时间：2023-05-29 18:17:40
[关键词]UPS不间断电源 整流器 逆变器 维护 保养
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0147-01
UPS电源工作原理。它是一种内置储电配置，当正常交流供电中断时，将蓄电池输出的直流电变换成交流电持续供给的电源设备。它的主要功能是当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器同时还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏（如表一）。并且在市电供电的时候能够通过机器内的滤波恒压恒流，让负载电力一直保持在220V或380，上下2V的差别，UPS设备通常对电压过大和太低都提供保护，在供电质量上得到绝对的保障。
在全国多条公路隧道的应急照明、摄像、广播、消防设备、监视设备、电脑办公得到应用：如南京长江隧道；青奥轴线隧道；苏州独墅湖隧道；扬州瘦西湖隧道等
一、UPS不间断电源的安装调试。
1.分类
后备式、在线式及在线互动式三种。
1.1 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。
1.2 在线式UPS
UPS逆变器一直处于工作状态，首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给负载。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。在线式不同于后备式的优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一些。比较适用于重要场所，不允许出现停电场所（如表一）。
UPS不间断电源运行原理图（表一）
1.3 在线互动式UPS
它是一种智能化的UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作（即整流工作状态），给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，存在转换时间。
2 交流UPS安装
交流UPS电源由三个基本单元组成。分别是整流器、蓄电池和逆变器。
工作程序：当市电正常时，电流通过整流器、逆变器向负载供电，同时整流器给蓄电池充电。电流路径是1路：市电―整流器―逆变器―负载，2路：市电―整流器―蓄电池。当市电故障或整流器故障时，通过控制电路自动切换使电池为负载供电，电流流向为蓄电池―逆变器―负载。
熟悉UPS工作原理，安装外部接线图进行配线，调线，测量绝缘。试运行调试，对照用户手册，察看可能出现的故障现象，调试解决，直到正常运行。
二、UPS不间断电源的维护保养
1. 工程现场遇到的UPS不间断电源
现场维护的UPS以中型容量为主（10-100 KVA）。型号有：先控UPSDSM 40（3/3），容量：40KVA/32KVA，电池品牌：Sonnenschein；
型号有：T-45KVA，容量：45KVA，电池品牌：Sonnenschein；
型号有：科士达EP60（3/3），容量：60KVA，电池品牌：科士达。
2. 维护保养出现的经典案例
1.1 南京长江隧道UPS。带隔离变压器，隔断电力网与负载供电联系，对地无电压，故障或短路时保护负载。采用集成式电路板。试运行期间，没有做好防鼠封堵，主板24V供电，冬季主板控制室28℃左右，属于温室，低电压不影响老鼠活动。柜室成为老鼠的乐园，老鼠的排谢物腐蚀电路板，出现控制失灵、失控。没有KM3，合上KM1开关，UPS自动检测电源开机，优点断电自动开机，转。处理方案：集成化主板，现场无法维修，厂家更换主板，UPS正常运行，亡羊补牢，防鼠封堵。杜绝此类事故发生。
1.2 扬州瘦西湖隧道UPS。缺陷责任期，施工方工程没有审图，交底。专业施工员凭南京施工经验，没有合KM3，夏季高温，空调故障，密闭房间散热不足，坚强的UPS主板超温报警后，转到UPS旁路供电两次，没有检测到电源，报警停机。报警声小，距离值班室远。处理方案：关闭UPS不间断电源系统，按开机程序开机，合KM3，正常运行设备。通风散热，开启备用空调降温。在值班室加装报警装置。
1.3 青奥轴线隧道UPS。有一个红色带防护误操作紧急按钮：EPO。用户操作手册注意：按“紧急按钮”切断输出，整流器，逆变器，自动旁路和电池停止工作。BCB：自动旁路电压保护。现场出间歇性关闭UPS不间断电源系统。
现场设备检查内容：
1.3.1 检查设备室UPS不间断电源发现：①无市电输入；②无逆变电源输出；③逆变器关闭；④自动旁路关闭。
1.3.2 检查上路进线双电源转换发现：①市电输入正常；②市电输出正常；③转换器无故障。
1.3.3 检查设备室UPS电源进线开关发现：上端电源正常；下端电源有电压，电流。
1.3.4 结论：现象反馈给设备厂家技术人员讨论，分析得出：①可能是用电负荷运行不稳定，出现突发量，瞬间电流过大，UPS电源逆变保护；②可能是进线开关过流保护；③可能是UPS电源开关量向控制主板发生了“紧急关机指令”。
1.3.5 处理方案：①对用电负荷运行不稳定，UPS在线运行，解决瞬间电流过大；进线过流，对正常运行时的电流测量，计算安全系统，关闭可能影响过流设备；②进线开头试验；③UPS厂方代表认定负荷问题。华东区域专业工程师现场检查，发现开关量连接线有松动现象，存在发出紧急关机指令的可能，更换连接线，紧线。已安全平稳运行5个月。确认此现象的真正原因。
3 保养
UPS日常使用过程中，难免会出现各种上故障问题导致供电效能的下降，所以，在使用时要采取积极有效的防范措施，使设备少出问题、不出问题。定期进行维护和保养，最大限度的降低发生故障的机率，实现对故障问题的事前预防。日常养护应编制年度、月度计划，按计划开展工作，按保养流程如表二开展工作。主要从以下几个方面重点维护：
3.1 设备元器件维护。
3.2 设备连接的安全性要求。
3.3 蓄电池的维护。
3.4 设备运行记录参数的察看。
UPS维护保养流程（表二）
三、 结束语
UPS不间断电源系统已发展为标准化、程序化。调试与维护工作也应向这个发向发展，虽然各施工项目的UPS厂家不同，型号不同，运行方式不同，但它的知识结构、原理、控制模式大体相同。作为一员合格的调试维护人员，应学会举一反三，归纳总结，树立标准化、程序化框架维护，把不同的UPS体系添加进框架内。
参考文献
[1] 虞笑寒，《UPS工作原理及故障检修》发表在《空中交通管理》2006第6期。
[2] 张乃国，《UPS供电系统应用手册》，电子工业出版社，2003。
[3] 意大利先控，《全数字式智能UPS用户说明书》，先控电子，2009。
关键词：不间断电源；UPS系统；安装与应用
随着经济和科学技术的发展，不间断电源UPS技术的应用越来越广泛。不间断电源UPS技术是指在输入电源中断的时候能够供应电力，同时在电源输入正常时，能够对品质较差的电源进行稳压、稳频、防雷击等，在工业中的应用十分广泛[1]。但是在UPS系统的使用中应该注意其选型及安装调试，否则将会导致UPS性能下降甚至损坏。UPS系统分为3种，包括离线式、在线式和在线交互式。
1 UPS系统工作原理
1.1 将交流电转换为直流电
通过整流器的作用将输入的交流电转换为直流电压，这样能够保证供电的稳定性。
1.2 稳定提升电压
直流转换器能够为功率因数校正进而倍压式提升电压，同时保证输入的交流电流与输入的电压同步；在提升电压功能中能够稳定的将电压提升到400V直流输出。
1.3 输出交流电压
通过逆变器的作用，将直流电压转变为交流电压并输出，同时与输入的市电同步，逆变器的工作原理为半桥电路。
1.4 旁路输出
在静态旁路电路中能够选择旁路输出或者通过逆变器输出，在关闭逆变器的时候则以旁路输出。
1.5 接受市电输入
通过接受市电输入能够保证对电池充电直流电压，从而使电池保持慢电状态，最大充电电流为2.6A。
1.6 监控电路工作
控制电路能够对各部分电路进行监控并控制。
1.7 提供电气隔离和多重输出
在UPS开机时，输入的交流电在经过滤波器后分为2路输出，其中1路被送至交流变直流转换器，在转换为直流电之后通过半桥电路逆变器将电流转换为交流电，从而实现交流输出；另外1路则成为旁通路径。一般情况下，开机之后UPS系统会进行自检，在一切正常的情况下，旁通开关会通过逆变器输出为交流电，这就是在线式输出；当输入电源断电的情况发生时，整流器与充电器则停止工作，这是直流转换器会正常工作，将电池电压通过逆变器转换为交流电压后输出，此种模式为电池输出模式[2]。
2 UPS的选型与安装调试
2.1 对场地和环境的要求
⑴场地要求。场地的地面应该为工业要求下的硬质洋灰型地面，且地面应为水平，不能有较大坡度。若场地地面为活动防静电地板则应考虑到地板的负荷量，同时应为UPS设备设计制作装备托架。
⑵运行环境的要求。UPS系统的安装环境要求通风良好、凉爽且具有较低的湿度。在条件允许的情况下应保持工作环境温度为35℃之下，最高不能高于40℃，最低不能低于0℃，推荐温度为25～35℃。相对湿度控制应该在50%左右。
⑶空气质量要求。UPS系统运行环境应避免具有金属导电尘埃，以免设备短路造成安全威胁。
2.2 安装技术参数
UPS系统的输出功率为30/40/60/80/120/200/300/400（KW）；交流输入电源为380/400/415（V），+10%、-15%；最大输入电流为60/80/120/150/230/390/570/765（A）。
2.3 设备品牌选择
在品牌选择上，首选必然是专业厂家的产品，不仅设备指标有保证，同时在售后服务上也较非专业厂家要好。
3 使用要点
3.1 避免带载开关机
不具有延迟启动功能的UPS，带载开机时在启动瞬间易造成逆变器烧毁。在开机瞬间，瞬间的浪涌电流会导致元件烧毁。带载关机与开机原理相似，因此应避免带载开关机。
3.2 观察要点
在逆变器正常工作时，严禁使用示波器观察控制电路的波形。UPS系统工作的核心部件为逆变器，在逆变器运行中一旦出现表笔与临近点接触，同时还会影响电路的工作状态，一旦电路异常，会导致元件烧毁。故应避免在工作中用示波器观察控制电路波形。
3.3 后备式UPS严禁加大市电输入保险丝的容量
后备式UPS在逆变器供电时，一般都没有过载和短路自动保护功能，但在市电时，一般靠输入交流保险担当过载保护任务，所以用户不可轻易地加大市电输入保险丝的容量；否则，一旦UPS输出发生短路事故时，有可能出现输入保险烧不断，印制板上的印制线却被烧毁的危险。
综上所述，在UPS的使用过程中应注意，再好的装备也有寿命，也会出现各类故障，不要因为高智能、免维护而忽略了本应举行的维护事情，预防不论什么时候都是安全运行的重要保障。目前专业技术人员对UPS的安装和使用技术问题上正在深入研究，提高其可靠程度，增强其适应能力。
[参考文献]
[1]潘学科.彭水电站不间断电源（UPS）系统的可靠性分析[J].水电与新能源，2013，S1（03）：1064-1067.
