ups

​ 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，应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。 还有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，离线式UPS对负载的保护最差，在线互动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。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不同,而选取不同类型的UPS ​ 1) 正常的开机顺序 由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流,而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围,尽管我们在选用器件时都留有一定的余量,但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件损坏。因此 ,在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害。 一般UPS在旁路工作时，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进行：先送市电给UPS，使其处于旁路工作,再逐个打开负载,先开冲击电流较大的负载,再开冲击电流较小的负载,然后UPS面板开机，使其处于逆变工作状态。开机时千万不能将所有负载同时开启,也不可带载开机。 2)关机顺序 关机顺序如下：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组充电。如果需要UPS输出，将UPS完全关闭,则再将输入市电断开 ​ 2) 化工企业的化工操作、监视、控制都采用DCS系统，如何向DCS系统提供高质量、安全可靠的电源就显得非常重要。该厂采用UPS向DCS系统供电，UPS系统由整流模块、充电模块、蓄电池、逆变模块、自动旁路开关、手动维修旁路开关等组成，UPS可以向DCS提供高质量、安全可靠的电源，保证化工生产的安全、稳定、可靠。     UPS系统的工作原理：将供电质量较差的厂用电源首先经整流装置变换成直流电源,一路经充电模块向蓄电池充电，另一路采用高频脉宽调制(SPWM)法在逆变装置内重新将直流电源变成纯正的高质量的正弦波电源向负载供电。当交流工作电源消失或整流装置等元器件故障时,由蓄电池组经电池开关向逆变装置供电。当逆变置置故障输出电压异常或过载时,则切换到自动旁路开关由厂用电直接向负载供电。 ​ 分类： 对DCS系统输入、输出点数比较少，采用双交流进线单UPS供电方式，对DCS系统输入、输出点数多，采用双交流进线双UPS并机供电方式。       1、双交流进线单UPS接线 双交流进线单UPS供电接线如图1所示：图中正常情况下，由交流输入1向UPS供电，当交流输入1有故障时，自动切换到交流输入2向UPS供电，交流电源1和2进行电路联锁。UPS正常工作状态下，按“交流输入1—整流—逆变—负载”的运行方式工作；当整流器模块有故障时，按“蓄电池—逆变—负载”的运行方式工作；当蓄电池放电完毕以后自动切换到由自动旁路开关向负载直接供交流电；当逆变器模块有故障时，按“交流输入1—自动旁路开关—负载”的运行方式直接向负载供厂用电；当UPS有严重的故障需维修或更换时，按“交流输入1—手动维修旁路开关”的运行方式向负载供厂用电，这时UPS被短接，可以交出检修或更换，而不影响负载的正常供电。   2、双交流进线双UPS并机供电方式 双交流进线双UPS并机供电方式如入2所示：通过将两台具有相同功率的UPS的输出直接并联起来，要求并联两台UPS的输出电压相同、频率相同、相位相同并所带的负荷电流大小基本平衡。在双UPS并机系统正常运行时，两台UPS各带1/2的负荷电流，一台UPS发生故障，则由另一台带所有的负荷，但必须降负荷使用。