时间：2023-05-30 10:00:00
既有单线铁路增建二线改造施工，为尽量减小对运输的干扰及保证铺架畅通，通常要求站改提前进行。然而受土建新建隧道、桥梁工程施工影响，电力新建10kV第二贯通线工程无法在站改前开通，需要在缺乏正式二路电源的情况下完成站改。为保证行车设备安全可靠，中铁十二局集团电气化工程有限公司在改建铁路西安至安康增建二线施工中通过科技攻关，增设一套UPS和柴油发电机设备，并利用既有10kV第一贯通线为站改车站综合楼变电所通信、信号设备提供了两路稳定可靠电源，解决了该难题。根据工程施工实践，经过技术研究和总结，形成本工法，以在类似工程中推广应用。
2. 工法特点
2.1 提前完成站改，加快了施工进度。
2.2 工艺简单，劳动力投入少，便于操作。
2.3 不间断电源稳定可靠，施工质量有保证，消除了单电源断电导致设备断电的安全隐患。
3. 适用范围
为需要供给两路独立电源的车站或设备在只有一路电源具备条件时提供稳定可靠的二路电源，并保证持续供电。
4. 工艺原理
利用既有电源，增设UPS设备1套、柴油发电机1套。既有电源输出连接所带负荷作为一路电源，同时连接UPS充电端口；UPS设备输出端口连接所带负荷作为二路电源；柴油发电机输出连接UPS充电端口。
供电时，既有一路电源作为主供电源为负荷供电，同时为UPS充电；如一路电源停用，UPS自动切换为负荷供电，UPS在无持续充电状态下可以支持供电至少2小时，在此期间同时启动柴油发电机为UPS充电；直至一路电源恢复供电，再切换回一路电源为负荷供电。
5. 施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
不间断电源施工工艺流程（见附图5.1）
5.2 操作要点
5.2.1 设备清点、检查
1、设备开箱检查应会同供货单位、建设单位共同进行，并做好记录。
2、根据装箱单或供货清单进行清点验收。
3、注意检查制造厂的有关技术文件是否齐全。
4、检查主机、机柜等设备外观是否正常，有无受潮、擦碰及变形等。
5.2.2 机柜引入引出管线、机柜基础槽钢、接地干线修整
1、根据有关图纸及设备安装说明检查机柜引入引出管线、机柜基础槽钢、接地干线是否符合要求，重点检查基础槽钢与机柜固定螺栓孔的位置是否正确、基础槽钢水平度及不平度是否符合要求。
2、根据发现的问题及时进行修整。
5.2.3 主回路线缆及控制电缆敷设
1、线缆及控制电缆敷设应符合国家有关现行技术标准。
2、进行穿线时应做好对管口保护工作，以防割伤线缆。
3、线缆敷设完毕后应进行绝缘测试，线间及线对地绝缘电阻值应大于0.5MΩ。
5.2.4 机柜就位及固定
1、根据设备情况将机柜搬运至现场吊装在预先设置好的基础槽钢之上。
2、固定机柜。
3、调整机柜的垂直度偏差及各机柜的间距偏差，水平度、垂直度偏差不应大于1.5‰。
5.2.5 柜内设备安装接线
1、制作各电缆接头，接头制作应符合有关规范要求。
2、按照安装说明、施工图纸连接各线缆。
3、各线缆连接应可靠牢固。
5.2.6 电池组就位及接线
1、电池组整齐码放于电池室内或专用支架上。
2、电池组接线应注意正负极的统一。
3、电池组与机柜的接线应牢固可靠。
5.2.7 系统通电前测试检查
1、对照施工图纸、设备安装说明检查各系统回路接线。
2、制作标示相关线缆回路标识标签。
5.2.8 系统整体调试及验收
不间断电源的整流、逆变、静态开关各个功能单元都要单独试验合格，才能进行系统整体试验调试。
根据设备安装使用说明书的操作提示送电调试。
1、送电前应注意检查设备散热风扇处的保护薄膜是否取掉，以免造成机柜通风散热困难。
2、应在系统内各设备运转正常的情况下调整设备，使系统各项指标满足设计要求。
3、不间断电源首次使用时应根据设备使用说明书的规定进行充电，在满足使用要求前不得带负载运行。
4、大型系统调试应以设备厂家技术人员为主，安装人员为辅。
5、系统验收时应会同建设单位和监理单位的有关人员共同进行，并做好相关记录。
6. 材料与设备
本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6
7. 质量控制
7.1 不间断电源的整流装置，逆变装置和静态开关装置的规格、型号必须符合设计要求。各部接线连接正确，紧固件齐全、可靠不松动，焊接连接无脱落现象。
7.2 不间断电源输入、输出各级保护系统和输出的电压稳定性、波形畸变系数、频率、相位、静态开关的动作等各项技术性能指标试验调整必须符合产品技术文件要求，且符合设计文件要求。
7.3 不间断电源装置间连线的线间、线对地间绝缘电阻值必须大于10MΩ。
7.4 不间断电源输出端的中性线（N极），必须与接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地。
7.5 安装不间断电源的机架组装应横平竖直，水平度、垂直度允许偏差不应大于1‰。
7.6 引入或引出不间断电源的主回路电线、电缆和控制电线、电缆应分别穿保护管敷设，在电缆支架上平行敷设应保持150mm的距离；电线电缆的屏蔽护套接地连接可靠，与接地干线就近连接，紧固件齐全。
7.7 不间断电源装置的可接近导体应接地（PE）或接零（PEN）可靠，且有标识。
7.8 不间断电源正常运行时产生的A声级噪声，不应大于45dB；输出额定电流为5A及以下的小型不间断电源噪声不应大于30dB。
8. 安全措施
8.1 设备安装时应注意保持机房地面、墙面整洁，不得污损。
8.2 其他工种作业时，应注意不得损伤设备。
8.3 机房内应采取防尘、防潮、防污染及防水措施。
8.4 机房等重要场所应派专人进行管理，防止设备器材丢失。
8.5 设备及电池组在安装前，应考虑结构承载问题。
9. 环保措施
9.1 在与蓄电池的电解液接触，一定要戴防护手套和特别的眼罩。
9.2 蓄电池中的稀硫酸具有毒性和腐蚀性，接触后会烧伤皮肤和眼睛。如果硫酸溅到皮肤上，用大量的清水清洗，如果电解液进入眼睛，用大量的清水清洗并立即去医院就诊。
9.3 蓄电池可释放易爆气体。火花和火焰要远离电瓶，在拆装蓄电池时不能让正负极相碰，以防产生火花。蓄电池的摆放必须保持通风。
9.4 除油剂的使用：三氯乙烯等除油剂有毒性，使用时注意不要吸进它的气体，也不要溅到皮肤和眼睛里，在通风良好的地方使用，要穿戴劳保用品保护手眼和呼吸道。
9.5 施工作业必须限制在工程建设允许范围内，并做到标牌醒目、标识齐全，施工场地文明整洁。
10. 效益分析
10.1 直接经济效益
运用本工法为车站提供了稳定不间断的电源，消除了新建10kV第二贯通线无法贯通对站改施工的影响，加快了施工进度。在西康二线工程中运用本工法，提前完成柞水站、镇安站、长哨站的站改施工，缩短了工期，节约费用约50万元。
10.2 社会效益
不间断电源施工技术，在站改中为通信、信号设备提供可靠的二路电源，按期完成站改施工，得到甲方及监理单位的一致认可。
10.3 环保效益
采用不间断电源施工技术，仅增设UPS及柴油发电机一套，通过室内缆线连接即可满足施工需要，不需再利用架空线路从其他电源设备接引电源，消除了因杆塔组立及导线架设可能对植被造成的影响，对生态环境起到了极大的保护作用。
而且在既有电源畅通时，UPS处于储能状态，能耗几乎可以忽略，仅在既有电源因计划或故障停电时启用柴油发电机，减少了对柴油的损耗，节能减排效果明显。
关键字：UPS，蓄电池，维护
Abstract: in today, equipment for power load demand more and more high, in order to ensure that equipment are the demand, and solve the problem of the power grid to equipment damage, this requires such power supply has the safety, reliability and stability, the purity. UPS is conforming to this demand, this is to stabilize, continuous, uninterrupted to load provide pure, high quality communication power supply.
