一是提高UPS应用的科学性和规范性 ;建议相关人员认真分析UPS的应用现状,尽快出台行业标准、设计规范、使用要求等规章制度,以期引导UPS技术发展逐步走向标准化,在此基础上予以科学应用和管理维护。如最好将UPS所处的环境温度控制在0-40℃之间,以免引发部分器件漏电或干扰晶体管、蓄电池正常工作 ;若不结露,尽量将其运行环境的相对湿度保持在0-90% 内, 以免造成局部断路 ;而输入频率和电压分别以 ±5% 正常频率和 ±10-15% 的正常电压为宜 ;同时紧贴实际选择恰当的UPS电源产品和供电电源,尽量不进行过度轻载或满载,以免缩短电池寿命,并尽量减少开关机次数,为蓄电池进行科学充电,结合合理的放电检查、防雷措施、清理工作和及时更换, 确保UPS保持最佳性能,延长使用寿命。

二是加快创新,不断拓展UPS的功能 ; 未来的UPS将会朝着网络化、智能化、高频化等方向发展,这就要求我们加强相关理论研究,提高技术创新能力,尽快实现发展目标。如信息时代的到来,促使UPS规模逐渐由大中型过渡为小微型,以便更好的满足通信、检测、控制领域电能供应要求,如此一来,不仅要求其容量有所扩大,服务数量也会逐渐增多,这势必会带动计算机管理的发展,即基于计算机软硬件装置,加以自动调整和管理,同时经信息传输实现管理人员对其的远程管理,并根据实际要求动态配置负载等,进而突出网络化和智能化特点 ;而若在UPS技术中引入高频化这一概念,不仅可以突破在线式UPS的技术瓶颈,提高现有UPS的性能和功能,还有助于其负载响应能力的提升、产品体积的缩小以及生产成本的降低,这一点已在3KVA以下的在线式高频UPS电源中得到了一定的体现,以此推动自身逐步走向单机、大容量、冗余化,在此基础上,获取更高的实用性和更广的用途和范围。

3结束语

综上所述,不间断电源(UPS)技术有助于为停电事故紧急处理争取时间,降低其对社会生产生活活动的不利影响,从而实现电源的稳定、连续供电,故有着可观的应用价值和广阔的发展空间。因此为推动其健康发展,我们必须加强技术创新,提高其性能优势,以此尽快解决其应用障碍,获得更为宽广的应用领域。

摘要：在信息技术发展力量的推动下,不间断电源(UPS)技术应运而生,经不断改进和完善后得到了推广应用,目前已在通信、供电、金融等行业领域中发挥了积极效用,但与理想效果相比,其在发展和应用中还存在一定的不足,面临着较多的障碍。对此,本文对不间断电源(UPS)进行了重点研究,希望对其性能提高和广泛应用有所启示。

UPS电源故障 篇7

在青海省的广播现代化建设中, 为了保证正常的供电。局属各发射机房、台站都配置有相应的UPS电源系统。机房为了保证信号源的质量, 也都使用UPS电源系统来持续向信号接收机供电。

二、UPS电源的系统的组成

UPS电源由控制柜和蓄电池两部分组成, 这两部分价格不但昂贵, 而且对使用环境要求较高。室温一般要求在23℃～25℃, 空气湿度要求在35%～80%之间。如果不能正确使用和维护UPS, 不但不能使UPS电源系统充分发挥作用, 严重的话可能会缩短UPS的使用寿命, 甚至诱发故障, 给使用者带来不可估量的损失。

三、对机房信号接收, 切换及分配进行重点保护

各台站正常使用中不可停电的重要设备。由于每台设备都有可能因电源电压不稳定或者其他原因引起设备在正常使用过程中突然掉电, 对于一般设备来说, 这种突然掉电可能是再平常不过的事情了, 但如果对那些重要设备来说, 突然掉电可能会给我们带来不可估量的损失。因此从保护的实用价值角度出发, 使用者应该只对那些少数的重要设备进行电源保护。

