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：
《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（GB/T17626.4-1998）
《浪涌(冲击)抗扰度试验》（GB/T17626.5-2008）
【关键词】Ups；发展现状；优缺点；稳定性对策
一、 Ups的发展现状
全称为Uninterruptible Power System或者Uninterruptible Power Supply。即不间断，是将与主机相连接，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。主要用于给单台、计算机网络系统或其它如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。不间断电源以逆变器、整流器为主要组成部分，以电池为储能装置，不仅可以为用户提供备用电源以防止重要设备因电能中断而遭受损坏，还可以提高电能质量，使设备免受高低电压、突波、杂讯、频率不稳及电磁的干扰，满足用户对于电能质量的需求。
根据市场调查显示，国内UPS生产企业众多，规模较大。截至2012年有近3000家，按企业的销售规模统计，销售规模在500万-2500万元的UPS企业数量最多，有1380多家，而销售规模超过1亿的企业最少，仅十几家。2013年UPS企业实现产值73.12亿元，而截止到2015年，产值已突破100亿元。
从UPS的国内市场规模来看，近年来国内UPS市场销售额逐年增长。2009年为57亿元，2010年达到64亿元，2013年为73多亿元，而且根据最新资料显示2014年已超过80亿元，2015年更是突破100亿大关，前景一片大好。
二、 Ups供电原理
Ups由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成。平时，市电经整流器变为直流，对蓄电池浮充电，同时经逆变器输出高质量的交流纯净的电源供重要负载，使其不受市电的电压、频率、谐波干扰。当市电因故停电时，系统自动切换到蓄电池组，蓄电池放电，经逆变器对重要设备供电。
Ups的不间断特性，体现在其转换时间工作程序上，当市电与逆变器进行切换时，其控制系统会适时地检测市电的同步范围，在市电不超限时，逆变器实现“先通后断”的供电，从而保证了供电系统的“不间断切换”。
三、 Ups优缺点
（一）优点
1.防雷电： 由于UPS不间断电源是安装在设备与市电之间的，可以滤除电网中的电磁干扰，其原理是在UPS的输入端增加一个避雷模块。UPS电源可以阻挡包括雷电在内的所有的电磁脉冲的侵入，增加了UPS电源避雷功能。
2.抗干扰：不间断电源解决了很多电源干扰问题，如瞬间停电时立即由UPS将电池直流电源转换成交流电继续供电；.高低电压保护；波形失真处理等等
3.持续性供电：UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出，能够提供持续、稳定、不间断的电源。UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电。
（二）缺点
1.一般来说大部分的 UPS 电源系统都为单机系统，也就是说当 UPS 系统出现问题时，负载只能通过旁路供电。而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这个问题的。
2.供电的不稳定性：Ups供电不稳定有很多原因。
（1）蓄电池电压较低，为其充电十多个小时后，电压指数没有变高。首先检查充电电路输入输出电压是否正常，如果输入正常，就检测输出是否正常，断开蓄电池再测，若输出方面也没有问题则为充电电路故障。若断开蓄电池后充电电路输入、输出均正常，则说明蓄电池是因为很久没有充电、超额放电或者是寿命期已到等原因所致。
（2）在接入市电时每次打开UPS，就会听到继电器反复的动作声，UPS面板电池电压显示过低并且蜂鸣器不停发出声音。 这是因为蓄电池电压过低，导致UPS启动不成功造成的。此时要拆下蓄电池，先进行均衡充电（所有蓄电池并联进行充电），若仍不成功，则只有更换蓄电池。
（3）在市电供电正常时启动UPS，如果逆变器工作指示灯发亮，蜂鸣器发出不连续声音，UPS只能在逆变状态下运转，不能在市电状态下工作。这说明逆变供电向市电供电转换部分发生了故障，要检查市电输入保险丝是否完好，如果市电输入保险丝没有问题，则检查市电整流滤波电路输出是否正常，若市电整流滤波电路输出正常，就检查市电检测电路是否正常，若市电检测电路正常，再检查逆变供电向市电供电转换控制输出是否正常。
四、 解决供电稳定性对策
（一）注意开关机的顺序：开机时先开UPS，稍后（最好是滞后1-2分钟，让UPS充分进入工作状态）再开通负载的电源开关，而且负载的电源开关要一个一个依次去开通：关机时顺序正好相反，先一个一个地关掉负载的电源开关，再关掉UPS。UPS要长期处于开机状态，而计算机等负载则每次要使用时才开机，用完后只要关掉计算机等负载的电源开关即可。这样有利于延长它的使用寿命，当然间接的对它的供电稳定性产生积极影响。
（二）匹配关系要对：UPS高频机仅适合贸易场合使用，产业领域的UPS配用需选用工频机。EPS配用于灯具照明时，必需参考各种详细灯具的功率因数：荧光灯为0.6-0.8，白炽灯及卤钨灯为1（如1KW照明型EPS最大仅能配带800W的电子式荧光灯或600W电感式荧光灯或1000W白炽灯）。UPS/EPS机器长期运行的最佳带载率为70%以下，这对机器及负载均有好处，也有利于供电稳定性。
（三）Ups电池维护：正常时，电池每四到六个月充、放电一次，放电至关机后充电，且标准机充电时间不得少于12小时。 在高温地区，电池每隔两个月充、放电一次，标准机充电每次不得少于12小时。留意：同一组蓄电池中新旧是不能混用的而且容量和型号不同的也不能混用。旧蓄电池容量低于标定容量60%的不能在本机器上使用，应及时更换，否则会加大损坏本机的风险。
（四）控制好温度：UPS是精密的电气设备，内部温控非常重要，所以安装UPS时要选在通风条件好而且散热也好的地方，不间断电源工作环境应该与计算机的工作环境相同，温度应控制在5℃以上，22℃以下；相对湿度控制在50%以下，上下幅度不超过10%。保证不间断电源在适宜的环境中工作，不仅能使机器稳定的工作，还能更好的延长机器寿命。
（五）遵守厂家的产品说明书有关规定：使用ups时应严格按照使用说明来操作，保证所接的火线、零线、地线符合要求，用户不得随意改变其相互的顺序。比如，美国某品牌UPS电源的交流输入接线与我国的交流电输入插座的连接方式正好相反。还有例如三相UPS需要注意相序问题，否则会出现相序错误报警，其他品牌也是如此。按照说明书操作是最安全的也是对ups伤害程度最低的，有利于提高其供电稳定性。
（六）经常性维护：UPS电源的维护与使用是分不开的，有科学的使用方式还应该有正确的维护方法，这样才能达到UPS的高利用率。
1.维护时候，必须在关机的情况下进行，以免内部高压产生电离使带电粒子触发igbt造成设备故障。
2.若具有维修旁路的ups电源可转至维修旁路后再维护，但此时内部仍带电。
3.维护工具使用真空式吹风机即可，千万不能用湿布。
4.不能将金属工具或类似的金属零件放在电池上。
5.在拆电池连接端子前，必须先断开连接在电池上的负载。
五、 结语
根据在生产生活工作中的经验，介绍了UPS的工作原理，分析了其供电不稳定的原因及对策，希望对于今后蓄电池维护工作具有一定借鉴意义。
参考文献：
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