Keyword: UPS, storage battery, maintenance
中图分类号：TM912文献标识码： A 文章编号：
UPS（Uninterruptibe Power Supply）是不间断电源的英文缩写简称。配置UPS的目的是为了防止因市电停电和发生电压下限或外来噪声侵入等造成计算机设备、通信设备等负载设备的停机或发生误动作。在计算机运行期间，如果市电供电中断，将会导致数据库中的数据丢失和程序破坏，有时甚至使磁头和磁盘遇到损坏，造成难以弥补的损失。为了解决以上的问题，UPS由此产生。
随着计算机网络技术、现代全球化通信技术和高精尖的精密加工工业的发展和因此而带动起来的信息产业的发展，人们愈来愈认识到，以计算机和通信设备等为代表的非线性负载在运行过程中所产生的“谐波污染”是造成当今电网供电质量普遍恶化的主要原因。
为满足计算机网络通信系统、电信和移动电话通信系统、航空管理系统、公路和铁道调度和售票系统等部门对高可靠和高质量电源的需求，UPS正越来越广泛地被选用。所有这些，反过来又在促进UPS技术的发展。由于将网络通信和电源监控软件调控技术完善的结合起来而形成的智能化UPS电源的出现，它不仅能使用户可以从任何计算机网络结点上监控UPS的运行，而且还可利用电源监控软件对用户的计算机操作系统和所运行的程序及数据提供全面的保护。
1．UPS的作用
一台设计完善的UPS所要完成的主要作用是向用户的重要设备提供可靠与高质量的无时间中断的交流电源。
UPS电源需要向用户提供具有如下优点的高质量电源：输出电源的稳压精度高；工作频率稳定；电压失真度小的纯净正弦波电源；输出波形上不存在任何干扰；无论市电电网供电正常与否，UPS能在毫无时间中断的条件下，向用户提供高质量的交流电源。所配置的UPS电源在长时间运行过程中，可能产生的任何瞬态供电中断时间控制在5ms的范围之内。一般的微机和服务器所允许的瞬态供电中断时间在10ms的范围。如果向计算机和通信设备服务器所提供电源的瞬态中断时间超过上述范围时，就会造成微机进入自检无动作的状态，从而造成用户所正在运行的数据或程序被破坏和丢失的不幸局面。当遇到这种情况时，用户就会看见正在运行中的微机显示屏上出现一片空白，服务器上先有告警灯（一般红灯）闪亮后停止工作，随着瞬态供电中断现象的消失，微机再次进入程序自检，自检开机运行状态，服务器也可能重新启动也可能烧坏。
2.UPS的工作原理
现在的UPS电源按工作原理不同，向用户提供如下五种类型的UPS电源品种：（1） 双变换在线式UPS电源；（2）变换器型UPS电源；（3）在线互动式UPS电源；（4）后备式正弦波输出UPS电源；（5）后备式方波输出UPS电源。
按供电体系不同，UPS分为：单进单出UPS；三进单出UPS；三进三出UPS。
按输出功率不同，UPS分为：小功率(30KVA)。
目前通讯行业普遍使用的是双变换在线式（On-line）UPS电源系统；下面介绍此UPS电源系统的工作原理，如图2.1。
图2.1 UPS工作原理系统图
2.1UPS正常运转时的运作方法：
不间断电源系统的供电原理是当市电正常时，机器会将市电的交流电转换为直流电，而后对电池充电，以备电力中断时使用；这里跟各位强调的是不间断电源系统并不是停电时才会动作，像是遇到电压过低或过高、瞬间突波等，足以影响设备正常运转的电力品质时，不断电系统均会动作，提供设备稳定且干净的电力。 当市电正常供电时，市电经滤波回路后，分为两个回路同时动作，其一是经由充电回路对电池组充电，另一个则是经整流回路，作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换提供电力给负载使用；由此可知，在线式不间断电源系统的输出完全由逆变器来供应，因此不论市电电力品质如何，其输出均是稳定而不受任何影响。
2.2 市电停电时，UPS的运作方法：
一旦市电发生异常时，将储存于电池中的直流电转换为交流电，此时逆变器的输入改由电池组来供应，逆变器持续提供电力，供给负载继续使用，达到不间断的功能。不间断系统的电力来源是电池，而电池的容量是有限的，因此不间断电源系统不会像市电一般无限制的供应，所以不论多大容量的不断电系统，在其满载的的状态下，其所供电的时间必定有限，若要延长放电时间，须购买长时间型不间断电源系统。
2.3旁路运行方式当在线式UPS超载、旁路命令（手动或自动）、逆变器过热或机器故障，UPS一般将逆变输出转为旁路输出，即由市电直接供电。由于旁路时，UPS输出频率相位需与市电频率相位相同，因而采用锁相同步技术确保UPS输出与市电同步。旁路开关双向可控硅并联工作方式，解决了旁路切换时间问题，真正做到了不间断切换，控制电路复杂，一般应用在中大功率UPS上。如果在过载时，必须人为减少负载，否则旁路短路器会自动切断输出。
2.4旁路维护方式当UPS进行检修时，通过手动旁路保证负载设备的正常供电，当维修操作完成后，重新启动UPS， UPS 转为正常运行。极低的维护率，MTTR为15分钟，极大地提高UPS可用性。
3．UPS的日常维护
1、经常对UPS主机和电池组进行清洁，以免机箱太脏造成通风口堵塞，而影响机器寿命。
2、注意检查室内温度，以便机器工作在15—25摄氏度最佳环境，如果温度过高会影响主机和电池的寿命。
3、输入电源线应长期与UPS相连，这样可保证只要有市电即可给UPS的电池充电，电池组只有与UPS主机相连接才能充电。
4、如果正常工作时遇到市电停电，UPS可提供标准值的电池后备时间，但每次放电完毕后必须及时充电。否则，UPS将无法提供足够的后备时间让负载正常工作。
5、对于长期不停电的地区，应每隔3个月对UPS的电池组进行一次较深度的放电，即市电输入开关断掉，用电池支持负载，直到电池电压接近到欠压范围；然后立即合上市电输入开关，重新将电池组充至满容量，以此来激活电池，确保电池有较长的可靠寿命。
6、电池间的温度应保持25摄氏度的最佳环境，对电池组每月一次进行测试，多巡视每只电池电压，是否落后电池，有发现落后赶快做活化等有效措施，要恢复电池电压正常状态；
7、发生故障灯亮与蜂鸣器，通常代表机器内部有电路不正常，致使保护电路动作。在使用过程中遇到此情况时，可先关机，待十分钟后再重新启动UPS。如果启动时就发生这种情况，则可能电路中有故障存在，必须仔细检查并维修。
8、对于大中功率UPS来说，频繁的开关机会缩短UPS的工作寿命，因此建议尽可能的减少开关机次数。通常，将UPS开起来以后，就让其一直运行，只有当停电较长而需要保护电池，以避免电池深度放电时才关掉UPS。
9、每半年都应检查一次输入，输出电缆；检查电缆有无破损，测量接触是否良好。
4、使用UPS注意事项