UPS电源具备的特性
UPS功能(UPS Function)，在线式UPS其功能是为负载提供连续的高质量的电力供应，即使在全部断电的情况下，它也能为负荷提供预先设定的一段时间电力。与常规电源相比它还有如下优点：
1、优良的电源输出特性(Better Output Characteristics)，UPS输出电压、频率、幅度的控制保证了连续稳定的电源输出。在市电中的电压波动、频率变化不会影响UPS输出电压。 UPS基本都设计了先进的“电子保险丝”系统，确保在输出端出现持续性短路时不损坏设备，短路消失后自动恢复正常运行。
2、摆脱市电电力波形的影响(Uncoupling from Mains Distortion) ，UPS的输出是从交流到直流再到交流的转换，所有的电力波形变形均被过滤掉，因此所连接的设备均受到很好保护，这对敏感的电子设备尤其重要。
3、相对于市电主路故障的完全保护(Complete Protection against Mains Failures) 在市电中断期间， UPS电源借助于蓄电池保证给负载的连续供电。这样负载总是不间断的得到供电，但负载供电保证时间限于蓄电池后备时间。
UPS电源的基本结构
从本质上讲 不间断电源UPS是一个 交流-直流-交流的转换器，UPS电源系统的基本结构其框图如下，它包含了五个基本部分：
1、整流器 /蓄电池充电器：充电器是将交流转换为直流的三相整流器（三相电输入），标准配置不用隔离变压器，整流器经由感抗线圈(用于降低主路波形变形)与市电主路相连，整流器的直流输出分别给逆变器和电池供电。
整流器供电量被设计成，用来给逆变器以最大载荷条件下馈电，同时也以最大充电电流给蓄电池供电。通常电池电压恒定地保持在直流432V浮充， (免维护蓄电池，每节2.25v)，充电电流的限制是按照一个特定的曲线通过降低直流电压来完成的，这样可以保证蓄电池不会因为过度的充电电流值而损坏。
2、蓄电池：在市电电源发生故障中断及整流器故障情况下(无直流电压输出)负载将通过蓄电池供电。但电池仅能在一定的时间内给负载供电(蓄电池维持时间)，取决于蓄电池电能和负载的大小。
蓄电池块的数量取决于电池的类型也可根据用户的需要变化，通常的标准数量是铅-酸电池192块，或镍铬电池300块，电池容量(安时)取决于UPS输出功率和需要的后备维持时间。
3、逆变器：逆变器将由整流器或蓄电池提供的直流电压转变为具有精确稳定幅度和频率的交流电压，其电压适用于各种复杂电子设备的电源供应。 逆变器输出电压是使用高频开关通过脉宽调节而产生，变压器是集成电感线圈形式，这样可降低噪声，它和固定在逆变器输出的电容器组合在一起，起到交流虑波电路的作用，以确保有一个很低的输出电压变形。(THD
在短路情况下逆变器控制逻辑电路限制最大输出电流到正常电流的150%。在过载情况下(到正常电流的125%)输出电压保持恒定，对于更高的过载电流，输出电压将降低，而这种情况仅出现在静态旁路不可用的情况下。否则对于电流高于正常值125%，UPS将自动跳转到旁路工作模式。借助于“电子保险丝”在短路情况下逆变器晶体管将受到全面保护。
4、静态开关：在框图中显示了用半导体开关元件作为两个静态开关单元。在正常UPS电源工作状态下，逆变器的静态开关是闭合的，而直通旁路静态开关是打开的，逆变器输出连接负载。在过载或逆变器故障情况下，逆变器静态开关断开，而直通旁路静态开关闭合，这时由市电直接供电，为保证电源的不间断供应，两个静态开关总是在一个很短的时间内同时动作，这对敏感设备，可靠地满足其电源供应需求是必不可少的。
(1)开关状态：逆变器直通旁路
a)直通旁路的电压和频率必须在容许的限度范围内，并且逆变器必须与直通旁路同步。
b)在过载或逆变器故障状态下，UPS静态开关转换到直通旁路工作状态。
c)如果在a)条件未满足的情况下，在过载状态下逆变器降低输出电压继续工作。或者在故障状态下逆变器停止工作。
(2)开关状态：直通旁路逆变器
a)当逆变器电压和频率在容许范围以内且逆变器同步于直通旁路，UPS静态开关自动跳回到逆变器工作状态。
b)在仍然过载条件下，逆变器可能承受不了负载，UPS静态开关将跳回到直通旁路工作状态。
c)一分钟之内三次跳回到逆变器工作状态的努力失败后，UPS工作在直通旁路状态并发出报警信号。
d)在前面板上重新设置之后，UPS再次自动的尝试跳回到逆变器工作状态。
5、维修旁路：在UPS系统故障或维修期间，维修旁路的功能就是直接给所连接的负载提供电源。维修旁路本质上是由一个开关IBY组成。在不同工作模式下转换到维修旁路模式，是在没有任何中断的情况下进行的。随着维修旁路开关IBY的闭合， UPS电源的供应系统被全部关掉，允许进行安全的维修工作。
为了防止维修旁路开关IBY错误开合，可能引起与直通旁路和逆变器线路的并联，IBY开关与逆变器静态开关是相互联络的，这样在IBY动作的时候直通旁路的静态开关将被闭合，逆变器静态开关自动断开，防止维修旁路与逆变器并联操作。
UPS电源的工作模式
在线式标准UPS电源有四种不同的工作模式，确保负载在各种不同条件下能获得不间断的供电。在这些工作模式之间转换不会中断负载的供电。
在“正常工作模式”下，任何故障不管是内部还是外部的，都将使UPS电源转换到“蓄电池供电模式”或“直通工作模式”。 在“蓄电池工作模式”或“直通工作模式”下，另产生的故障将会中断负载的供电，这主要取决于故障的种类。在以上两种工作模式下，UPS电源会发出一个故障信号(声音报警和可视报警)，以便表明任何此类故障都可能产生负载供电中断的危险。“维修旁路工作模式”是在设备维护或修理时直接从市电主路给负载供电。
1、标准工作模式(Normal Operation)
这种模式为UPS电源的正常工作模式，此时状态为： a) 输入电源正常。b) 整流器将交流电转换为直流电，一路供逆变器另一路给蓄电池充电。c)逆变器再将直流电变为交流电给负载供电。
2、蓄电池工作模式(Battery Operation)
当市电故障或整流器产生故障，系统自动进入蓄电池供电模式，此时状态为：a) 整流器无电源输出。b) 蓄电池将所需的直流电源供应给逆变器。c) 逆变器输出交流为负载供电。d) 蓄电池根据其容量只能给负载提供一定时间的电源。
3、直通旁路工作模式(Bypass Operation)
当逆变器发生故障或发生过载时，UPS系统自动进入直通旁路工作模式，状态如下：a) 整流器输出直流仅供给蓄电池。b) 直通旁路静态开关闭合后逆变器静态开关自动断开。c) 市电经由直通旁路静态开关直接给负载供电。
4、维修旁路工作模式(Service Bypass Operation)
对UPS设备进行维修保养时，用市电直接给负载供电的模式，状态如下a) 在该模式下UPS电源与负载完全脱开，以便于设备维修。b)市电通过开关IBY直接给负载供电。
UPS电源告警信息分析
(AvailableAlarmMessages)
根据具体的故障情况，可产生多种告警信息。下面为各告警名称，其含义及可能引起的原因如下：
INVERTER NOT FEEDING（逆变器无输出），逆变器到负载无输出，逆变器静态开关闭合，可能产生的原因：a)过载，负载超过额定UPS载荷125%；b)逆变器故障；c)逆变器被手动关闭 ；
INVERTER NOT SYNCHRONIZED
(逆变器不同步)，逆变器输出与主路输入不同步，可能的原因：a)逆变器故障；b)市电主路输入故障；c)市电输入频率超出容许范围；
INVERTER OVERLOAD （逆变器过载），负载大于UPS额定载荷，逆变器发出过载信号，可能的原因：连接到UPS的负载超出标准限度范围；
INVERTERFAILURE （逆变器故障），逆变器的一个故障被检测到，可能的原因：a)严重过载；b)直流电路保险丝烧断（难得出现）；c)逆变器输出电压超出容许极限范围；d)逆变器出现温度过高，停止工作；d)直流电路电压超出逆变器容许极限范围INVERTERFANFAILURE （逆变器风扇故障），其中之一的逆变器换气扇不工作；
BYPASSFEEDINGLOAD （直通旁路给负载供电），主路市电通过直通旁路给负载供电，直通旁路静态开关闭合，可能原因：a)过载，负载超过额定UPS载荷125% ； b)逆变器故障；c)逆变器被手动关闭；
BYPASSNOTAVAILABLE（直通旁路不可用），在直通旁路上检测到一个故障，可能的原因是：a)直通旁路开关IRE未闭合；b)逆变器与直通旁路不同步；c)直通旁路静态开关其中之一的半导体开关元件损坏；c)市电主路输入故障d)直通旁路电压或频率超出容许范围RECTIFIEROVERLOAD （整流器过载），负载大于UPS额定载荷，整流器发出过载信号，可能的原因是：a)连接到UPS的负载超出标准限度范围；b)蓄电池充电电流过高；