这种并机双UPS系统的平均无故障时间是单机系统的7～8倍，从而大大提高了系统的可靠性。但是双UPS并机系统的2台UPS之间的控制有一定的联系，操作时一定要弄清楚并机板的控制逻辑，不然会因操作不当而引起并机板误判断造成输出电压下陷，对负荷造成不良影响。 ​  ​ 3、UPS使用注意事项 （1）UPS在选配上要留一定余量，如4KVA的负载，UPS的应配置5KVA以上。 （2）UPS应避免频繁开、停机，最好在长时间开机状态。 （3）新购的UPS应进行充放电，这样有利于延长UPS电池的使用寿命。一般采用恒压充电，充电初始电流不得大于0.5*C5安培（C5可以用电池的额定容量计算出），每个电池的电压控制在2.30～2.35V，以免损坏电池。充电电流连续3小时不变，证明电池已充足，一般充电时间为12～24小时。 （4）如厂用电一直正常，UPS就没有工作的机会，其电池在长期浮充状态有可能损坏，应定期对UPS进行充放电，这样不仅可以活化电池，也可检验UPS是否处于正常工作状态。 （5）要定期检查UPS，每月检查一次浮充电压，如浮充电压低于2.2V，应对整组电池进行均衡充电。 （6）要经常用软布擦试电池，以保持电池表面清洁。 （7）UPS运行过程中的温度控制，因使UPS运行过程中温度范围控制在20℃～25℃内，以延长UPS蓄电池的使用寿命。在没有空调的环境中，UPS的温度控制尤为重要。 （8）UPS在使用后应立即进行充电，使电池恢复到正常状态。 （9）外接电池组至UPS的距离尽量短，导线的截面积应尽量大，以增大导线的导电量，减少线路上的电能损耗，尤其是大电流工作时，线路上的损耗更不可忽视。         4、UPS的日常维护及一般故障处理         4.1 日常维护 （1）每天查看UPS操作显示屏，确认UPS电源的运行状态模拟指示灯是否在正常运行状态。 （2）用耳听UPS电源是否有异常响动，主要是功率模块及隔离输出变压器的冷却风扇，以及变压器是否有异常的震动声音。 （3）检查UPS电源的排风口有无堵塞现象。 （4）每周在UPS电源的显示屏查看电池的浮充电压、UPS的输出电压、电流，并作好记录，与以前数据进行比较，如数据变化比较大，则应及时查明原因。         4.2 一般故障处理 ​ 当UPS电源在运行过程中出现报警时，切勿慌乱操作UPS的任何开关和按钮，以免将事故扩大甚至造成UPS输出中断。UPS电源出现报警时，首先应看清显示面板上的状态指示灯及液晶显示屏的提示。UPS具有自诊断功能，一旦出现故障会通过状态指示灯、液晶显示屏提供故障类型、故障时间等信息。待看清状态指示灯及液晶显示屏提供故障类型提示后，再根据不同的故障类型进行进行相应的处理。UPS运行过程中，经常出现以下几种故障。 （1）交流厂用电故障，也就是交流输入停电或出现大范围的波动，UPS出现该告警时，同时出现电池放电告警信息，此时UPS面板状态指示灯的交流输入灯熄灭，电池放电灯亮。处理首先要确定是否交流厂用电故障，检查UPS输入开关是否跳闸、保险是否熔断。如确为厂用电故障，在不知道恢复时间的情况下，把不重要的负载切除，以保证重要负载的不间断供电。 （2）逆变器故障，出现该报警的同时，出现自动旁路开关带载告警，首先确认在面板上是否同时出现逆变器超载报警，如有，查看液晶显示屏上的输出电流，如超过额定电流，则关闭不重要的负荷，直到输出电流小于额定输出电流，然后按复位键消除报警后，重新启动逆变器并输出。如没有超载报警信号，说明逆变器不是因为冲击电流而保护关闭，而是IGBT器件或驱动控制有故障，应及时通知厂家进行维修。 （3）旁路失效，出现该报警信号时，一般应同时出现逆变器不同步报警信号。这表明输入的厂用电的电压、频率超出设定范围，但满足整流器要求，这时逆变器自起振，不再跟踪旁路。这时不能再起动大容量负荷，以免冲击逆变器。 ​ UPS不间断模块电源技术要求 1、具有很宽的电压输入范围，减少电池运行机会，延长电池寿命。 2、内置CPU微处理器，全功能智能化控制，包括：操作运行、电池管理、自动开关机、实时参数测量显示和智能输入检测纠错等。 