1、UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热。并保持环境的清洁。 2、 UPS输出插座应明确标识，勿使加入无关负载或短路。 3、切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调，以免造成损坏。4、若用户在市电停电期间使用发电机供电，应保证发电机功率大于两倍UPS额定功率。必须在发电机启动稳定后才能接入UPS。5、开启UPS负载时，一般遵循先大后小的原则。6、UPS输出负载控制在60%左右为最佳，可靠性最好。
关键词：UPS不间断电源；维护方法；原理分析
中图分类号：TN86 文献标识码：A
0.引言
随着电力逐渐应用到生产和生活当中的各个领域，许多情况下需要保证用电设备能够保持良好的持续供电，而要保证用电设备能够持续供电，就要确保其在使用过程当中能够不断电。例如在一些企业当中对于生产需要设备不仅能够确保不断电，同时还要求这些设备的电压、频率能够保持在稳定的状态中，从而确保生产工作不受影响。因此对于使用UPS不间断电源的企业来说，要对这种设备有充分地了解，明确其原理，并且结合实际情况，对其进行维护。
1. UPS不间断电源的类型分析
1.1 后备式UPS不间断电源
这种UPS不间断电源是如果外电能够正常运行，那么在外电通过滤波以及抗浪涌无源滤波器处理之后会被输送到负载中，并且其电池也可以积蓄电能。如果供电发生故障，设备无法继续工作，那么后备式UPS的逆变器就会打开，之前积蓄在电池当中的电压会发生转换，被逆向传送回负载，然后作用于设备。在这个过程当中，电压的转变会消耗一定的时间，这个时间主要是由逆变器和继电器所决定的。这种UPS不间断电源虽然价格较低，且结构简单，容易生产，但是由于其电压转换的时间较长，并且在转换过程当中有一定的损耗，因此输出的供电质量并不是很理想，不会应用到一些比较重要的用电设备当中。
1.2 在线式UPS不间断电源
在线式主要包括有两种，第一种是三端口的UPS不间断电源，这类主要是通过类似于铁磁谐振稳压变压器的原理实现，其主要包括有3个绕组，分别为输出、外电、双向绕组。另外，三端口UPS不间断电源的最主要的核心部分是双向逆变器，即常见的整流逆变器，其主要作用是在供电正常时能够发挥整流的作用，从而确保电力系统的负载正常，同时保证蓄电池能够发挥其充电功能。当供电发生异常停止供电时，设备的逆变功能启动，存储的直流电压能够在较短时间内转变为交流电压。
第二种是串联型的在线式UPS不间断电源，这种型号的不间断电源在供电正常的情况下能够将被输入的交流电通过其自身的滤波设备将各种干扰因素进行处理，然后再通过整流滤波进行优化，从而保证其逆变器与蓄电池能够发挥其充电功能。其中逆变器主要将电压和电频以逆变器作为载体传送到负载当中，在供电出现异常无法供电时，逆变器启动，电压从直流电变为交流电，然后输送到过载当中，保持供电的质量。
2. UPS不间断电源的工作原理分析
2.1 在线式UPS不间断电源的工作原理
在线式不间断电源主要由多个电器元件组成，主要包括有逆变器、蓄电池、开关以及保护电路等，当供电正常时，外界输送进入的电压以整流滤波电路作为载体将电压输送到逆变器当中，然后逆变器配套的设备发挥功能和逆变器将SPWM波与正玄波实现转换。与此同时，蓄电池与充电设备开始工作，将电压进行存储。这是在线式UPS不间断电源的基本运行模式，外部供电输送进入后主要是经过逆变器开始为负载进行充电，逆变器则实现对于输送电压的监控。
2.2 后备式UPS不间断电源工作原理
后备式UPS不间断电源同在线式的有一些不同之处，其中最主要的是，后备式UPS不间断电源没有整流滤波器，因此逆变器的电能获取要逊色于在线式UPS不间断电源，只能通过蓄电池获得电能，且在供电正常时，逆变器处于未开启状态，电压的输出形态为方波。同时，在外部供电正常的情况下，输出变压器实现交流电压的稳定，不间断电源旁路运行，转换开关发生变化，供电由此进入，进入的电能经过转换开关和输出变压器进行链接，再实现负载的电能补给。而当外部供电出现异常时，变压器的接电通过继电器的工作实现其稳定性。
当外部供电的电压出现异常时，UPS不间断电源开始工作保持后备运行状态，用于监控的电路感应到电压异常就会启动逆变器，同时将转换开关变为逆变器端，蓄电池开始工作，为负载补充电能。对负载的输电则由逆变器进行调整，以避免供电出现变动。后备式UPS不间断电源与在线式UPS最大的不同点在于逆变器，如果外部供电正常，那么后备式UPS不间断电源的逆变器就处于静止状态，只有当供电出现异常时，逆变器才会启动。另外，继电器在启动以后需要进行转换，这个时间一般是5ms左右。
3. UPS不间断电源的维护方法分析
随着近些年我国信息技术水平不断进步，逐渐应用到了电力系统当中，因此许多电力系统的设备在发展当中逐渐出现了智能化、自动化的发展趋势，UPS不间断电源的发展当中体现了这一点。因此虽然对于UPS不间断电源来说，虽然其在一定程度上实现了自动化，不需要像传统的电源一样进行烦琐的维护工作，但是仍然有些需要注意的地方，通过对其进行一定的维护从而保证使用过程当中的安全性，从而保证UPS不间断电源的正常使用。
3.1 主机与蓄电池的维护
一般来说，UPS不间断电源的主机对于运行环境并无过高的要求，在普通的室温环境下即可实现正常运转。但是，其运行需要清洁性，如果主机当中有过多的灰尘，当空气中水汽较大的情况下，过多的灰尘会导致主机的运转受到影响。而UPS不间断电源的蓄电池对于温度则有一定要求，一般其最适宜的工作温度为25℃。因此需要对与灰尘以及温度需要进行一定的维护，当环境温度发生变化时，则需要对浮充电压进行调整。蓄电池对于UPS不间断电源具有非常重要的作用，可以说是实现其功能的核心，如果没有蓄电池，那么UPS不间断电源的根本功能特性就会丧失。由于其使用的蓄电池本身都属于稳定性较好的蓄电池，因此一般在UPS不间断电源的实际应用过程当中是不需要对于蓄电池进行维护的，但是由于实际上各种因素对于蓄电池的影响并没有变化，因此对于蓄电池进行一定的维护可以在一定程度上提高蓄电池的使用寿命。
3.2 操作维护
当外部供电停止时，负载开始工作，这时候不要将UPS电源运行，要在负载彻底停止工作以后，UPS不间断电源启动时，再次开启负载。这是由于负载本身有着冲击电流与供电流，因此如果在负载没有停止的状态下开启不间断电源，就会导致其发生过载，从而影响到变换器，最终导致不间断电源无法正常工作，对生产以及生活都会造成严重的影响。
结语
UPS不间断电源在我国用电需求日益增加的情况下有着非常重要的地位和作用，尤其是在一些比较重要的、需要保证其供电质量的用电设备的使用当中，UPS不间断电源更是发挥着重要的作用。本文主要对UPS不间断电源的类型以及运转原理进行了分析研究，并且就其维护方法做了阐述。在UPS不间断电源的使用过程当中，要不断结合实践总结经验，从而保证供电质量，确保生产的正常运行。
参考文献
[1]冯成明.不间断电源UPS容量计算方法与日常管理维护[J].企业科技与发展，2012（6）：32-33.
[2]胡小兵.机房UPS电源的维护方法[J].电子制作，2012（11）：46+76.