四、按照保护对象选择合适的UPS电源系统

选购UPS电源是为了保护重要设备, 那么必须确保UPS能提供标准的220V电压, 在选购的UPS除了要具有防浪涌电压、有可充电电池等功能外, 还具有防止过压 (市电高压240V) 欠压 (市电低于180V) 保护功能。以确保UPS在市电电网停电或不正常的情况下自动切换到逆变输出。

五、不能长期按照额定功率来运行UPS

如果UPS长期满载运行可能会大大缩短UPS电源的使用寿命。实际上UPS电源在长期的使用过程中由于元器件的老化, 蓄电池性能的逐渐降低, 市电的频繁停电等因素都会大大缩短UPS电源的使用寿命。为此, UPS使用的原则应该是让UPS尽量用到最需要的地方。正确的做法是适度控制好UPS电源的连接负载, 一般UPS电源的负载量不超过其额定功率的85%, 也就是说使用者可以将UPS电源控制柜后面的几个输出接口适当地保持空闲状态。当然也没有必要让UPS电源过分低载运行, 这样UPS电源就会失去其真正的价值。

六、后备式UPS不适宜用在对电源敏感的设备上

UPS电源分后备式UPS和在线式UPS。后备式UPS平时处于蓄电池充电状态, 在停电时逆变器紧急切换到工作状态, 将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出, 不过这种UPS存在一个切换时间问题。因此不适合用在对电源敏感的设备上使用。因为尽管这种UPS切换时间很短, 但对电源敏感的设备。例如一些控制精度非常高的设备来说, 不但要求电源电压要持续, 而且还必须稳定, 一旦电源有微小的波动, 其工作状态就能发生很大的变化。后备式UPS因其价格低而使用者较多, 但要根据自身的设备需求选够。在线式UPS电源切换时间很短, 几乎为零切换。在供电质量要求较高的场合下使用在线式UPS。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰, 在停电时则使用备用直流电源 (蓄电池组) 给逆变器供电。由于逆变器一直在工作, 因此不存在切换时间问题, 适用于对电源有严格要求的场合。但其价格较高, 适合使用在控制精度非常高的设备中。

七、所选的UPS功率应该与保护对象的功率相匹配

如果选择的UPS功率低于需要保护的设备功率, 那么UPS就不能正常对这些设备提供电源保护。如果选择的UPS功率高于需要保护的设备功率, UPS使用功率必然只能达到需要保护的设备的功率。那么, 功率高的那一部分所花费的资金就浪费了。因此用户在选择UPS时最好先把需要保护的设备的功率计算一下, 然后选择一个功率至少和需要保护的设备要求大于负载功率15%的UPS电源。

八、不要把电感性负载连接到UPS电源上

电感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间, 会产生振荡电流, 这种电流的峰值将远远大于UPS电源所能承受的电流值, 这种振荡电流很容易引起UPS的瞬时超载, 如果超载的次数很多的话, 将会大大缩短UPS电源的使用寿命。因此, 不要把一些不重要的电感性负载, 例如电动机之类的负载连接到UPS电源上。

九、正确对UPS电源进行操作

UPS电源对操作也是有一定要求, 例如不能随便对其进行开关, 在打开UPS电源时, 应先开UPS电源输入开关, 然后再打开逆变器的开关;在关机时, 应该先关闭逆变器的开关, 然后在断开输入开关 (小型UPS电源未设置逆变开关) 。在UPS不工作时, 最好要将其关闭, 因为如果工作完后不关电源的话, 一旦遇到突然停电, 那么UPS电源就有可能一直处于工作状态, 即使不带负载, 但UPS也会损耗少量的电源能量。这样长时间损耗能量又不及时充电, 最后电池就会枯竭, 引起UPS电源故障。另外为了防止雷击引起UPS短路或者产生火灾故障, 一定要把UPS电源放在通风散热良好的地方, 并确保UPS电源能有效接地并在市电输入端加装避雷器。