3、每个模块都是一个完整的独立体，有完整的电路部分、控制部分及旁路系统。 4、高可靠性、低维护量。内置手动维修旁路开关。其MTBF（平均无故障工作时间）≥20万小时，MTTR（平均修复时间）≤15分钟。 ​ 分别阐述针对DCS，ESD，F&G等控制系统设备的UPS应该满足哪些功能，技术上有哪些要求。 ​ UPS应该满足功能和技术要求： 1、后备电能全负荷下使用30分钟以上，减负荷下保障供电4个小时以上（紧急停电可以事故停车，停电检修时候可以保障重要控制系统不失电）； 2、使用品牌优质的UPS（一次UPS的事故损失够买好多UPS了）； 3、可以的话采用双备供电，如果UPS本身故障可以切换到市电以保障生产；如果经济好的可以采用多个UPS冗余的供电系统； 4、正在考虑中 ​ 作为DCS/ESD等控制设备的不间断电源（UPS），UPS应具有以下功能：　　 (1) 无论在市电模式还是在电池模式，均可输出失真度低、稳定度高的正弦波电源，为DCS 提供最佳的电源保障。　　 (2) 当市电停电或复电时，UPS 在市电模式与电池模式之间的切换是无转换时间的，有效保证了负载运行的高可靠性。　　 (3) 应具有旁路供电功能，同时在用户对电源具有特殊要求时，UPS 可提供旁路供电过压保护，使DCS免于高压危险。　　 (5) 对于供电要求高的DCS 系统，除了要有冗余的供电外，同时要有UPS 的冗余。确保DCS 供电的稳定性。 举例说明UPS 的技术指标： ​ UPS电源按输出波形可分为方波输出和正弦波输出两大类。按其操作方式可分为后备式和在线式。其中后备式UPS电源，在市电正常供电时，由市电直接向负载提供电源。当市电供电中断，蓄电池才对逆变器供电，并由UPS的逆变器对负载提供交流电源。即UPS电源的逆变器总是处于对负载提供后备供电状态。而对在线式的UPS电源来说，它平时是由交流电→整流→逆变器方式对负载提供交流电源，一旦市电中断时，UPS改由蓄电池→逆变器方式对负载提供电源。只有当蓄电池放电至终了电压时，由控制电路发出信号去控制自动切换开关，转换成由另一路交流旁路的市电供电。市电恢复供电后，UPS又重新切换到由逆变器对负载提供电源。因此，在线式UPS电源，在正常情况下，总是由UPS电源的逆变器对负载供电，这就避免了所有由市电电网带来的任何电源波动及干扰对负载供电所产生的影响。显然，它的供电质量明显优于后备式UPS电源。在线式可以实现对负载的稳压、稳频供电。然而，后备式UPS电源由于运行效率高，噪音低，价格相对便宜。 ​ 参数选编： 交流不间断电源装置（UPS）： 1、技术要求： 1.1 输入参数 输入电压 三相380V ±15% 或单相220V±15%       输入频率  50±2.5HZ 1.2 输出质量指标 电压  220V±5%       频率  50 ±0.5HZ       波形失真率 小于5% 1.3 过载能力大于或等于150%（在5s之内） 1.4 20KVA以下的供电易采用单相输出 1.5后备电池的选择应符合下列： 后备供电时间（即不间断供电时间）：15~30min       充电性能：2小时充电至额定容量的80%       易采用密封免维护铅酸电池，也可采用镉镍电池 2、 功能 1.1 应具有故障报警及保护功能 1.2 应具有变压稳压环节 1.3 应具有下列维护旁路功能 维护旁路应自变压稳压环节后引导，或维护旁路单独设稳压变压器维护旁路应具有与内部主电路同步的功能 维护旁路与内部主电路的切换时间应小于或等于允许电源瞬断时间    UPS的平均无故障工作时间（MTBF）不应小于55000h（带自动旁路时不小于150000h） 直流不间断电源装置（UPS）： 1、 技术要求 1.1 输入参数 输入电压 三相380V ±15% 或单相220V±15%       输入频率  50±2.5HZ 1.2 输出质量指标 电压  224±0.3V      纹波电压 小于0.2%       交流分量（有效值） 小于40mV       允许电源瞬断时间  ≤3ms