关键词：不间断UPS电源；优点；维护
一、引言
随着IT技术的迅猛发展，图像以及文字处理技术越来越多的成为计算机处理并贮存的一部分，UPS电源系统就成为这些应用系统设备中的一个不可缺少的部分。假如计算机处理系统、服务器、各种传输设备突然出现断电的意外事故，不单是数据以及程序丢失的问题，更为严重的是可能会造成计算机的硬盘阵列的损坏，以及整个通信的中断。如果这些数据的丢失或者是通信的中断，将会给我们的生活和工作造成极为严重的后果。
二、不间断UPS的基本组成
从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频的电源保护设备，主要由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关等几部分组成。
（一）整流器
整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：①将交流电（AC）变成直流电（DC），经过滤波后供给负载，或供给逆变器；②给蓄电池提供充电电压。
（二）蓄电池
蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。
（三）逆变器
一般情况下逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
（四）静态开关
静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。
三、不间断UPS电源的原理
（一）AC-DC变换
将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。
（二）DC-AC逆变电路
采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。
（三）控制驱动
控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。
（四）电源工作过程
当市电正常380VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220VAC交流电压，同时市电对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即可恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。
四、不间断UPS电源的优点
（一）、UPS电源系统供电持续长，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可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一大截。比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。
（二）、离线式UPS运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。
（三）、具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。
五、不间断UPS电源的维护
（一）、主机的维护
1.保持UPS主机工作环境清洁卫生，防止灰尘进入机箱造成局部电路过热，损坏元器件。并定期检查散热风扇。
2.在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器。
3.在每次开机前，要首先确认UPS接线正确，检查输入市电接线的极性。这样做一是为了操作人员人身安全，二是为了避免人为损坏UPS的情况发生。
4.UPS在功率选配上要有适当的余量，不能超载，负载总容量不能大于UPS的额定功率。如为800W的负载选配UPS电源，其功率应选购1000W以上的。
5.避免频繁的开关机，最好长时间处于开机状态。
6.UPS应工作在干燥、通风、清洁的环境中，避免热源，阳光直射。
（二）、蓄电池的维护
不间断电源主要目的是为了在外部供电中断时，仍能够依靠蓄电池等储电载体，给负载继续输出稳定可靠的电源。例如广州地铁四号线屏蔽门控制系统就配置了一套UPS系统，在市政供电断开的情况下，仍能输出稳定可靠的220V电源，使屏蔽门系统仍能继续运行。
UPS系统给设备运行带来了可靠的保障，但由于部分UPS系统是串联接入到屏蔽门的供电系统中，也存在着由于UPS自身故障而引起中断输出的现象。若任何故障都会使UPS系统中断输出，则完全违背了“不间断电源”的概念了。因此，一般UPS系统都设置有自动旁路功能，即当主要出现故障时，由旁路模块将主外部电源直接供给负载。而部分UPS系统的旁路功能模块集成在UPS主机内，当该模块故障时，无法维修，严重时，甚至会令整机电源输出中断。广州地铁四号线屏蔽门的UPS系统就多次遇到了上述这个问题，下面就是我们探讨解决该问题的经过及方法：
一、四号线控制UPS工作原理：
四号线（万胜围至金洲站）屏蔽门控制电源系统选用了普兰特品牌的UPS，作用主要是将市电逆变稳压后输出供给屏蔽门系统使用，并且能在市电中断时作为备用电源使用，持续供给。
220V市电供给控制UPS主机（主机内含3个模块），同时供给充电机，充电机会给控制控制UPS外置电池组充电（浮充状态），电池组又会连接到控制UPS主机，控制UPS主机的输出端会供给屏蔽门、安全门的控制电路。详见图1：
该套系统在未经优化前，曾出现过以下四种情况：
1、外部市政供电正常，且UPS系统工作正常的情况下，220V市电会经过控制UPS主机逆变稳压后输出，供给负载屏蔽门控制系统。
2、外部市政供电中断时，该套UPS系统会消耗其外置电池组、UPS模块等所储存的电量，继续供电给屏蔽门，确保屏蔽门可维持一段时间的运行。
3、当外部市政供电正常，而控制UPS模块发生故障，或主机发生一些小故障时，市电可经过UPS系统主机的电子旁路装置直接输出到屏蔽门控制系统（无逆变），屏蔽门亦能继续正常运行。
4、当外部市政供电正常，而控制UPS内部旁路模块故障，市电无法经过UPS系统主机输出到屏蔽门控制系统，屏蔽门设备无法继续正常运行。
上述四种状态中，前三种均未影响屏蔽门设备正常运行。第四种却令负载完全失电，是用户最不希望出现的状态，特别是轨道交通行业，更不允许这种风险的存在，即使机率再低也不允许。
二、四号线控制UPS加装旁路方案：
由于曾经发生过整个控制UPS主机故障（死机），UPS主机的电子旁路功能失效，导致主机无输出。为了不把UPS从系统中拆除（因为拆除了，就没有后备电源了，影响更大。），同时把上述第四种情况出现的风险去除，我们就想到了加装外部旁路。
于是根据四号线屏蔽门控制UPS存在的原理，提出了在主机外部加装自动旁路的技术改造方案（详见图2中蓝色部分）。
外部旁路中，由KA继电器负责检测UPS主机是否有输出，检测无输出时，接触器KM1的线圈失电，接触器KM2的线圈得电，两个主接器切换，市电会经由旁路直接输出到负载，跳过整套控制UPS。
三、加装旁路的效果
在改造过程中，我们发现上述方案的投入较小，只需要几个继电器以及电线就可以进行改造了（详见图3）。且加装后有以下几个优点：
【关键词】自动化主站；不同断电泺；可靠性
不间断电源是保证电源供应连续性、稳定性和可靠性的基础，是消除电网干扰保障用电设备正常运行的重要途径，不间断电源现已广泛应用于：矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域。但是在电网系统中，不间断电源本身就是一种电子装置，其中也难免出现突发性故障和其他不确定隐患。为此在自动化主站不间断电源的设计中，通过在旁边设置供应回路来确保电流过载和其他突发故障发生造成的设备损害。不间断电源是一种含有储能装置和逆变器装置的恒压频率电源。这种电源在目前主要应用在计算机和其他电子设备中。伴随着科学技术的发展，城市电网中采用不间断电源也逐步得到了广泛的采用和发展。
一、自动化主站不间断电源现状
随着供电局无人值班变电所的全面实现，配电线路和电网不断扩大和复杂，自动化技术在电网中的应用已经深入人心，成为电网发展的主要方向。在配电网中采用自动化进行控制和管理是目前电网工作的主要手段，在主站建设中采用自动化设计是实现调度先进调度系统的主要手段和方法。为确保主站系统的安全、优质不间断运行，在建设中对电源的质量提出了更高层次的要求，而作为目前先进的电力控制技术不间断电源逐步受到人们的重视，是保证主站设备不间断运行的重要保证。电网存在至少九种问题：断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰；因此从改善电源质量的角度来说在城市电网中配置一个不间断电源是十分重要的。
不间断电源在我国目前城网建设中主要是为了满足电网环境、网络监控、网络系统、医疗系统而采用的电源可靠性保证和要求。在这种情况下，通过采用不间断电源来克服了中大型计算机网络系统集中供电所造成的供电环境恶劣、供电质量不佳的现象。不间断电源是城市建设中的主要电源形式，是企业重要的供电设备和设备管理方法。在传统的企业工作管理中通常都是通过加大日常巡查力度，对各种设备外观和电池进行不定期检查和及时更换，并通过及时的更换设备中容易损坏的电容、风机等元件。同时在不间断电源的使用中由于维护工作量大，成本高，无法及时的对设备运行参数进行控制，也无法及时的做到设备事故的及时控制和有效预防。