十、不要频繁开关UPS电源

由于频繁开关会产生尖端电流, 这些电流可能会让UPS电源内部的晶体管的交流保险丝熔断, 从而损坏UPS电源, 因此大家一定要记住在开关之间至少要有6秒钟以上的时间间隔。不要让蓄电池长期闲置不用或长期处于浮充状态而不放电, 因为长期处于浮充状态是电池损坏的最主要原因, 所以UPS在使用一段时间后, 要人为地使UPS处于逆变状态一会, 这样可延长电池寿命;另外还要提醒大家的是, 不要在逆变状态下打开保护设备。

数字控制UPS电源技术及应用 篇8

传统的UPS采用模拟电路控制，对于生产厂家和用户而言，无论是相控技术还是SPWM技术，模拟控制存在诸多局限性。随着信息技术的发展，高速数字信号处理芯片（Digital Signal Processor, DSP）的出现，使得数字化的控制在更广阔电气控制领域中应用有了可能性，也成为主要发展趋势之一。

一、数字控制UPS的应用优势

有了高速数字信号处理芯片的支持，采用数字化的控制策略不仅可以较好的解决UPS电源模拟控制里的有关问题，而且还增加了UPS电源模拟控制中很难实现的一些控制功能，其主要应用优势有：

（1）数字化控制可采用先进的控制方法和智能控制策略，使得UPS的智能化程度更高，性能更加完美。智能化控制代表了自动控制的最新发展阶段，继承了人脑的定性、变结构、自适应等思维模式，也给电力电子控制带来了新的活力。在高频开关工作状态下，逆变电源的模型更加复杂化，这是模拟控制或经典控制理论难以有良好控制效果的，而采用先进、智能化的数字控制策略，就可以从根本上提高系统的性能指标。

（2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必对硬件电路做改动。数字控制系统的控制方案体现在控制程序上，一旦相关硬件资源得到合理的配置，只需要通过修改控制软件，就可以提高原有系统的控制性能，或者根据不同的控制对象实时、在线更换不同控制策略的控制软件。

（3）控制系统可靠性提高，易于标准化。由于数字控制的高可靠性，必然使得整个控制系统可靠性的提高，而且可以针对不同的系统（或不同型号的产品），采用统一的控制板，而只需要对控制软件做一些修改即可，这对生产厂家而言是有着巨大的吸引力的。

（4）系统维护方便，系统一旦出现故障，可以很方便地通过RS-232或RS-485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试。这样就可以以较低的成本完成自我校正及远程服务，给厂家的售后服务带来了极大的方便。

（5）系统一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不会像模拟器件那样存在差异，所以对于同一控制程序的控制板，其一致性是很好的，也没有模拟系统中模拟器件调试带来的差异问题，那么同一控制板的一致性就会比模拟系统高很多。采用了软件控制，就实现了硬件软件化，使控制板的体积大大减小，生产成本下降。

（6）易于组成并联运行系统。由于单位UPS系统均是数字控制，有相应的控制变量代表系统中的状态量，那么就可以较方便地获得均流所需要的信息，利用相应的均流算法实现UPS的并联运行系统。