RECTIFIERFAILURE （整流器故障），整流器输出电压超出允许范围，可能的原因：a)整流器控制电路故障；b)整流器半导体器件损坏；c)保险丝烧断；
RECTIFIER FUSES BLOWN （整流器保险丝烧断），一个或多个整流器输入保险丝烧断，可能原因：a)半导体器件损坏；b)直流电路短路；c)逆变器短路；
MAINSFAILURE （市电主路故障），主路输入电压超出容许范围，可能原因：a)市电主路输入故障；b)整流器输入保险丝烧断；c)市电主路电压或频率超出容许范围；
RECTIFIER FAN FAILURE（整流器换气扇故障）,其中之一的整流器散热换气扇不工作；
BATTERY RUNNING DOWN （电池用尽）,蓄电池电压低于360V,当蓄电池电压一到325V，UPS将立刻关机，可能原因：a)市电主路输入故障；b)整流器故障；c)整流器处于蓄电池充电电流极限，降低充电电压；d)整流器在测试调节菜单中被关闭；
BATTERYBREAKEROPEN（蓄电池开关断开），蓄电池开关IB 被断开；
UPS的日常维护
1、保持适宜环境温度：影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般电池生产厂家要求的环境温度是在20－25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸电池，设计寿命普遍是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。另外，环境温度的提高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这种恶性循环，会加速缩短电池的寿命。
一、什么是UPS
UPS即不间断电源， 是一种含有储能装置和以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的电源。主要用于给计算机、计算机网络系统或其它电子设备提供不间断的电力供应。UPS具有较好的稳压功能，当市电电网输人电压在176～264V之间变化时，能保证输出电压稳定在220V，将市电稳压后供应给负责使用此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断时，UPS立即将机内电池的电量通过逆变转换的方式向负责继续供电。
二、UPS的特点
UPS是不间断电源（Uninterrupted Power Supply）简称；不间断电源就是说在停电的时候这个设备可以给你提供电源，不至于你的负载瞬间断电。当然不同厂商、不同型号UPS的功能也是不同。
UPS含有储能装置、逆变器等组成部分，提供恒压恒频的电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，同时它还向机内蓄电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内储存在电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软硬件不受损坏。
UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的重点考虑内容。市电电压输入范围宽，输出电压、频率变化范围小，对市电调整能力强输出稳定。波形畸变率衡量输出电压波形的稳定性，而电压稳定度则说明当UPS突然有负载加到满负载时，输出电压的稳定性。
UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数，决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。性能越好，保护能力也越强，总的来说，后备式UPS对负载的保护能力弱，在线互动式略优，在线式几乎可以解决所有常见电力问题。当然成本也随着性能的增加而上升。因此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性来选取。
三、UPS的应用
1、开关机顺序
为了避免负责在启动瞬间产生的冲击电流对UPS造成损害，在使用时应首先给UPS供电，使其处于旁路工作状态，然后再逐个打开负载，这样就避免了负载电流对UPS的冲击，使UPS的使用寿命得以延长。关机顺序可以看做是开机顺序的逆过程，首先逐个关闭负载，在将UPS关闭。
2、使用环境
UPS的使用环境要求清洁、沙尘、干燥，灰尘和潮湿 环境会引起UPS工作不正常。UPS电池组对温度要求则较高，标准使用温度为25℃，平时最好不要超出15℃～30℃这个范围。温度过低不但会减少电池组的容量，还会进一步影响UPS的寿命。另外，UPS的防磁能力也不是很好，所以不应把强磁性物体放在UPS上，否则会导致UPS工作不正常或损坏。
四、使用UPS要注意的事项
关键词：轨道交通;在线式UPS;离线式UPS;改造
中图分类号：U213.2文献标识码： A 文章编号：
UPS系统改造方案主要可分两个方向，
设计方向一、对现有在线式UPS进行升级，整体更换老化的UPS，改造后的UPS系统仍未在线式。
设计方向二、考虑引入STS负载自动切换系统将现有的UPS改造为离线式，平时以弱电配电柜直接从机电专业，当机电专业供电系统故障时STS切换到UPS系统供电，保证为弱电系统提供稳定的电源。
目前轨道交通行业主要采取在线式UPS，本文旨在讨论将既有在线式UPS改造为离线式UPS的可行性。在现有的UPS配置进行改造的同时，不进行较大规模的设备迁移和调整。方案可以一站一系统为试点，实施后需进行三个月以上试用测试，具备稳定、可靠性能方可进行推广应用。
STS静态转换开关（Static Transfer Switch）为电源二选一自动切换系统，正常工作状态下，在主电源处于正常的电压范围内，负载一直连接于主电源。在主电源发生故障时，负载自动切换到备用电源，主电源恢复正常后，负载又自动切换到主电源。STS采用先断后通（Break before Make）的切换方式，可以实现不同输入电源之间的不间断切换， 为单电源负载提供双母线供电，其整个切换时间小于8ms。它的切换方式是先断后合，因此两电源在切换时的相位差甚至可以大于180°。STS的切换时间比ATS要快上一千多倍，而且没有声音、没有火花，对一般电子设备来说，这种两个电源之间的切换间隔几乎是没有感觉的。
既有线离线式UPS改造方案考虑使用STS负载自动切换系统实现现有UPS的离线式改造，如下两种设计方案。
一、设计方案一
在既有单UPS供电系统上，增设两台STS静态转换开关，前段STS实现两路市电输入的二选一自动切换，并设置输入断路器及C级防雷（或浪涌保护器）。末端STS实现UPS与市电输入的二选一自动切换,并设置输入断路器，主用市电输入供电，UPS备用。末端STS若为三相电源输入，则需加设三相隔离变压器实现中性线（零线）的自动切换。同时，增设一市电至供电系统的输出（即负载的输入）维修旁路，采用自锁两输入选择开关，避免误操作造成市电短路。设计方案如图一：
（一）设计方案一的优点
1、负载一般情况下直接由市电供电，UPS逆变器不工作，因此根据不同性能UPS可节能约10%―20%。
2、末端STS监测到市电较大波动或断开时，可及时切换至UPS供电，保证设备系统用电。
3、对既有供电系统线路、设备改动较小，新增设备少。
（二）设计方案一的缺点
1、在供电线路故障或变电设备检修时可能出现双电源箱频繁切换的情况，对计算机类设备影响较大。
2、UPS提高电源质量的作用得不到使用，将会使计算机类设备的故障率升高，带来更多不确定因素。
3、UPS后备使用，长时间处于空载状态将大大降低UPS性能，缩短蓄电池的使用寿命。
二、设计方案二：
针对设计方案一未使用UPS提高电源质量的功能，UPS长时间处于空载状态将大大降低UPS性能，缩短蓄电池的使用寿命的问题，在设计方案一的基础上提出了第二套改进方案。方案在供电系统末端设置两台STS，将负载划分成两组各自接末端STS的输出，UPS输出与市电输入同时分接两台末端STS，一台STS为主用市电输入，另一台STS为主用UPS输入，互为后备，可分别为两组负载供电亦可单独为两组负载供电。负载可根据对输入电源稳定性的需求划分在同一负载组，正常情况下由主用UPS的STS供电。增设两路市电至供电系统两组输出（即两组负载的输入）维修旁路，采用自锁两输入选择开关，避免误操作造成市电短路。设计方案如图二：
（一）设计方案二的优点
1、UPS提高电源质量的功能得到充分发挥，保证设备供电的品质。