二、城市电网中新电源系统的选型和配置
在目前城市电网系统中所采用的不间断电源主要是通过总控台、现场设备控制站和通信网络三部分构成。
1、系统组成
1.1、总控台
由监控站、工程维护站、系统接口等构成，运用管理分析软件处理接收的数据并通过Web。工程维护人员登录服务器可查看全厂所有在线设备的运行状态以及完善的历史、实时数据分析统计。
1.2、现场设备控制站（ES）
根据现场设备需要，可选择监控功能仪或设备运行状态信息采集仪（EII）。EII通过RS-232/485端口与电能表、电池采集模块、直流屏、不间断电源等智能设备通信，将监测数据转换为符合通信协议的数据包，接入局域网，传送至主控室服务器。
1.3、通信网络
联网现场设备各分站，采用光纤作为数据通信主干线，组成全厂不间断电源和直流电源在线监控的局域网。
2、不间断容量和电池容量选择
按照五年的发展要求配置，根据我们目前的负载情况，大约在27kVA左右，未来五年考虑负载容量增加到40kVA。因为老电源系统还能继续运行分担一部分负载，所以不间断电源容量在48kVA左右。而蓄电池容量我们按满负荷4小时配置，并留一定的冗余，同时与不间断电源容量作一定的配合，最后选择了按1000AH配置，考虑到使用周期和运行维护的方便性，我们选择了GNB的阀控式密封铅酸蓄电池，单体电池为12V/100AH。共10组160节。
3、充电装置的选择
不间断电源本身是具备充电功能的，但其充电电流与容量是相当的，而我们配置的电池容量较大，靠不间断电源的充电模块的电流不能满足0.1C的充电电流的要求，不间断电源厂商提出可增加充电模块的方式，但我们根据我们老电源系统的运行经验来看，还是决定采用一套智能的直流充电系统，因为这套系统具备强大的整流和充电容量。可灵活的设置和控制整个充电过程，设置定期均充，各类系统告警等，并对所有蓄电池和系统运行情况可采用远程监控单元进行系统的巡视维护，对提高我们电源系统的可靠性是很有好处的。
4、不间断电源的选型
在不间断电源的选择上，我们选择了一种模块化的不间断电源。这是一种新型的不间断电源电源，每个不间断电源模块以并联的方式联成一体，可实现热插拔。其中任何一个模块故障不影响其他模块的运行，系统的检修和扩充十分方便，我们选择了8个6kVA模块并列运行的模式，按N—l原则，6kVA容量的丢失对整个系统运行的影响是很小的。
5、语音告警系统
由于电源系统故障是十分致命的，所以需要我们24时进行关注，这样一套语音提醒服务就显得不可缺少了，我们采用的这套语言告警系统接入了不间断电源交流输入，直流电压等八个指标，其中一个发生异常后均可按事先设置好的告警内容和电话号码（可设多个）打电话和发短信通知，这样，电源系统的运行情况就随时在监控之下了。
3电源系统的安装与调试
在所有的设备全部到位并安装完毕之后，一个重要的环节就是要把所有的设备连接起来。蓄电池在初次使用前是需要做几次充放电试验的，以保证彼此的电压是平衡的，所以我们首先将蓄电池和直流屏进行了连接。
在做充放电试验的过程中，由于我们的电池0.1C有100A，但放电负载不能用到这么大的放电电流，最后还是用50A进行了放电，放到一定的程度再用0.1C的电流进行充电，这样反复两次后发现有两节电池的电压明显偏低，不管在放电过程中还是最后浮充状态下，均达不到电池规定的电压范围标准，我们要求厂家再一次对这两节电池进行了更换，然后重新做了充放电试验，在这两次充放电试验结束后我们记录整个过程和充电完成后浮充状态下各电池的电压情况均已在正常值范围，可以正常投入运行了。
最后一个环节是将不间断电源再与直流屏和电泡组连接起来，打开直流屏上所有的开关，接入交流电，整个系统运行正常，无告警信息，我们的不间断电源电源才算正式可以投入使用了。
关键词: UPS；种类；电池容量；功率；进线；出线
中图分类号：TM911.1 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
UPS（Uninterruptible Power System）是指不间断电源。UPS按照工作原理可分为后备式和在线式，以及介于二者之间的在线互动式；按备用时间可以分为标准机和长效机；按整流器的工作频率可以分为工频机和高频机。UPS的基本功能是在断电的情况下，能够实现不停电切换，为其它设备继续供电，同时在电压不稳时，能够起到稳定电压的功能，同时具有抑制电网的电压冲浪，保证用户正常工作与数据不受到干扰。因此，UPS不间断电源越来越多地被应用在各个领域。
2 UPS的种类和特点
2.1按逆变器在市电正常时是否工作分类
按照逆变器在市电正常时是否工作，UPS一般可分为后备式和在线式，以及介于二者之间的在线互动式。
2.2按备用时间分类
按备用时间的区别，UPS可以分为标准机和长效机。标准机为UPS内配电池组，时间一般为5～15min。如果用户需要更长的备用时间，UPS则需外接电池，称为长效机。
2.3按整流器工作频率分类
UPS可以根据输入输出的相别划分为单相输入/单相输出、三相输入/单相输出、三相输入/三相输出等。小容量的UPS可以采用单相输入/单相输出的方式，中、大型容量的UPS建议尽量采用三相，以避免负荷分配的不平衡。
3 UPS电池容量和功率的选择
下面以某商业大厦的中心机房为例，来说明UPS的选用。某中心机房内配置核心交换机1台，3.5kW；服务器2台，2×0.4kW；广播柜1台，1.0kW；监控报警及显示设备，2.0kW；1～5层弱电机房，5×1.0kW。合计为12.3kW，采用UPS集中供电，考虑到UPS的裕量，按30%计，为16kW，则可以选用20kVA(16kW)的UPS。
蓄电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。设计时，可作如下估算:
所需蓄电池安时数(Ah)=UPS电源功率(VA)×延时时间(h)÷UPS电源起动电压(V)
假设选用的20kVA的UPS要求持续供电4h，其起动电压为30×12V=360V，则所需安时数为20000VA×4h÷360V=222Ah，可选用100Ah的蓄电池组2组，则供电时间为200Ah×360V/20000VA=3.6h。
在选择UPS的容量时，还要考虑一定的裕量。对电子计算机供电时，其额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1.2倍；对其他用电设备供电时，其额定输出功率应为最大计算负荷的1.3倍。另外，还需考虑功率因数问题，UPS的功率分为视在功率和有功功率，如20kVA的UPS，按功率因数为0.8考虑，其额定功率为16kW。
4 UPS的供配电
4.1 单相进单相出的UPS, 其供配电线路根据计算电流选定
除了对负载进行分析，根据其要求的高低和经济的许可选择合适的UPS外，要使UPS可靠地工作，正确的供配电也是不可缺少的一环。JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》规定:UPS宜采用两路电源供电，交流输入电源的总相对谐波含量不宜超过10%，且其交流输入电源不宜与其他冲击性负荷由同一变压器及母线供电；在TN-S供电系统中，UPS的交流输入端宜设置隔离变压器或专用变压器；当UPS输出端的隔离变压器为TN-S、TT接地形式时，中性点应接地，这是因为UPS装置的旁路系统输入中性导体与输出中性导体连接在一起，UPS装置的输入端与输出端的中性导体必须是同一个系统。对于单相进单相出的UPS，其供配电线路根据计算电流选定。如某3kVA的UPS供配电系统图如图1所示。
(a)UPS进线系统图
(b)UPS出线系统图
图1UPS出线系统图
4.2 三相进三相出的UPS, 其配电线路也根据计算电流来确定
对于三相进三相出的UPS，其配电线路也根据计算电流来确定。如某20kVA的UPS供配电系统图如图2、图3所示。
图2 UPS进线系统图
图3 UPS出线系统图
4.3 三相进单相出的UPS, 其进线按三相考虑, 出线按单相考虑
对于三相进单相出的UPS，其进线按三相考虑，出线按单相考虑。如20kVA的UPS供配电系统图如图4、图5所示。
图4 UPS进线系统图
图5 UPS出线系统图
但由于在线式UPS在超载、旁路命令(手动或自动)、逆变器过热或机器故障或检修时，一般将逆变输出转为旁路输出，由市电直接供电。三相进单相出的UPS大多在旁路输出时，直接将负载都接到同一相上。配电系统如图6所示。
图6 UPS旁路运行时示意图
此时，所有的负载都接在L3相上，存在进线开关和线路不够的问题，所以UPS厂家一般建议三相进单相出的UPS进线开关和线路都按单相时来配置，如上面列举的UPS进线系统一般按如图7所示配置。
图7 UPS进线系统图
假如三相进单相出的UPS交流电源进线处设置隔离变压器，则容量也要相应放大3倍。
5 UPS对土建的要求