二、DSP控制的UPS工作流程

DSP控制的数字式UPS电源的工作流程是：当市电正常，输入电压、频率在允许的范围时，PFC部分对输入进行功率因数校正，使得该系统的输入功率因数为0.98左右，同时避免对电网产生污染，输入的市电经PFC环节变换得到400V直流输出电压，为后面的逆变电路提供能量。同时DC/DC部分仍然在正常工作，只是由于电池电压经过DC/DC电路变换得到360V输出电压，略小于市电经PFC变换得到的直流母线电压，这样通过二极管就将它和直流母线隔离，DC/DC部分空载运行，处于热备用状态。当市电不正常时，市电掉电或者输入电压、频率不在允许的范围时，市电经PFC得到直流母线电压迅速降低，当低于360V时，二极管导通，使得直流母线电压维持在360V,此时逆变器得到的能量是由电池电压经由DC/DC电路变化得到的直流母线电压。无论市电是否正常逆变部分均可以正常的工作。一般蓄电池可提供几分钟到几十分钟的后备供电时间，大容量的电池组的后备供电时间可以达几个到几十个小时，对于备有柴油发电机的用户，可以在市电停电5~10秒之内把柴油发电机投入到UPS电源的输入端，可以在长时间停电的情况下向用户提供高质量的正弦波电源。经处理以后的市电同时还送给市电电压/流相位测量电路，产生市电电压信号和相位信号，供微处理器电压/流测量和同步锁相之用。这样就实现了对负载的不间断供电功能。

三、DSP控制的UPS组成结构

UPS要实现数字化控制，那么用更多的模拟器件才能实现的控制功能和算法就可以通过DSP的软件的编程来实现，所以整个UPS的结构就相比较用模拟器件的实现的UPS的整体结构要简单得多。如图1所示下面就是数字化的UPS的整体框图。主要由输入功率因数校正、逆变部分、DC/DC等组成。

四、DSP控制的UPS关键电路结构

（1）UPS的功率校正电路

输入功率因数校正电路如图2所示主要由功率管T5、电感L1、二极管D1、电容C1组成。它为输入部分提供功率因数校正功能，并且提升电压至400V.（2）正弦逆变电路结构

正弦逆变电路如图3所示主要是由电容C1,功率管T1、T2、T3、T4组成的逆变桥，电感L2,电容C2等组成。PFC模块的输出经由逆变部分能够产生负载所需的纯正弦波交流电压。

数字UPS的正弦逆变器是时刻处于工作过程中，其工作原理是通过采样电路对逆变电路输出电压和电流进行采样，得到的采样信号输入到DSP中，对采样信号进行处理，依照一定的算法和程式来实现正弦逆变电路控制的功能。

（3）DC/DC电路结构

DC/DC电路的构成如图4所示，主要是由高频变压器、功率管T6、T7,整流二极管D33、D34、D35、D36,电容C31等组成。该部分采用直流电压环反馈控制，变换后的电压通过二极管D6与PFC的输出端相连。

由于电池电压比较低，逆变器对直流电压的利用率又不高，所以需要DC/DC电路来转换电池的电压。DC/DC的电路结构有很多，但是各有优缺点，最常用的就是推挽式直流变换电路这种电路的优点就是驱动电路简单，输出功率大。一般被功率要求比较高的负载选作直流变换电路。

（4）UPS其他结构功能

同时通过SCI和SPI来实现整台UPS的监控程序，通过SCI口和微机进行通信，实现远程监控是全数化UPS的重要结构功能。

一方面，在UPS运行时出现市电故障或停电时，UPS会利用上述通讯通道向由它供电的计算机网络传送因市电故障产生的报警信号。当长时间停电，而电池组的供电电压要低于临界放电电压时，计算机网络会在UPS电源发出自动关闭命令的驱动下，完成数据的保存和设备的保护。

另一方面，提供一个友好的人机界面，可实时监视UPS的运行参数，方便用户的参数修改，同时便于用户查询UPS运行的历史记录。还可在计算机网络上对UPS进行定时的开机/自动关机操作。为实现上述控制功能，还可以提供RS-232和RS-485通信接口，用户可根据实际情况任选一种。对于要求执行网络管理功能的UPS,应配置有简单的网络管理协议（SNMP）适配器或适配卡。

随着数字化技术的发展，DSP技术已经被许多UPS厂商在产品中使用。DSP技术的使用提高了UPS产品输出电压的稳定性和纯净程度，同时也提高了UPS产品自身的可靠性。而IGBT技术和高频技术的应用，大大提高了电源效率，降低了系统噪音和电源自身的电力损耗，也提高了系统的可靠性。UPS的数字化并不是简单的指在系统中应用了数字器件，如单片机及FPGA等，而是指整个系统的控制应用数字器件的计算能力和离散控制方法来完成。随着数字处理硬件技术的发展，计算速度的提高，必然促使UPS向数字化方向发展。