2、末端STS监测到市电较大波动或断开时，可及时切换至UPS供电，保证设备系统用电。
3、UPS一直处于负载状态，蓄电池可不定期充电、放电。
（二）设计方案二的缺点
1、与设计方案一比较，对既有供电系统线路、设备改动较大，新增设备多，改造成本较高。
2、在供电线路故障或变电设备检修时可能出现双电源箱频繁切换的情况，对计算机类设备影响较大。
三、将现有在线式UPS改为离线式的风险
（一）使用离线模式UPS必须增加STS静态切换开关，在改造过程中必须断开UPS负载的供电，临近使用年限的设备断电后重新上电，存在设备无法正常启动的风险，特别是一期工程设备性能下降，风险更大。
（二）仅靠上述两种方案改造供电系统并不可能100%地确保在它的输出端、再也不会出现”停电”事故。相关的统计资料证明：由于供电系统设备的选配不当或输入配电系统/输出配电系统的设计不当而造成从几十毫秒到几秒的“短暂停电”或超过几分钟的“长时间停电”的事故仍然有发生。
（三）目前质量好并适用目前地铁用电设备的成熟STS负载自动切换系统及其配套设备价格较贵，将现有在线式UPS改为离线式的成本可能较高。
图1
图2
通过以上分析可以看出方案一未使用UPS全部功能，但成本较低，而方案二可以充分使用UPS整流逆变功能保护下级负载，但成本较高，两种方案的优劣主要取决于下级负载对电源质量的要求。鉴于目前主流UPS均为在线式，若将现有在线式UPS改造为离线式，整个UPS系统的成本将比新建更高。所以采用哪种方案设置UPS应在初步设计阶段确定，建成后再改造将造成很大浪费。
总结：UPS通过整流逆变功能能够保护下级电子设备，对电源质量要求较高的电子设备宜采用在线式UPS或者按本文方案二设置UPS，而对电源质量要求较低的用电器可采用离线式UPS作为后备电源。
参考文献：
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关键词 UPS；电源；炼钢；氧枪系统；安全
中图分类号TF7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0112-01
目前转炉炼钢技术已跨入全自动化时代，PLC连锁系统和自动吹炼系统等新技术的应用水平不断提高，这些新技术系统对供电质量的要求较之传统的技术系统大大提高,任何偶然、短暂的供电中断都可能造成难以估量的损失,甚至对转炉炼钢的安全产生极大威胁。因此,采用UPS作为其电源保障也随之日益普遍。本文主要以南钢中厚板卷厂转炉氧枪系统为例，介绍UPS的安全可靠性能。
1 UPS介绍
UPS是不间断电源（Uninterruptible Power Supply）的英文缩写，其作用是提供持续、稳定、不间断的电源供应。当外部电源正常时，UPS将外部电源通过内部电子旁路直接输出供电，同时向机内电池充电；当外部电源发生失压或中断时，UPS立即在4ms~10ms内或“零”中断时间内将蓄电池的电能通过内部的逆变器转换后向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作。
2 氧枪系统应用UPS的必要性
氧枪系统是转炉吹炼最重要的系统之一。当铁水、废钢等原料放在转炉里准备好之后，使氧枪下降到炉内的一定位置，开启氧气阀门，输入氧气进行吹炼，吹炼结束后提起氧枪，这是炼钢工艺流程中最主要的步骤之一，此下枪吹炼步骤目前已经实现自动控制。当氧枪下降到炉内的一定位置，开始吹炼，而此时如果发生停电，氧枪失电，致使氧枪长时间停留在炉内，会造成枪头及氧管熔化，水进入钢水内，发生爆炸，甚至还会致使氧管回火，对设备以及人员安全产生几大威胁。因此，应用UPS保证氧枪的供电，及时将氧枪从炉内提起成为炼钢安全上必不可少的保障。
3 UPS在氧枪系统中的应用实现
氧枪系统主要由氧枪提升电机、紧急提升电机、氧枪抱闸、氧枪本体、氧枪小车及其控制系统组成，其中紧急提升电机、氧枪抱闸以及控制系统作为应急保护装置其电源必须使用UPS。UPS电路如图所示：
图 1
本系统设计利用施耐德公司APC UPS的特性（图1），该UPS有一个内部电子旁路，外部再加一个手动旁路开关Q3BP。UPS在关机状态下，电源是通过UPS内部电子旁路直接输出供电，外部旁路开关与内部电子旁路形成并联。UPS加入供电系统时，UPS必须在关机状态下，接通UPS输入开关Q1和输出端开关Q5N，UPS与外部旁路开关Q3BP形成并联接通，然后断开外部旁路开关Q3BP，再将UPS开机。UPS退出供电系统时，必须先将UPS关机，接通外部旁路开关Q3BP（若UPS未在关机状态下，相当于UPS在开机时输出端加入反向电压，UPS可能烧毁），断开UPS输入端开关Q1和输出端开关Q5N， UPS退出供电系统。这样就很容易做到将UPS加入和退出供电系统中。功能上可以实现当外部电源正常时，通过UPS内部电子旁路直接输出供电并且向电池充电；当外部电源中断时，UPS在5毫秒内启动，蓄电池输出电能为氧枪系统紧急提升提供电源，此时操作人员可以使用紧急提升装置通过事故提升电机将氧枪从炉内提出，从而避免事故的发生。当然，我们选择的UPS装置电池组为120KVA，足以支持氧枪事故提升电机将氧枪提至安全位置（等待位）。UPS还具有报警功能和过载保护功能，当电池能量即将耗尽时，UPS发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣报警。当发生超载时，UPS将停机并报警，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。
4 UPS的优点在使用中得到如下体现
1）高可用性：UPS系统包括供电、配电等，作为一个整体具有故障容错的能力，采用冗余的配置，含有内置的手动维修旁路；
2）可管理性强：UPS用户的操作界面具有模拟图、中文显示、直观的功能键，易于理解和掌握，还具有深度充放电保护、自动放电检测、实时后备时间显示、温度补偿充电等等；
3）可维护性强：维修时通过手动旁路开关切换，对负载的供电无任何影响，而且可以将检修进行在无电安全的状态下。
5结论
南钢中厚板卷厂炼钢转炉氧枪系统自2004年投产以来一直使用UPS电路供电，从未发生过一起因电源中断而产生的氧枪安全事故，UPS为氧枪系统进行自动化吹炼提供了可靠的安全保证。鉴于UPS这种优点，除氧枪系统外，炼钢设备还有副枪系统、PLC系统、操作HMI都配备了UPS电路供电，为整套炼钢系统提供方方面面的安全保障，也为炼钢自动化技术应用提供条件。
关键词：UPS 系统 故障 电厂
中图分类号：TN86
文献标识码：A
文章编号：1007-3973(2012)011-070-02
1 前言
UPS，中文名称为不间断电源，英文全称为Uninterruptible Power Supply，这种装置能够储能，可以实现恒压恒频供电，在工业行业中，UPS电源系统的应用越来越广，其稳定、连续的供电性能为很多工业企业在生产过程中避免了不必要的损失。目前，UPS系统的智能化程度越来越高，因此，对系统故障的识别与维护是保证系统运转正常的关键。
2 UPS工作原理
2.1 UPS的作用
UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。
2.2 UPS的工作原理
UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。在电网电压正常时，可以对UPS系统中的储能电池充电，当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常运作，当由于生产需要，负载严重超负荷时，电网电压经整流直接供电给负载。其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流电压。净化功能由储能电池来完成，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直能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器电容器，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，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。通常在进行UPS系统设计过程中，为了日常操作和维护的便利性，都在系统中加载系统工作开关和旁路开关、检修旁路开关等控制环节。
3 电厂UPS系统常见故障