目前UPS所用的电池大多为免维护的铅酸蓄电池，其使用时允许的环境温度一般在-15～50℃，但在温度为-25～20℃时的寿命更长，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降约1%，而温度过高(>30℃)，其寿命又会缩短，故一般要求UPS室的温度保持在18～28℃。由于UPS的重要性，故UPS室要求设置应急照明及外开防火门，室内净高不宜小于2.5m。
UPS室设置时要考虑进出线及维护的方便，不应设置在厕所、浴室等潮湿场所的正下方。UPS电池室的荷载设计时要作为重点内容提供给土建，按5电子信息系统机房工程设计与安装标准图集6提供的数据，蓄电池组双列1层摆放时，电池室活荷载标准取值可按13kN/m2；蓄电池组双列2层摆放时，电池室活荷载标准取值可按14kN/m2；蓄电池组双列3层摆放时，电池室活荷载标准取值可按15kN/m2；蓄电池组双列4层摆放时，电池室活荷载标准取值可按16kN/m2。UPS主机房活荷载标准取值可按8～10kN/m2考虑。设计时一般宜优先考虑底层放置，如果设置在楼上，设备宜放置在梁上。
6结语
UPS的种类多，价格和质量也存在着不小差异，在选用UPS不间断电源时，应结合具体情况采购。同时，为了使UPS能可靠、有效地工作，UPS的供配电、机房的设计和布置，以及设备本身所要求的维护和管理这些问题，我们也应重视。
参考文献
一、使用UPS监控的必要性
那么，为什么要对UPS实施监控呢？之所以要对UPS实施相应的监测、管理，其实是由传统的UPS系统本身的局限性所决定的。
（一）单机故障率高，且经常影响所支持系统的持续工作。传统的单机UPS没有备用线路或应急方案，所有的电力供应线路都为单线，一旦发生间题，电力供应中断就在所难免。这种情况一旦发生并进一步蔓延，若没有及时处理，极有可能造成无可挽回的巨大损失。
（二）可扩展性差。传统UPS的配置固定，且不能升级，如遇信息系统升级而导致要求提高电力供应能力时，只能购买新的UPS。再有，UPS供电系统本身只能保障供电的安全性，其对动力环境的监测和管理却无能为力。
（三）管理难度大。所有的电池或电池组在功能和使用上没有区别，当其中的某一块电池发生故障后，UPS对其不能进行及时地关闭和替换，只能报告发生了系统故障，然后由管理人员手工进行更换；另外国内多数中小机房无24小时值班人员，一般用巡查方式，不能第一时间发现隐患，非上班时间、节假日等存在安全隐患，相关管理人员无法第一时间获知并做相应的处理。
另外对UPS进行自动化规范化管理，是真正实现UPS供电系统安全可靠的关键一步，也是实现机房无人值守的现代化机房建设目标的重要内容。
二、如何选择UPS监控系统
由于UPS监控市场发展相对滞后，对于大多数UPS用户来说，能够获取到的有关UPS监控系统信息的途径比较有限，而对UPS监控系统所标你的各项指标和使用的技术也缺乏全面客观的了解。因此对很多UPS用户来说，如何才能购买到一套适合自己需求的UPS监控系统，确实是一件比较头痛的事情。那么在对UPS监控系统进行选购时，用户应该考虑哪些要素呢？
（一）应用环境
目前UPS已被广泛应用于各行各业，每个行业对UPS的要求也有所侧重，如银行所用的UPS与一般中小企业所用的UPS相比无论从功率、容量或抗干扰能力上部有很大的区别，而UPS的工作环境也更是各具特点。因此，在UPS监控系统选择上也应该有所针对。而目前市面上不少UPS监控系统，如凝智科技推出的中小机房UPS动力环境综合管理解决方案（针对中小机房）、自助银行动力环境综合监控管理方案（针对自助银行）、UPS短信监控解决方案（针对无internet/Ethernet网络或架设网络成本过高的应用环境）等部是针对不同的应用环境所开发的。因此，在UPS监控系统的选择上首先要明确系统的应用环境，这样才能选择到合适的UPS监控系统，而只有与应用环境相匹配的UPS监控系统，其状态检测与故障报警的效能才能得以充分的发挥。
（二）监控方式
监控方式的选择决定了监控系统的维护途径和维护成本，因此在监控方式的选择上要以便利性和效用最大化为原则。从监控方式上看，目前市场上常见的UPS监控系统主要有两种：
1.UPS网络集中监控系统
该系统主要是基于Internet/Ethernet网络平台，通过内建完整的TCP/IP网络通讯协议而开发出来的可通过Weh测览器或特制的监控软件对UPS进行远程集中管理的一种UPS监控管理解决方案。该系统具备便利的WebServer管理功能模块，使用户可以在任何操作系统平台上通过Weh测览器方便地进行UPS实时状态查询、基本信息管理、远程操作控制、各项参数设置、用户管理等监控管理功能。适用于远程UPS的网络集中监控管理。
2.UPS短信监控系统
该系统是基于现代无线通信技术，在UPS网络监控系统的基础上增加GSMMODEM短信传输模块，从而实现对UPS运行状态的短信监测与管理。该系统适用于特定环境情况需要下通过无线短信的方式对远程UPS的运行和故障情况进行监控管理。
3.兼容性
UPS监控系统的兼容性指的是系统对多品牌、多型号UPS的兼容程度，即系统能否实现多品牌、多型号UPS共享监控管理平台的问题。在UPS供电系统发展初期，由于UPS生产厂家不多，品牌也比较单一，一个机房不同品牌UPS共存的情况比较少见，因此用户也不太关注监控系统的多品牌兼容问题。但随着UPS市场的日趋成熟，目前的各行业机房发生了翻天覆地的变化。同一机房不但存在多种品牌UPS共存的情况，而且由于采购时间不同，同一品牌不同版本（即型号）UPS共存的情况屡见不鲜。在这种情况下，兼容性便成了UPS用户在选购UPS监控系统时必须重要考虑的问题之一。兼容性的强弱也成了判断一套UPS监控系统效能大小的重要尺度。
4.扩展性
【关键词】空管供电；不间断切换；STS；UPS
0 引言
空管系统是空中交通管制的基石，若相关设备发生供电中断，将会给国家造成深重的灾难。对于这些一级负荷，要求市电系统发生线路故障或停电时，仍保证其不间断供电。为增加供电的可靠性和冗余度，线路中必须加设STS和UPS。STS的切换发生在主用输入断电或电压波动过大的情况下。UPS内部存在多条电力通路，当市电中断或UPS内部模块故障时，电力在不同通路之间切换。这些切换过程必须满足一定的条件，才能不对后级空管设备的运行产生影响[1-4]。
1 STS
STS可以实现两路电源的自动选择。正常情况下，主用电源的电压波形、频率、幅值在合理的范围内，后级设备一直连接在STS主用侧。当主用电源发生故障，STS首先检测备用电源的情况。若后备电源满足要求，STS将为后级设备选择另外一条内部通路，即切换至备用侧。若主用电源恢复正常，负载将再次切换至主用侧。由于采用先断后通的切换方式，STS能够实现不同输入电源之间的不间断切换，保障了后级单电源设备获得双母线形式的供电。
由CBEMA/ITIC curve 及IEC 62040/IEEE 446标准可知，小于10ms的电力供应间断，电子信息设备是完全可以接受的。STS主要由高速可控硅、智能控制板和断路器组成。空管保障系统中所选用的STS，均满足≤8ms的标准切换时间，切换过程不会导致后级设备的断电。
2 UPS内部通路
UPS不能将其他形式的能量转化为电能，因此并不是传统意义上的电源。它接在市电、柴油发电机组和电池组的后级，将输入的直流电和交流电转换为满足设备要求的交流电。由此可以将UPS视为一台提供两路电源不g断切换的设备。
首先，不间断切换体现在市电中断，整流器输出立即变为零，逆变器转由电池组提供电能。由电池的化学特性可知，其电压不会发生突变。故逆变器的输入不发生瞬断，同时UPS内部的控制电路也不受影响，UPS的输出能保持稳定。电池组的化学能源源不断地转化为负载所需的电能。
其次，不间断切换还体现在逆变器故障，UPS输出由逆变器转为静态旁路（静态开关）的过程。UPS内部的静态开关是一套完整的电路，能够为负载提供一条完整的电气通路，保证逆变器输出与静态旁路之间的顺利切换。该电路中的主要组成元件是无机械动作且无触点的电子开关，而正反向并联的可控硅SCR构成了主要的功率器件。必须满足电压幅值、波形、相位和频率均一致的条件，逆变器输出与静态旁路之间的切换才能不发生间断。
静态旁路的电源即市电，受上级供电设备、线路或并联的负载影响，其电压波形、相位、频率和幅值时刻发生着变化。为了保证在任意时刻，逆变器与静态旁路均能顺利切换，逆变器输出的电压波形必须与旁路市电时刻同步。若旁路市电的电源质量波动过大，逆变器的输出无法精确跟踪旁路市电，切换过程中后级设备将承受较高的电压冲击或发生断电。由此，需要定义可以被后级负载所接受的旁路电源波动范围：
1）相 位 差――±3°。
2）电压幅值――±10%额定电压（380V/400V/415V）；
3）频率幅度――±0.5%～±4%额定频率（50Hz或60Hz）；
若旁路市电电源同时满足上诉条件，逆变器与静态旁路之间将实现不间断切换。若不满足任意一条，则切换将不被允许，或者切换过程将导致电力瞬断。由此，将上诉三个条件称为“切换条件”。
3 结束语
空管事业的持续发展离不开稳定的电力供应，本文针对空管设备不间断供电问题做了详细的探讨，分析STS及UPS内部不间断切换的实现原理。只有合理选择供配电设备，并设计完备的方案，才能满足空管设备对供电的严格要求。
【参考文献】
[1]中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会数据中心工作组.《数据中心供配电系统技术白皮书》[Z].2011.