UPS电源故障 篇9

设计合理的信息机房首先要确保的是信息安全, 主要体现在结构安全、信息传输安全、信息管理安全和人员管理安全几个方面。因此就要求机房站址结构要具有防护性, 对人员的管理要严格规范。并增设必要的监控、防护措施, 其中包括消防措施、安防措施、监控措施和抗干扰措施等。除此之外, 还要保证信息机房环境及设备运行的可靠。主要体现在工作环境可靠, 供配电可靠及通讯路由可靠等几方面。

综上所述, 将此次工程分为如下两大系统工程: (1) 供配电系统:合理分配动力及负载用电。 (2) UPS系统:为所有计算机设备提供可靠的用电保证。

二、改造方案

1、电源设备改造。增加30K UPS二台 (考虑到机房楼板承重, 将两台UPS分别放置) , 安装后UPS所能承载的最大负载量将达到60KVA, 如果机房负载达到40%-50%, 设备将会安全运行, 设备用电得到保障。APC Smart VT系列UPS每台机器重量为221KG, 2小时延时每台UPS各需配备32块12V100AH电池, 每块电池重32KG, 每台UPS加电池后重量为1245KG, 应能满足楼层的承重要求。本方案中选用的UPS为APC公司Smart VT系列产品, 此系统支持远程管理功能, 但在主机中需增加一块网卡 (9619) 。Smart-UPS VT是一种三相 (3:3) UPS, 其紧凑的塔式结构设计基于行业领先的Smart-UPS家族的APC的传奇式可靠性。Smart-UPS VT的特征是双转换在线结构, 提供内部电池并以用户友好的可扩展设计提供外部扩展运行系统的电池柜。UPS的特征是, 内置维护旁路断路器可在模块替换时电源输入仍然在供应负载, 以及双电源输入以提高可用性。Smart-UPS VT对于小型数据中心和网络室 (例如布线室和Voice Over-IP) 、企业设备 (例如Wi-Fi连网) 以及对于分支办公室通讯系统和销售点 (POS) 零售应用, 都是理想的解决方案。

2、配电柜改造。共增加三个输入输出配电柜。 (1) 总配电柜:市电首先进入总配电柜, 考虑到公司的具体要求, 本次UPS系统改造在总配电柜进行三相输出防雷, 输出端选用OBO的防雷模块:V25-B/3+NPE。从总配电柜中分出两路输出到UPS1及UPS2配电柜, 总配电柜中选用一组梅兰日兰NSD160K (3P125A) 的空气开关作为总控制开关, 再分别给两个UPS配电柜各选用一组NSD100 (3P80A) 空气开关。空气开关间连接采用带有安全套的汇流排, 在无法使用汇流牌的地方使用满足最大负载需要的软线连接。总配电柜的外形尺寸为 (600高*500宽*200深) , 也可以根据用户的要求做调整。 (2) UPS1-2系统配电柜:UPS1与UPS2配电柜配置相同。总输入端选用NSD100 (3P80A) 的空气开关作为UPS配电柜总控制开关。考虑到用户实际情况, 将机房分为五个供电区域, UPS配电柜分别为五个区域提供电源, 同时为方便设备检修, 在UPS1及UPS2配电柜中都分别增加了C65ND (4P40A型) 空开, 可以同时对某一区域断电, 五个区域十五个点位单独控制十五个突破电源插座。UPS输出端预留两路电源备用, 分别采用C65ND (3P32A) 、C65ND (2P32A) 空气开关。UPS配电柜分别安装有三个输入电压表及三个红色指示灯 (放在UPS配电柜总控制开关上方) 、三个电流表及三套空开互感器 (位于UPS输出端空气开关下方) 、零线地线排、输入安装有OBO V20-C/3+NPE级防雷一套、市电空开C65ND (3P63A) 为三台空调供电 (电缆采用五芯电缆) , 保证了空调零地与机房插座的零地分开。市电空开C65ND (2P32A型) 为三个市电插座供电。15个电源点连接电缆采用2×4mm护套线, 地线在机房的接地网就近取。UPS1-2中配电柜内UPS输入端采用NC100H (3P63A) 空开, UPS输出采用NC100H (3P63A) 空开, 负载侧每条回路都采用C65ND (2P32A) 空气开关。考虑到中心机房的重要性, 在两个配电柜内都做到C级防雷。从可靠性和耐用性角度考虑, 本方案中的空气开关均采用梅兰日兰产品, 防雷产品采用德国OBO防雷模块。UPS1及UPS2配电柜外形尺寸为 (1200高*600宽*400深) 。对于电池柜根据场地环境, 本方案中设计每个电池柜放置16块电池, 总重量为512KG, 电池柜的外形尺寸为:1180高*460宽*780深, 为了机房整体协调美观, 颜色均采用灰白色。