随着工业现代化程度的不断提高，工业生产自动化程度也不断提升，电厂由传统的发电方式向着智能化、自动化、可控化的生产方式转变，因此，智能化程度越高对系统要求越高，断电成了中断系统酿成生产延误造成损失的重要因素之一，UPS系统的使用不但可以很好的解决此类问题，更可以给生产提供有效地电力供应保障。然而，UPS系统也并不是万能的、无瑕疵的，掌握其中一些常见的故障类别有助于我们更好地将系统应用于生产。
3.1 压敏电阻和保险管受到损坏
UPS系统工作的一个重要环节就是依靠压敏电阻来对电压的稳定性来进行判断，如果是市电电压原因对UPS系统造成损坏的话，压敏电阻是最先受害的部件。压敏电阻实际上就是电压敏感器，当压敏电阻两端加载的电压超过额定电压时，压敏电阻就会被击穿而损坏。一旦压敏电阻遭到击穿损坏，电源保险管也无可避免的会被烧断，压敏电阻就等同于是电源保险管的一道屏障，而电源保险管又是保护电源的重要屏障。电源保险管与压敏电阻同样都位于市电的接入位置，是UPS系统正常工作的重要保障。
3.2 蓄电池故障
蓄电池是UPS发挥正常功用的核心，蓄电池组运行的稳定直接关系到向外部供电的稳定性，因此，在对蓄电池充电过程中，蓄电池对充电电压的要求比较高。充电电压过高会导致电池内部出现电解反应，而蓄电池组是处在一个密封的工作状态下的，热量难以散发，大规模热量产生后，随之也会有很多气体，热量与气体会破坏蓄电池组的内部组件，导致蓄电池组报废。如果电压过低，在充电状态下，很难全面激活蓄电池内部的活性物质，造成蓄电池性能下降，UPS既定工作时间难以保证。此外，充放电的使用不当和维护不当都会对蓄电池造成一定的损坏，当出现UPS工作时间缩短时，就要考虑是否因蓄电池故障而导致的。
3.3 电瓶放电过量
电瓶老化是不可避免的损耗，然而有时电瓶放电过量却很容易使人们误判为是电瓶老化。逆变器持续长时间工作会造成机内电瓶放电过量。通常在市电供应正常的情况下，电瓶应处于充电状态，但如果UPS放电后，即使电源接通，充电状态也不能够自动切入，这时就会出现电瓶放电过量。电瓶放电过量，会对电瓶性能造成一定损害，在UPS系统使用过程中应当尽量避免和减少电瓶过量放电，注意电瓶使用的日常维护。
4 保证UPS系统正常运作的注意事项
通常，UPS系统主机智能化程度较高，但这一类电器件对工作环境要求较高。
(1)主机房的清洁保护非常重要，温度、湿度监控室保障主机正常运转的关键，主机参数在使用过程中不可轻易改变。
(2)UPS系统的关、开机步骤必须正确。电器元件对工作电流的敏感度都比较高，不正确的开关机习惯，会造成瞬间电流冲击过大，烧毁或缩短元器件的使用寿命。切忌开启UPS系统时同时开启所有负载，开关机都需要对负载进行逐一开启，遵循由负载大到负载小的顺序。UPS频繁的开关机也会造成内部控制系统紊乱，可见，开关机对UPS系统是不可忽视的问题。
(3)UPS工作都有额定容量，如果经常使UPS处于满载状态会造成逆变器及整流滤波器的损坏，但是，如果长时间处于轻载的话，又会损坏蓄电池。因此，最佳的使用是保证UPS带载量在额定容量的50%~80%范围内，这样才能够有效的发挥UPS系统功效。
5 结语
电力系统供应是正常生产的命脉，UPS系统是电力后继的重要保障，目前，工业企业中大多采用了UPS系统，特别是在电厂运作中，对UPS供电的依赖性也越来越高。一旦UPS系统出现故障将难以对电力供应提供保障，因此，分析故障种类与产生的原因是非常必要的，并在日常工作中，注意对UPS系统的维护，养成良好的使用习惯，从而有效的延长UPS使用寿命，确保设备运行的安全可靠，为电厂的正常生产提供有效的保证。
参考文献：
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中图分类号：TQ06文献标识码： A
摘要：阐述了UPS的工作原理、介绍UPS系统运行，双路输入双机并行、介绍UPS日常维护的一些基本做法
我厂为规模20万吨/年氯碱与PVC的化工企业，采用了3套DCS控制系统。氯碱生产采用的是离子膜法生产技术。离子膜法烧碱生产工艺的控制点多、自动化程度高,为了保护电解槽用的离子交换膜和阴阳极,在故障停车时必须保证及时通入极化电流。所以, 为提高可靠性，DCS及相关仪表的供电采用不间断电源――UPS（Uninterruptible power supply）。
UPS电源是一种能够为计算机、生产过程控制系统等重要负载提供不间断的优质安全电源的装置。当电网发生任何异常状况时，它能确保计算机等重要负载在一定时间内仍然正常工作，有效抵御因电网扰动引起的数据丢失、生产过程失控等危险。因此UPS可为DCS提供稳定的电源为工艺操作人员进行装置应急停车赢得了时间，可以有效的避免生产装置的非计划停车。
一.UPS的结构及原理.
UPS在工作原理上分在线式和后备式两种，化工装置上应用最多的是在线式UPS。一套在线式UPS系统基本结构是由整流器、逆变器、蓄电池组和静态自动旁路和手动旁路开关五大部分组成。其一次系统图如图1：
图1
1、自动静态旁路开关：自动静态旁路开关是由可控硅等电力电子元件组成。从原理上讲它相当于一个单刀双置的一个刀闸，它的公共端接于输出负荷侧，两活动刀座端：一端接于逆变器输出侧；另一端接于旁路电源侧。正常运行状态，静态开关投合在逆变器侧。静态自动旁路在控制上保证逆变器和旁路电源之间自动切换特点是“先合后断”即0秒切换，以此保证向负荷供电不间断。下列情况将引起自动静态旁路开关切换：
1） 当负荷产生较大冲击电流或短时短路时，超过逆变器承受值时。
2） 电池放电终了，旁路电源合格。
3） 逆变器故障。
4） 人工倒切到旁路模式。
2、手动旁路：手动旁路是接于旁路电源和逆变器输出之间的空气开关，。手动旁路是单机系统运行状态维护UPS系统必不可少的设备。需要注意的是：只有UPS工作在“静态旁路电源侧”才能手动合“手动旁路” 开关。
3、整流器：将不稳定的三相交流市电电源整成直流的设备。整流后主要作为逆变器电源，同时提供给电池组作为浮充或均充电源。
4、逆变器：将整流器或蓄电池送过来的直流，经逆变后重新变成三相交流电源输出。在逆变器和自动旁路的控制中存在着锁相环控制，即如果旁路电源电压、频率和相位在额定偏差范围内（称谓容限范围），则UPS输出电源的电压、频率将跟随旁路电源而变化（即旁路锁相），这时也允许手动进行逆变器和旁路互切；如果旁路电源电压、频率在容限范围之外，UPS自动转由蓄电池组工作，输出电源将以UPS自身设定额定电压、频率运行。因此，UPS的对电源适应范围的容限是衡量UPS系统可靠性的重要指标。
5、蓄电池组：蓄电池组是UPS系统的关键，平时由整流器整出的直流做电源在浮充状态下工作。当交流输入失电或电网电源质量超标，将自动由蓄电池组的直流经逆变后不间断送向负载。因此，蓄电池组性能直接影响UPS作用的发挥。
二．双路输入双机并行系统在我厂的应用
目前单机UPS系统应用广泛，其优点是资金投入低，维护方便；但其缺点也显而易见，单机系统在进行电池维护时，在放电期间由于负荷是通过旁路电源供电，因此，存在以下问题：
1）负荷电压受旁路电源控制，不能保证负荷电压指标合格。
2）负荷不受保护。万一旁路电源波动或停电，负荷将受到重大影响，特别是DCS等重要负荷出现掉电，间接造成生产装置停车其经济损失巨大。
我厂DCS装置由两台科华FR-UK33120PG机型的UPS做双路输入双机并行系统，其单台为容量120KVA，三相输入单相输出的在线式UPS。其系统图如图2：
主电源1
主电源2
旁路电源
输入配电柜
输出配电柜
接线说明：主电源1由我厂110KKVA变电站直接供电，主电源2和旁路电源由我厂生产用电供电。其中主电源1和主电源2接入Schneider ATNSX自动电源转换系统作为整个UPS系统的主电源。和传统UPS应用相比，我厂加入的这套ATNSX自动电源转换系统可以实现双路输入自动切换，全面保证电源输入的可靠性。
两台UPS冗余并机的优点是：
1）提高了系统的过载能力：是单台UPS过载能力的2倍。
2）由于2台UPS同时带负荷，使机器利用率得到提高。
3）为负荷增加后，UPS增容带来方便。当负荷增加时，只需增加一台或几台同容量的UPS并联即可，不用整个推倒整体从新选择大量设备。
4）并机冗余UPS操作简单、维护方便。
并机时应注意的问题是： a) 选用的机器必须具备并机能力，机器为同一品牌同一容量。如我厂选用的就是同样配置的两套120KVAups。
b) 2台UPS同时带负荷，平均分担相等负荷，这时要求负荷功率小于或等于单台UPS的额定功率，当一台UPS故障，另一台UPS能继续供全部负荷，这种方式也叫1/2冗余度并机。我厂在购置UPS时经过详细的负载统计，估算出需采用2x120KVA的容量的UPS能满足要求。经过两年来实际运行发现，满负荷双机负载率为40%，能够保证单台运行负载率为80%，这样即使一台UPS故障，另一台UPS也能满足我厂生产需求。
三．UPS的安装与使用