[2]GB50052-95.《供配电系统设计规范》[S].机械工业出版社（1995），2-3.
关键词: 电源技术; 地铁通信; 应用
Abstract: The power of Metro Communication Power Station, takes control of the power supply for center communication equipment, and it is the fundamental guarantee of communication system. If power interruption occurs in the power system, the consequence is almost disastrous. Other issues (such as interference, power surge, peak current, voltage and frequency fluctuations, and lightning) are also the number one killer of communication equipment. To a lighter degree it will lead to data loss, to a severer degree, it will lead to the whole system paralysis. Therefore, to ensure that the subway communication is smooth and safe, there is a need to carry on the safety control of the Metro Communication Power Supply system.
Keywords: power supply technology; Metro Communication; application
中图分类号：U231+.7 文献标识码：A 文章编号：
1电源系统组成
1. 1系统要求
地铁通信电源系统需要供电系统提供两路安全可靠的三相五线制交流电源, 控制中心、各车站(场)的通信设备均要求按一级负荷供电。
1. 2系统构成
(1)交流供电方式
系统主要由交流配电柜、不间断电源设备、蓄电池等组成。引入交流配电柜的两路独立的三相五线制交流电源, 一路为主用, 另一路为备用, 当主用的一路发生故障时能自动倒换至备用回路上。交流电源由交流配电柜的两路电源切换盘引入后接进不间断电源设备, 不间断电源设备交流输出至配电柜, 在交流配电柜的配电盘内安装多路空气开关(一般为十几路), 以满足各通信系统的需求及日后系统扩充需要。当停电时, 不间断电源设备则通过配备的一组蓄电池经逆变器向负载连续供电。
(2)直流供电方式
需用直流供电方式的通信设备, 采用直流高频开关电源与蓄电池并联浮充的方式供电。直流高频开关电源的交流电源由交流配电屏引入, 输出可靠的- 48V直流电源至相关的通信设备。当正常供电时, 整流器一方面给通信设备供电, 另一方面又给蓄电池充电;当停电时, 直流高频开关电源则通过配备的蓄电池组向负载连续供电。
1. 3组成方式
由于目前地铁车站各通信子系统的设备大多以交流供电为主, 各车站仅少数设备需直流供电, 且直流用电量较小, 若车站再设直流供电, 各站都需增加一套高频开关电源与- 48V蓄电池组。因此, 从经济合理性考虑, 各车站一般不设直流供电, 由交流不间断电源设备向各通信设备供电。对少数需直流供电的通信设备, 可采用设备厂家机柜内自带整流器的方式解决。对于控制中心或个别直流用电量较大的站(场),若采用设备厂家机柜内自带整流器的方式, 从可靠性、合理性上考虑不太适宜, 一般宜采用交、直流2种电源供电方式。采用交流供电的通信设备, 由交流不间断电源设备向负载供电; 采用直流供电的通信设备, 由直流高频开关电源与蓄电池并联浮充的方式供电。
2系统主要功能及技术指标
(1)交流配电柜
交流配电柜主要用作交流电源的转换和配电用。交流配电柜的两路电源切换盘可对两路输入电源进行自动/ 手动切换, 有可靠的电气联锁和机械联锁。多路负载分路对输出电源进行分配, 输出至各通信子系统设备。配电盘上应能显示常用电源、备用电源的三相电压、负载电流情况。配电柜应具有过压、欠压、过流、防雷和浪涌吸收保护装置, 当电源故障时进行告警, 并提供本地和远端监控功能的通信接口或输出信号。其主要技术指标如下:
输入电压380V±15%;
输入频率50Hz±5%;
(2)不间断电源设备
不间断电源设备主要由整流器、逆变器、静态开关和旁路开关、蓄电池组等组成。在正常供电时, 不间断电源设备能起到稳频稳压作用, 并向负载供电, 同时给蓄电池充电; 当停电时, 不间断电源设备则通过配备的一组蓄电池经逆变器向负载供电。不间断电源设备具有手/ 自动旁路功能。当负载端发生过载以及逆变器发生损坏的情况下, 不间断电源设备将自动无间断地切换到电子旁路继续供应负载; 当不间断电源设备内部的电子部件损坏维修时, 为了不影响对负载的供电,可人为将不间断电源设备切换到手动旁路。不间断电源设备能显示工作状态和报警状态, 并提供本地和远端监控功能的通信接口。
其主要技术指标如下:
输入电压380V± 15%;
输入频率50Hz ±5%;
输出电压220V±1%;
输出频率50Hz ±0. 1%;
输出功率因数 ≥0. 8;
整机效率>92%。
(3)直流高频开关电源
直流高频开关电源由整流模块、监控模块、直流配电单元等组成。直流高频开关电源的交流电源由交流配电屏引入, 输出可靠的-48V直流电源至相关的通信设备。当正常供电时, 整流器一方面给通信设备供电, 一方面又给蓄电池充电; 当停电时, 直流高频开关电源则通过配备的蓄电池组向负载供电。整流模块采用N+1备用。直流高频开关电源应有过压、过流保护, 防雷和输出端浪涌吸收装置, 故障时有告警功能并提供本地和远端监控功能的通信接口。
其主要技术指标如下:
输入电压323~418V;
输入频率50Hz±5%;
额定输出电压-48V;
稳压精度≤± 1%;
均流误差同型号整流模块能多模块并联工作,并具有按比例均分负载性能。其不平衡度≤ ±5%输出额定电流值。
(4)免维护阀控式全密封铅酸蓄电池
主要技术指标如下:
关键词：ATSE;PC级;CB级;选用；问题分析
ASTE即自行动作的转换开关电器，是由一个或多个开关设备构成的电器，该电器用于从一路电源断开负载电路并自行连接至另外一路电源上。如市电与发电机电源的转换。两路市电的转换。
《供配电系统设计规范》(GB 50052―95)中，把电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度分为三级，并且明确了各级负荷的供电要求：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。二级负荷宜由两回线路供电。不属于一级和二级负荷者为三级供电。另外在《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045―95，2005年版)中规定：高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。基于以上规范的要求。为保证重要负荷及消防负荷供电的可靠性和连续性，在电气设计和电气工程实践中。要经常采用双电源自动切换。
1、ATSE的分类
ATSE有PC级、CB级、CC级3种类别。
PC级ATSE：能够接通、承载但不用于分断短路电流。该ATSE是以负荷隔离开关作为主体开关，加装电动操作机构、机械联锁机构、自动控制单元等一体化组装而成。能快速接通、分断电路或进行电路的转换。操作性能可靠。
CB级ATSE：配备过电流脱扣器的ATSE。其主触头能够接通并用于分断短路电流。该ATSE是以断路器作为主体开关，切换由自动控制单元完成，有机械和电气联锁功能。是各种ATSE解决方案中结构最复杂的方案。一般情况结构越复杂，可靠性越低，因此CB级ATSE的可靠性低于PC级ATSE的可靠性。