3、配电系统的改造。原有负载线路由于配线方式和线径的问题已经不能够满足新增负载的需求, 需重新铺设并利用原有地极 (总配电柜到UPS2的线路使用原有线路) 。设计思路是1号UPS和2号UPS输出同时向负载供电, 即在每个负载点前后分别铺设金属桥架100mm*50mm (桥架保证就近取机房地线) 。每个区域的电源点分别包括来自1号UPS和2号UPS的A、B、C三相电源。因为服务器和小型机的电源都是双路供电的, 此布线方式提高了UPS的利用率和安全性。以前的电源插座都采用了串联方式, 这样不便于控制, 安全性也比较差。此次电源改造全部电源点都采用并联方式, 单独控制, 可靠和可用性大幅提高。

UPS电源故障 篇10

南洲水厂 (设计日供水量100万吨) 的生产自动化综合监控系统是一套集自动控制、网络通讯、智能决策、在线水质检测等多种技术于一体的综合监控系统。该系统采用“分布控制、集中管理”的设计原则, 由信息层、控制层和现场层组成。

1 改造原因

南洲水厂工控网是由深度、送水、污泥、投氯、投氨、投矾、净水、西海八个PLC子站组成, 这些PLC子站肩负着全厂自动化设备监测与控制、水质数据采集与分析等重要任务。此前我厂各PLC子站的电源系统均采用两路供电方式, 其中一路采用UPS单机运行方式, 另一路采用市电直接供电方式, 主要存在如下问题: (1) 由于电网可能存在瞬间断电、电压波动或电源谐波等问题, 采用市电直接供电的这一路, 因未采取相应电源保护措施, 已多次造成PLC电源模块及其他I/O模块损坏而导致设备停车;而在UPS单机运行方式下的这一路在检修维护或UPS故障时, PLC只有一路市电供电, 存在突然断电的巨大风险。 (2) UPS供电系统的故障多数发生在UPS主回路和交流旁路相互切换时, 一旦故障发生, 在UPS单机运行方式下, 供电会立即中断, 轻则导致设备停车, 重则引起事故, 造成设备损坏或人员伤害。 (3) 在UPS故障中, 由蓄电池引起的故障也占相当比例, 一般表现为失效、鼓胀、漏液及发热等。在市电供电正常情况下, 蓄电池会长期处于闲置状态, 为延长使用寿命, 需定期对蓄电池进行充放电维护, 掌握蓄电池的状态, 从而保证在突然停电的情况下, 蓄电池能正常持久提供后备电源。 (4) 当市电突然中断时, 值班人员无法及时得到通知, 无法实时监控UPS当前状态及蓄电池的当前电量, 从而无法采取相应措施恢复供电或采取应急措施保证生产安全。 (5) 面对分布于各PLC子站的众多UPS, 常难以及时掌握UPS及蓄电池的日常工作状态, 这对我厂生产设备实现科学管理带来巨大的不便。