1. 装前应确定容量、相序、电压、频率及规格与生产系统的要求是否相匹配,特别要注意相序接入是否正确。
2. UPS应安装在地面平整处,不能倾斜放置。
3.在化工生产环境下，要防止接触腐蚀性气体。
4.为便于散热和维护，UPS主机和电池组应放置在温度可控制，通风便利的房间。并且摆放间隔应利于人员维护通行。
四．UPS的使用与维护
1. UPS是电力电子设备并且内附蓄电池，周围环境非常重点，要求周围洁净，环境温度要保持在20―25℃较好。
2. UPS电池应安装单电池内阻检测单元，以便在运行状态了解电池的性能，为电池维护提供参考。这样可通过巡视了解电池的内阻变化，及时维修，但应指出的是电池检测不能代替电池的维护。
3. 蓄电池是UPS的重要组成部分,定期维护保养、保护好蓄电池,可延长UPS的使用寿命。现在使用的一般都是全封闭免维护电池一般要求3～6个月需充放电一次，而我们由于受生产实际的限制一般控制在每年一次充放电试验，因此电池组长期在浮充电状态，极易造成电池组老化，得不到活化。另外充电机的纹波系数高，充电机滤波电容器的容量降低及损坏等因素，造成电池组故障率极高。在市电中断时，电池不能放电造成供电中断，造成经济损失。所以这就要求我们在日常的维护中加强管理，及时的发现问题及时处理，定期对电池组进行更换才能避免事故的发生。
关键词：UPS电源；广播电视播出系统；应用
大数据时代，广播电视行业得到了飞速发展，多数广播电台都采用了非编制作以及硬盘播出系统，硬件设备的数量较多，其对于电压的稳定性有着较高的要求，如果电源稳定性差，电压波动剧烈或者经常突然断电，则很容易造成设备的损坏。对此，需要引入UPS电源系统，满足设备对于电源和供电质量的实际需求。
1UPS电源概述
UPS电源的全称是UninterruptiblePowerSystem，不间断电源，属于一种包含了储能装置以及逆变器的恒压恒频电源，可以为计算机或者网络系统等提供不简单的电力供应。在市电输入正常的情况下，UPS电源主要发挥稳压器的功能，可以保证市电电压的稳定性，防止不稳定电压导致的设备跳断或者损坏，同时也会向电源内部的储能装置充电；如果市电由于故障或者检修而中断，则UPS电源能够将储能装置中的电能通过逆变转换，为负载提供电力供应，确保负载的正常运行[1]。UPS电源的应用，能够有效满足设备对于电源可靠性的要求，对集中供电引发的电网环境恶劣问题进行改善。依照工作原理，可以将UPS电源范围3种不同的类型：一是后备式UPS，这也是最为常用的UPS电源，其本身具备了断电保护、自动稳压等功能，虽然需要10ms左右的转换时间，但是基本不会对设备造成负面影响，在微机、外设以及POS机等领域有着广泛的应用。二是在线式UPS，相比较后备式，在线式UPS的结构更加复杂，不过功能也更加完善，基本上可以对所有的电源问题进行解决，不过，由于本身的成本偏高，在线式UPS一般被应用在对于供电质量要求较为苛刻的环境中，如网络中心、终端服务器等。三是在线互动式UPS，具备滤波功能，抗干扰能力强，而且转换时间仅为4ms，在网络设备以及电力环境相对恶劣的地区有着良好的适用性。
2UPS电源系统的设计
以某广播电视发射台为例，其设置有12套调频广播频道和5套模拟电视频道、8套数字电视频道，对于电源的安全性和可靠性有着相当严格的要求。在对UPS电源系统进行设计时，从实际需求出发，采用了双联路供电回路模式，每一条UPS链路均相互独立，在链路中不存在单节点。链路包括了输入源、UPS机组、蓄电池组、ATS自动切换系统等，引入了两路相互独立的市电来作为主备电源，经ATS自切选择后进入UPS机组，然后通过分配柜分配到设备中。这里的UPS电源选择SymmtraPX48kW模块化电源，支持热插拔，配合高性能蓄电池组，可以保证信号系统30min以上的电力供应。
2.1UPS容量计算
依照负载的性质和容量，选择相应的UPS容量，可以在保证系统正常运行的同时，减少成本投入。首先是对负载容量的估算，然后以此为基础，进行UPS容量的计算，其计算公式为：UPS设计容量=设计负载容量/（UPS主机理想输出效率×UPS输出功率因数）在该案例中，UPS设计容量为31.35kW，参照2+1的冗余模式，总容量为48kW。
2.2ATS设计
ATS表示双电源切换开关，可以在微处理器的控制下，完成两路供电的自动切换。在该案例中，开关选择ABBOTM_C_D的三点式结构，控制器则选择OTM_C_D微型智能控制器，如果检测到电源发生故障，则控制器会发出相应的动作指令，使得开关带负荷切换到备用电源。从安全方面考虑，在ATS中加入了旁路机械连锁开关，这样即使ATS开关出现问题，也可以通过旁路开关实现切换。同时，设置了自动和手动两种操作模式，前者用于ATS的自切，后者则用于UPS电源的检修和维护[3]。
2.3UPS
选择在线式UPS电源，其能够实现对于各类供电的零时间切换，同时具备稳压、稳频的特点，也可以有效抵抗市电的干扰，具备良好的性能。UPS性能可以分为两部分，一是电源本身的稳定度，一般由逆变器输出电路和电压的波动幅值及频偏决定，二是系统的后备时间，通常取决于电池组充放电所需的时间。
3UPS电源系统的管理和维护
对于UPS电源的管理，主要设置了设备监控、环境监控和视频监控三种网络化管理模式，通过分级管理来保证UPS电源的稳定可靠运行。通过网络监控平台，工作人员可以针对机房内部的环境以及电源的运行状态进行实时监控，掌握UPS电源在运行过程中的参数信息，对照标准信息进行分析，一旦发现异常，可以在第一时间发现并处理，从而消除安全隐患[4]。对于UPS电源的维护，需要从多个方面开展工作：一是重视电池选择。在资金条件允许的情况下，应该优先选择质量较高的免维护电池，确保电池具备良好的性能。也可以选择容量较大的UPS电源系统，其不仅可以满足系统扩充的要求，也可以减少运行维护的成本。在没有特殊要求的情况下，UPS电源的检查周期一般在4～6个月，技术人员需要利用专业的仪器设备，对电池的内阻和端电压进行检测，如果发现电池内阻超过80mΩ，或者端电压低于最低临界电压，则需要进行均衡充电或者直接对电池进行更换；二是定期充放电。UPS电源与市电相连接，如果市电的供电质量稳定，稍有停电问题，则蓄电池会长期处于浮充状态，很可能会导致电池化学能与电能转化的活性降低，加速电池老化，也会在一定程度上压缩电池的额使用寿命。针对这个问题，维护人员需要每隔2～3个月，对电池进行完全充放电，但是应该避免出现过度放电的情况，可以根据电池本身的容量以及负载的大小，对放电的时间进行确定；三是做好环境控制。环境温度对于蓄电池使用寿命的影响巨大，通常情况下，电池生产厂家要求蓄电池的最佳运行温度在20℃～25℃之间，如果温度偏高，电池的放电能力会有所提升，但是寿命会大大缩短。相关测试表明，当环境温度在25℃以上时，每升高10℃，电池的使用寿命就会缩短一半。因此，需要在机房内设置相应的空调和通风系统，将温度控制在20℃～25℃之间，以保证电池的使用寿命[5]。
4结论
总而言之，UPS电源可以作为市电的一种补充，为设备提供稳定的电力供应，保证设备的运行安全。在广播电视领域应用UPS电源系统，可以减少突然断电导致的数据丢失以及设备损坏问题，而想要确保UPS电源系统功能的充分发挥，不仅需要做好系统设计工作，还必须重视管理和维护，及时发现系统运行中存在的异常和问题，保证广播电视播出系统的稳定可靠运行。
参考文献
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关键词： 变电站；UPS；故障
中图分类号：TN86 文献标识码：A
1事故经过
1.1事故前电网运行方式
某35kV变电站35kV母线、10kV母线均为单母线接线方式；35kV电源进线3511黑一线、35kV出线3512黑二线、1号主变、10kV线路及电容器均在运行状态，35kV所用变T接于35kV进线3511黑一线处，变电站所有二次设备工作电源使用UPS电源提供。
1.2保护动作情况
2012年8月2日23：35分30秒35kV出线3512黑二线C相接地；2012年8月2日23：40分34秒698毫秒35kV出线3512黑二线B、C相相间过流三段保护动作；2012年8月2日23：40分34秒801毫秒35kV出线3512黑二线断路器分闸失败；2012年8月2日23：40分34秒905毫秒35kV进线3511黑一线B、C相，三段过流保护动作”（上级变电站保护动作）。
2事故原因分析