CC级ATSE：能够接通、承载，但不用于分断短路电流(受短路电流冲击后，主触头允许熔焊)。该ATSE的主体部分由接触器构成，切换功能由中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能。目前电气设计中较少采用。
2、ATSE选用中应注意的问题
在选用ATSE时。经常碰到如何选用ATSE以及选用PC级还是CB级ATSE的问题。经过多个项目的应用，笔者对于ATSE的选用有了一些体会。
2．1 转换时间
ATSE每一次转换都是一个断电过程，会对系统产生一些影响。不同的负载和电源状况，有不同的要求，需要给予注意。在确认转换时间时，要注意有两种转换状态。一种是从常用电源到备用电源，一种是从备用电源返回到常用电源。
从常用电源转换到备用电源，需要考虑不同负载允许的断电时间，见表1。
表l 负荷允许断电持续时间
较大的系统或者超过三级ATSE，要注意ATSE的转换需要有一个“时间差”。一般而言，前级转换要快于后级大约0.5s。
从备用电源恢复到常用电源，即复位，通常不希望常用电源一恢复就立即转换。而需要在常用电源恢复正常一定时间后，ATSE再切换到常用电源。延时复位的目的在于确保常用电源正常。避免因为常用电源短时间恢复后再次故障，导致频繁转换或者柴油发电机频繁启动，所以，返回时间需要延时。
2．2使用类别
是反映ATSE在交、直流条件下对典型用途能够可靠转换的类别。使用类别由试验电流、电压、功率因数或时间常数、操作循环次数、通电时间、断电时间等参数确定。
在《低压开关设备和控制设备第6―1部分：多功能电器转换开关电器》(CB／T 14048．11―2008，IEC 60947：2005，MOD)中，ATSE使用类别有明确的规定，见表2。
表2使用类别
注：A、B为根据应用情况所要求的操作次数．详见GB/T14048.1l-2008表8～表lO。
2．3 PC级与CB级ATSE的选用
a．由于PC级的ATSE的可靠性高于CB级．因此需要设置ASTE的地方，都可以使用PC级ATSE．特别是重要场合更应优先选用PC级ATSE．如果系统需要设置短路保护功能，只需在PC级ATSE前端设置短路保护电器。
b． 《低压开关设备和控制设备固定式消防泵驱动器的控制器》(GB／T 21208―2007，IEC／Ts62091：2003，MOD)8．6．10．1明确规定：用于消防泵的ATSE应符合PC级的要求。
C．在应用PC级的ATSE时。需要注意执行《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)第7.5.4条第3款，即ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125％，以保证自动转换开关电器有一定的余量。
d． 《民用建筑电气设计规范》7.5.4条规定：当采用CB级ATSE为消防负荷供电时，应采用仅具有短路保护功能的断路器组成的ATSE，其保护应与上下级保护电器具有选择性配合。
2．4三极与四极ATSE选择
三极ATSE主要用于同种性质电源，一般是指同一电网下不同变压器或不同线路等之间的转换。四极ATSE主要由于不同性质电源，一般是指市电与发电机电源的转换。选择原则：
a．正常供电电源与备用发电机之间应选四极开关。
b．带剩余电流动作保护的ATSE应采用四极。
c．在两个不同接地系统间电源切换开关应采用四极。
3、结语
【关键词】UPS；广电网；应用
有线电视作为广电信号传输的主要方式，为广大电视观众提供丰富多彩的广播电视节目，极大地丰富了观众的业余文化生活，已成为广大群众业余生活不可缺少的一部分。在电视节目的观看过程中，电视信号不间断传送在有线电视安全优质播出中尤为重要。
为了确保有线电视网的安全高效优质传送到千家万户，信号源的前端作为传输系统的“心脏”，是不允许电力有间断的，否则会造成电视信号的停播，因此需要稳定的供电环境，即UPS已成为有线电视前端不可缺少的一部分。
1 UPS简介
UPS（Uninterruptible Power System ），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 UPS的种类和原理
UPS主要分为两大类三种形式：一类是后备式，另一类是在线式，还有一种介于 两者之间的在线互动式。以下是这三种形式的原理图。
3 各自特点
UPS不仅解决了市电断电、电压下陷、电源浪涌、频率振荡、电源干扰、电源变动以及交换瞬变机谐波失真等电源质量差对前端设备造成的危害，从而改善了供电效率。
3.1 后备式
它是备自动稳压、断电保护等UPS最基础、最重要的功能，一般有10ms左右的转换时间，造成输出的交流电为方波而非正玄波，具有结构简单、价格便宜、可靠性高等优点。因此广泛用在POS机和微机等领域。
3.2 在线互动式
具有滤波功能，抗市电干扰能力强，转换时间少于4ms，逆变输出为模拟正弦波，多用于配备服务器、路由器等网络设备，或用于电力环境较恶劣的地区。
3.3 在线式
结构复杂，但性能较完善，能解决几乎所有电源问题，其显著特点是能够持续零中断地输出纯正弦波交流电，能解决电流尖峰浪涌，频率漂移等电源问题，通常应用在关键设备于网络中心等对电力有苛刻要求的环境中。
4 使用中注意事项
（1）严格遵守厂家的产品说明书的有关规定。
（2）不要频繁地关（开）和启动UPS，间隔要6秒以上，否则可能“启动失败”―即UPS电源处于既无市电输出又无逆变输出的不正常状态。
（3）对后备式UPS电源来说，当它处在市电供电的后备状态时，具有抗干扰自动稳压，但不具备输出短路自动保护功能，因此对此类ups电源来说，不得随意加大交流输入回路保险丝容量，只有当这种电源处于逆变器供电状态，它才同时具有自动稳压和输出短路自动保护功能。
（4）不要超负荷运行，UPS电源最大负荷应是其标准负载量的80%，即一台1000瓦的UPS、它最大负载是800瓦，若超负载使用（在逆变状态下），常击穿逆变三极管，此外在使用UPS时严禁接如日光灯之类的感性负载，只能接纯电阻或电容性负载。
（5）正常的开/关顺序很重要：由于在一般负载启动瞬间存在冲击电流，会冲击UPS内部元件，缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件的损害。一般在旁路状态时，抗冲击能力较强，我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式：先选市电给UPS，使其处于旁路状态（冲击电流由大到小），再逐个打开负载，然后UPS面板开机、使其处于逆变状态。开机时千万别将所有负载同时开启，也不能带负载关机。关机顺序：先逐个关闭负载，再将UPS面板关机，使UPS处于旁路工作而充电器继续对电池充电。若不需要UPS输出，将UPS完全关闭后再将输入市电断开即可。
5 日常维护
UPS电源系统包括主机和蓄电池两部分：
（1）UPS主机一般是智能型的，对环境要求不高。但室内卫生要清洁，否则灰尘遇到潮湿会引发主机工作紊乱。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，先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成瞬间过载，严重时会损坏逆变器。不能让UPS电源经常处于满载和过载。
（2）蓄电池部分
如果市电一直处于正常状态的供电之中，UPS不间断电源就没有工作机会，其蓄电池就可能长时间浮冲而损坏。因此对长时间不用的UPS定时进行人为的强制工作，即每隔三个月放电一次，每次放电30分钟左右。具体操作：断开市电，让电池带载30分钟左右，合上市电即可。这样不但活化电池，还可以检测UPS是否处于正常状态，并可以使操作人员熟悉UPS电源供电系统的使用。
对长期闲置不用的UPS电源应每隔一个月对电池充电一次，时间为10-20小时。