2 改造措施

2.1 建立UPS远程集中监控与管理系统

在各PLC子站及信息中心机房的UPS上加装集中监控卡, 再通过光端机连接RS485数据线及光纤, 使其形成雏菊链结构, 并将UPS及蓄电池的运行状况实时反映到值班室的UPS集中监控与管理系统软件上。该系统主要设备如下: (1) UPS。UPS是由山特电子 (深圳) 有限公司生产的山特城堡 (Castle) 系列纯在线式UPS, 型号有C1K、C1KS、C2K等, 输入功率因数高达0.98以上, 可实现零中断转换功能, 并具有电力净化功能。 (2) 蓄电池。蓄电池选用松下密封免维护铅酸电池, 规格为12V×38Ah, 将3个蓄电池串联成电池组来使用, 其后备时间一般为15~30min。 (3) 集中监控卡。该系列UPS配备一个Intelligent Slot智能插槽, 选用Winpower CMC卡, 并配合山特专用电源监控软件。 (4) 光端机。考虑到厂区面积较大、UPS分布较散、防雷及通信稳定性等因素, 采用光纤, 选择ASV1000两路数据/音频光端机, 连接各PLC子站的集中监控卡。

2.2 远程集中监控与管理软件

UPS远程集中监控与管理系统使用山特公司提供电源监控软件Winpower来架构, 支持网络 (包括局域网和互联网) 内安装该软件的计算机对网络中的UPS进行远程监控和管理。

考虑到我厂八个PLC子站的电源系统均为两路供电方式, 在改造中, 采用两台UPS分别向两个PLC电源模块供电, 两个电源模块互为冗余;其中每一路UPS也均采用一路UPS和一路市电运行方式, UPS和市电这两种方式之间可自动或手动相互切换 (如图1、2) 。在正常情况下, 转换开关SA1处于“UPS”档位, 交流接触器KM11得电吸合, 交流接触器KM12断开, UPS1输出供电;当UPS1输出故障时, 转换开关SA1处于“UPS”档位, 交流接触器KM11失电, 中间继电器K11失电, 交流接触器KM12得电吸合, 自动切换市电直接供电;当UPS2输出故障或市电断电时, UPS1控制回路的中间继电器K21或K22失电, 向PLC发出UPS2这路失电报警信号;当UPS1检修或维护时, 可手动将转换开关SA1旋至“市电”档位即可。

3 实施效果

(1) 八个PLC子站的电源系统均为两路供电方式。改造后, 当任何一路UPS故障或市电失电时, 对另一路UPS运行没有任何影响;当其中一路UPS故障时, 这一路将自动切换至市电供电, 这为我厂设备安全运行提供可靠的后备电源, 也便于日后检修和维护。在这样多重保护下, 因断电停机而造成损失的风险降到一个很低的程度。

(2) 值班人员可通过Winpower监控软件实时掌握各PLC子站UPS以蓄电池的关键数据。当线路停电、UPS负载过大、蓄电池电量不足或损坏、UPS通讯中断等情况出现时, 该软件以图像和声音相结合的形式向值班人员报警。报警信息以WINDOWS MESSAGE的形式发到相关技术人员的电脑, 这样可及时提醒值班人员和技术人员到现场处理, 确保生产设备安全运行。

(3) Winpower监控软件具有安全保护机制, 可设置系统管理员密码, 只有系统管理员才可获“完全控制”权限, 其它用户只能查看, 防止他人恶意破坏。另外, 该软件还能预先设置, 定时 (定期) 对蓄电池组进行自动充放电检测, 该过程不影响自身输出电压的稳定性, 对PLC电源供电也无任何影响, 无需人为干预, 保证UPS及蓄电池组的稳定运行。

4 结束语