该35kV变电站35kV出线3512黑二线线路C发生接地故障，UPS交流输入电源正好接于站用变C相，所用变C相电压降低，UPS输入电源不发生波动，UPS电源立即进入逆变状态；由于UPS电源缺少维护，运行不到5分钟UPS电源输出交流电压出现异常，此时35kV出线3512黑二线线路已由单相接地发展成为两相相间短路故障，35kV出线3512黑二线保护动作；由于UPS电源输出电压不稳定，35kV出线3512黑二线断路器跳闸线圈未动作（UPS输出电压未达到线圈最低动作电压值），所以3512黑二线保护装置报分闸失败。断路器未跳闸，未能讯速切断故障电流，使保护越级至上级变电站，迫使35kV电源进线3511黑一线保护动作。导至该35kV变电站全站失压，直接损失负荷3500kW.h。
经检查UPS电源AC-DC回路中整流元件损坏，未能给UPS电源蓄电池组充电，故障前蓄电池组已严重馈电，当UPS视电输入存在异常后，蓄电池组所存储电能无法满足当前用电负荷要求。使UPS输出电压降低，从而导至本次事故的发生。
由此可见UPS电源维护不当造成UPS电源运行异常是本次事故扩大的直接原因。对于二次设备电源都为交流电源的变电站，UPS电源的好坏直接引响着电网设备安全稳定运行。因此在变电站的维护中应加强UPS电源的日常维护，认真做好变电站UPS电管运行管理工作。
3 UPS管理
3.1 UPS电源的定义
UPS是不间断电源（Uninterruptible-
PowerSystem）的英文名称的缩写。实际上，UPS是一种含有储能装置，并以逆变器为主要组成部分的恒压恒额的不间断电源。UPS在其发展初期，仅被视为一种备用电源。后来，由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题，使负载受运行干扰。因此，UPS日益受到重视，并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。
3.2 UPS电源的结构及原理
UPS电源系统由4部分形成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器实现的，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（该变化应满足系统请求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来实现，由于整流器对瞬时脉冲打搅不能铲除，整流后的电压仍存留打搅脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容量电容器，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铲除非脉冲打搅，起到了净化功能，也称对打搅的屏障。频率的固定则由变换器来实现，频率固定度取决于变换器的振荡频率的固定程度。另外UPS输出功率还与所带负载性质有关。蓄电池主要起储能作用，容量的大小主要表现于市电失电后，所能带负载时间的长短。
UPS电源简要工作原理：在市电工作正常时，如下图1简要UPS原理图所示，交流电源经整流器和逆变器给负载供电，而且同时对蓄电池进行充电。在市电突然停电时，UPS电源由储能蓄电池经逆变器给负载提供持续稳定电源。当UPS自动切换至旁路工作时，需检查UPS主机是否存在异常以及检查负载运行情况（如过载）。
UPS电源内部有L及N的区别，其中N做为一条固定通路存在，而L则进行整流升压逆变，所以L同电网的L有可能有电位差，尤其是输入电压波动较大时。接地线同零线是两个不同的线，一般情况两者电压几乎相等，但是在雷雨、严重过载等情况下零线的对地电压是没办法保证的。所以不可以要求零线与地线之间的电压。也不可以用零线做地线使用。
3.3 UPS电源的日常维护
3.3.1蓄电池维护
虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，外部不正常工作状态对电池造成的影响并没有较大变的变化，因此蓄电池组的维护检修工作还是相关重要。
在变电站的日常巡视中应检查蓄电池外观有无异常，定期用万用表测量每节蓄电池电压和蓄电池组端电压，并做好记录。每节电压应为12V左右，电压不得低于10.8V，当低于10.8V时应对蓄电池进行充放电活化处理。活化后电压仍不能恢复的应立即更换蓄电池。并根据《国家电网公司十八项反措要求》每年定期对蓄电池做一次充放电试验，检查蓄电池容量能否满足要求。
3.3.2 UPS电源机头维护
为了提高UPS电源的工作效率和工作稳定性，需定期对UPS电源的开关切换操作，切断UPS市电，使UPS电池处于放电状态，监视UPS电源运行状况。查看UPS液晶面板上检查UPS有无告警信息，运行是否正常。定期检查UPS风扇有无异物堵塞，主机运行时有无异常响声等。UPS电源巡视时用万用表测量UPS输出电压是否正常，当输出电压不正常时，检查UPS滤波电容是否完好。并查明原因，迅速处理。另外在日常维护中还应即时清扫UPS主机和蓄电池，检查各连接线连接牢靠，无松动情况。
3.3.3 UPS电源信号监视
现如今变电站都为无人值班变电站，因此UPS电源信号监视也尤为重要，在UPS输入、输出端加装电压监测装置，通过自动化装置上传至调度，随时监视UPS电源输入、输出电压是否正常。当出现异常时，立即到变电站查看UPS运行情况。
3.4 UPS电源在运行中的日常注意事项
3.4.1 UPS电源开关机顺序，开机顺序：先给上UPS市电空开，UPS电源市电带电，将UPS主机打开，待主机运行正常后，再逐项给上UPS所带负载。UPS关机顺与开机顺序相反。
3.4.2 避免UPS负载过大，UPS电源所接负载过大一般会使UPS长期工作在过负荷运行状态，因此会缩短UPS的使用寿命。在日常工作中，对UPS所接负载功率记录在检修记录本内，对于新接入UPS电源负荷时计算功率能否满足要求。UPS电源负载一般一般控制在UPS电源功率60%—80%可靠性最佳。
3.4.3 变电站交流电源如长时间停电，若UPS负载可不使用，尽量要将UPS负载全部切除，UPS电源关闭，避免蓄电池电量放尽，使蓄电池使用寿命缩短。
3.4.4在无人值守变电站中，市电消失后UPS电源带负载时间不应太长，一般为3-5小时，即时将UPS市电电源恢复，避免将蓄电池电量放尽。
3.4.5 UPS电源蓄电池一般都为免维护密封铅酸蓄电池，受环境温度影响非常大，应将其放置在环境良好的地方，温度保持在15℃-30℃之间，蓄电池寿命一般都在5年左右，另外工作中主要防止蓄电池短路。
3.4.6 UPS负载空开跳闸后，应查明负载跳闸原因，排除故障后再将其空开给上，避免故障电流再次冲击UPS电源，对设设造成冲击。
参考文献
[关键词]UPS电源；故障；不停产；改造方案；自主设计
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0113-01
0 引言
河钢宣钢焦化厂净化作业一区中控DCS系统负责1#-4#焦炉，焦炉煤气净化回收系统的控制调节，由于区域内负荷及控制对象多为一级负荷，供电安全可靠性显得尤为重要。
1 改造技术方案
1.1 两台20kVA UPS之间实现并联模式供电，同步运行自动均分负载，如果一台检修，另一台承担全部负载且实现无扰动切换；
1.2 供电系统增加一个旁路柜，两台UPS同时出现故障或检修时，通过闭合旁路柜内的旁路检修开关保证外供煤气控制系统正常供电；
1.3 每一台UPS电源具备主路、副路、电池三路供电系统，两台UPS电源的六路输出，确保外供煤气控制系统正常运行。
2 UPS在线不停产切改自主设计
2.1 两台20kVA UPS之间并联模式的可行性分析
运行模式的选择需要综合考虑负载性质和净化作业一区机房UPS供电系统的总负载量。原有UPS的容量为20kVA，考虑到现场的使用采用新的20KVA的UPS，将来方便负载增加可以直接做成N+1并联冗余配电方案；原有UPS配电方式为三进单出的配电方式，需要采用并机供电，即六进一出的配电方式。
2.1.1 正常情况下，两台UPS同时运行，各承担50%负载；
2.1.2 如果其中一_UPS遇到故障，该UPS将自动脱离并机系统，由另外一台UPS承担全部负载，提供持续、稳定、可靠的供电，不会因为某台UPS有故障而引起系统断电。
2.1.3 采用并机运行方式，系统稳定性高，容量高，并且系统无故障运行时间大于165万小时，远远高于采用一台UPS单机工作方式的无故障运行时间（30万小时）。
因此，考虑到机房系统的稳定运行，采用两台艾默生的NX系列的20KVAUPS组成“1+1”并机系统，是完全可取的。
2.2 自主设计方案增加一个旁路柜
NX系列机20KVA的UPS可提供手动控制维修旁路，当需同时关闭两台UPS进行日常保养和维修或两台UPS同时出现故障时，不中断负载电源情况下，可通过维修旁路柜的手动转换开关向整个煤气外供控制系统的负载供电，因此，增加一个旁路柜是有必要的。
当两台UPS同时检修时为煤气外供系统提供可靠的供电，方便了检修操作，提高了稳定性。
2.2.1 改造前UPS的供电方式（见图1）
原设计正常运行时负载由UPS1独自承担，UPS2作为UPS1的旁路输入处于待机状态，没有防止过载的能力。当UPS1逆变器发生故障时，由主路切到旁路供电，UPS2电源承担负载，保证煤气外供系统不受电网电压波动的影响，进一步降低因UPS电源故障造成吸气机停机的几率。缺点是当两台UPS同时检修或逆变器同时出现故障时，煤气外供系统的供电将中断，并且在短时间内难以恢复供电。
2.2.2 技术改造后UPS供电模式（见图2）
技术改造后，正常工作状态下两台UPS同时运行，各承担50%负载，这样提高了系统容量防止过载发生；如果一台UPS需要检修，另一台UPS将自动切换承担全部负载，它们之间可实现在线无扰动切换；考虑UPS同时检修时的旁路柜，通过闭合检修开关来进行供电方式的转换，保证外供煤气控制系统的正常运行。即使两台UPS同时出现故障，闭合旁路柜的检修开关就可以马上恢复煤气外供系统的供电。
2.3 实现在线不影响生产改造
宣钢煤气外供控制系统有7个系统柜，它们的220V电源是冗余配置，主路和副路同时供电，其中19#机架、PC1柜等其他设备都是主路单路供电。UPS故障时，临时接的220V电源带的是主路的全部负荷，在切改电源的过程中无法实现19#机架、PC1柜不停电的可能性，因为19#机架带的是X901、X902吸气机的供电，而PC1柜带的整个过程站的计算机监控，它们的停电直接影响吸气机的监控和运行，以及所有净化工艺的调节和监控，所以只能在系统全部停电的情况下切改UPS电源。
采用这种方案需要把供给UPS电源的主路和旁路空开全部断开，这样会导致控制系统全部停止运行，导致煤气外供中断。吸气机是靠油泵调节油路压力来控制转速的，正常运行的风机转速为5300转/分钟，只要不低于4700转/分钟油泵就不需要启动，而这段时间需要20秒左右，也就是说在20秒以内完成切改就不会造成外供煤气的中断以及荒煤气泄漏。
3 结语
焦化厂净化作业一区中控整个切改过程未超过20秒钟的时间，没有对宣钢煤气外供和生产作业区正常生产造成任何影响。中控大型DCS系统UPS电源自主设计、改造成为公司内部其他各厂借鉴的样本。焦化厂多次接待其他厂技术人员来学习、借鉴。
参考文献
[1] 张小霞.数据中心机房的UPS电源选型[J].电子世界，2011（23）.
[2] 李全义.UPS电源系统设计方案研究[J].电气应用，2012（15）.
关键词:网络机房;UPS电源;管理;维护
中图分类号:TG434.1文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 10-0000-01
UPS Power Usage in the Network Room
Wang Mei,Zheng Xuedong
(Shijiazhuang Army Command College,Shijiazhuang050084,China)
Abstract:The Network room carries network information exchange and storage business,users on the network to provide comprehensive data resource sharing services and a variety of network services,it has a good power supply capacity of the UPS is the basic prerequisite for protection,this initial understanding of the power supply from UPS start, focused on UPS power usage in the network room notes and routine maintenance.
Keywords:Network room;UPS power supply;Management;Maintenance
二、 UPS电源情况简介
UPS即不间断电源,由控制柜和蓄电池组两部分组成,是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。UPS电源大都为静态变换式,从技术上讲,UPS可以分为三大类即:后备式、在线式和在线交互式。
后备式UPS是我们最常用的,它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能,因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域,但后备式UPS不适宜用在对电源敏感的设备上。
在线式UPS结构较复杂,但性能完善,能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,适用于对电源要求比较高的环境,价格也比后备式UPS要贵。
在线交互式UPS电源介于后备式与在线式UPS之间的设备,集中了后备式UPS的效率高及在线式UPS的供电质量好的优点,但不宜做长延时的UPS电源使用。
二、网络机房应用UPS电源的原因
(一)市电的不稳定性
我们使用的市电并不是连续而且稳定的,市电系统作为公共电网,上面连接了成千上万各种各样的负载,其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能,还会反过来对电网本身造成影响,恶化电网的供电品质。另外意外的自然和人为事故,如地震、火灾、雷击、输变电系统短路等,都会危害电力的正常供应,从而影响负载的正常工作,网络机房中的网络设备同样会受到危害。
(二)网络机房的特点
网络机房是交换设备、存储设备、安全设备、服务器、计算机、空调系统、照明系统等负载的运行平台,网络机房断电或者电压不稳很可能损坏网络设施,所以良好的供电系统能给负载提供优质电源,减轻机房管理和维护的难度。机房要使用的UPS供电系统不仅要具备高可靠性、高抗干扰性,还要具备提供365×24连续高质量的UPS逆变电源的供电能力,这样的供电系统才能使网络设备获得高“可利用率”,并可为其创造优良的运行环境。
三、UPS电源在网络机房的使用注意事项及其日常维护
(一)UPS使用注意事项
UPS电源系统因其智能化程度高,储能电池采用了免维护蓄电池,这虽给使用带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,才能保证使用安全。
1.主机中设置的参数在使用中不能随意改变,特别是对电池组的参数,会直接影响其使用寿命,但随着环境温度的改变,对浮充电压要做相应调整。
2.在无外电靠UPS电源系统自行供电时,应避免带负载启动UPS电源,应先关断各负载,等UPS电源系统起动后再开启负载。
3.UPS电源系统按使用要求功率余量不大,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行。
4.不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态,都要保证电压、电流符合规定要求。
5.在任何情况下,都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深、循环寿命越短。在容量试验中或是放电检修中,通常放电达到容量的30%-50%就可以了。
(二)日常维护
在使用不间断电源系统的过程中,加强对UPS电池的正确使用与维护,对延长蓄电池的使用寿命,降低UPS系统故障率,有着越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外,应从以下几个方面入手正确地维护蓄电池:
1.掌握UPS的基本知识,弄清各种警示信息,指示灯的含义,熟悉设备上各种开关,按钮的作用,熟悉掌握UPS的各种操作。
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。
3.蓄电池放电。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。
四、结束语
良好的供电系统是网络机房安全高效运行的保障,UPS电源的管理和维护是网络机房一项重要的工程,只有下大力度摸准、摸清、摸透UPS电源应用在网络机房的各个环节,有针对性地对各个环节采取科学有效的管理措施,加强UPS电源的管理和维护,才能使网络机房为用户提供安全高效的服务。
参考文献:
[1]李成章.现代UPS电源及电路图集[M].北京:电子工业出版社,2001