對(duì)提高UPS供電可靠性技術(shù)思考

1、-. z對(duì)提高UPS供電可靠性技術(shù)的思考唐從福 何濤 羅志勇赤天化股份赤水 564707摘要 UPS的使用已取得共識(shí)，就其重要性得以表達(dá)，但如何更進(jìn)一步提高它的平安可靠性值得引起更進(jìn)一步的思考，在文中提出幾套提高UPS可靠性的思路供大家同行選型時(shí)參考。關(guān)鍵詞 UPS 在線式 后備式 互動(dòng)式 旁路主從備份輸出主從備份 冗余并聯(lián)供電-. zUPS是我公司乃至于全國(guó)各重要部門(mén)供電必不可少的設(shè)備之一。全國(guó)由于供電的緊缺失，導(dǎo)致大面積的拉閘限電，嚴(yán)重限制了數(shù)字化建立的步伐和質(zhì)量。例如，很多工廠由于限電無(wú)法全速運(yùn)轉(zhuǎn)，戶外的無(wú)線通信業(yè)務(wù)由于停電無(wú)常運(yùn)行，金融信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于電網(wǎng)質(zhì)量導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸變慢、異?；蚓?/p>

2、部停業(yè)，部門(mén)信息化建立工作由于停電不得不延期等等，這一切說(shuō)明電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和可靠性對(duì)于數(shù)字化建立起到至關(guān)重要的作用。 因此，系統(tǒng)工程師在做數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮電源系統(tǒng)的可靠性。目前比擬可靠的方法就是采用高質(zhì)量的不連續(xù)電源UPS。UPS在電網(wǎng)正常時(shí)能夠給各類(lèi)信息化設(shè)備提供高質(zhì)量的交流電源，在電網(wǎng)異常時(shí)能夠?qū)⒑髠潆姵亟M的直流能量轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的交流電源供給負(fù)載設(shè)備使用，并且在電網(wǎng)掉電過(guò)程中可以保證輸出沒(méi)有連續(xù)，確保信息設(shè)備的平安運(yùn)行。大量的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和理論分析也說(shuō)明，引進(jìn)UPS電源除了可以解決上述的交流供電中斷的影響外，還可以消除正常交流電網(wǎng)供電中的各種高頻雜波、電壓浪涌、陷落、瞬連續(xù)電

3、等電力干擾對(duì)信息設(shè)備的危害，保證信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)刻平安運(yùn)行。我公司UPS承載著對(duì)合成、尿素DCS裝置及現(xiàn)場(chǎng)局部重要儀表的供電重任，它的任何閃失，均會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成極大的損失，其重要性不可替代?？梢?jiàn)，為了保證數(shù)字化建立的順利進(jìn)展，采用高可靠的UPS供電方案是最為有效的、高可靠的電源解決方案。本文將先介紹一下UPS的相關(guān)根本知識(shí)，然后就幾種提高UPS供電可靠性的系統(tǒng)技術(shù)方案，謹(jǐn)供系統(tǒng)工程師做電源方案設(shè)計(jì)時(shí)參考。一、不連續(xù)電源UPS的相關(guān)知識(shí)1UPS具有以下功能：電網(wǎng)電壓正常時(shí)，除了輸出純潔、穩(wěn)定且連續(xù)不連續(xù)的交流電源外，還可以對(duì)電池進(jìn)展充電，儲(chǔ)存后備能量。在電網(wǎng)異常時(shí)(欠壓、過(guò)壓、掉電、干擾等)利用電池組的

4、能量對(duì)用電設(shè)備提供不連續(xù)的交流輸出，不連續(xù)一般指輸出電壓波形為零的時(shí)間不大于10ms。因而，UPS可以保證計(jì)算機(jī)等信息設(shè)備即使是在惡劣的電網(wǎng)條件下也能平安正常運(yùn)行。-. z陷落圖1、交流電網(wǎng)電壓陷落過(guò)壓 正常值圖2、交流電網(wǎng)過(guò)壓斷電圖3、交流電網(wǎng)斷電圖4、交流電網(wǎng)雜訊-. z2UPS的分類(lèi)及主要特點(diǎn) 從UPS技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，UPS的分類(lèi)一般以輸出逆變器工作方式來(lái)區(qū)分，通?？煞譃楹髠涫?、在線式兩大類(lèi)型。近年來(lái)也有將后備式電源中的一個(gè)特例獨(dú)立出來(lái)，稱之為在線互動(dòng)式，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，仍然是后備式一類(lèi)。(1)在線式UPS：A、輸出電壓穩(wěn)定性好 3%B、波形失真度小 THD95%B、電網(wǎng)正常時(shí)無(wú)噪音C、切換時(shí)

5、間105%10s,130%3s, 150%200ms轉(zhuǎn)旁路105%130%10min, 150%200ms轉(zhuǎn)旁路系 統(tǒng) 指 標(biāo) 切換時(shí)間在線模式與電池模式為0 ms，逆變與旁路1 ms滿載效率0.85電腦通訊接口RS232、置SNMP卡選件運(yùn)行溫度040相對(duì)濕度095% 不結(jié)露運(yùn)行高度1500m冷卻方式溫控式風(fēng)冷噪音(dB)55dB輸出方式國(guó)標(biāo)或美標(biāo)插座接線端子臺(tái)尺寸(WDH)mm140405220195455330260570717340570980主機(jī)重量(Kg)11.522233775UPS電源作用UPS是不連續(xù)電源(uninterruptible powersystem)的英文簡(jiǎn)稱,是

6、能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不連續(xù)的電源供給的重要外部設(shè)備。 UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式三大類(lèi)。UPS顧名思義，它就是一臺(tái)這樣的機(jī)器，它在電能停頓供給的時(shí)候，能保持一段供電時(shí)間，使人們有時(shí)間存盤(pán)，再沉著地關(guān)閉機(jī)器。UPS電源，分為在線式和后備式等幾種，它在機(jī)器有電工作時(shí)，就將市電交流電逆變，并儲(chǔ)存在自己的電源中，一旦停頓供電，它就能提供電源，使電腦維持一段時(shí)間的工作，保持時(shí)間可能是10分鐘、半小時(shí)等。UPS電源簡(jiǎn)介有的時(shí)候，正在寫(xiě)一段文章，或者編一個(gè)程序，或者在用畫(huà)筆畫(huà)一幅畫(huà)，突然屏幕一下子變黑了停電了。唉，里面的東西都不見(jiàn)了，白干了半天。連存盤(pán)的時(shí)機(jī)都沒(méi)有。要是搞科研的科學(xué)家也遇

7、到這種情況，損失就更大了。能不能想個(gè)方法，使電腦繼續(xù)工作，或者在市電停頓的時(shí)候，機(jī)器能在短時(shí)間保持一段時(shí)間的電，使用人們有時(shí)機(jī)把已經(jīng)干完的工作存盤(pán)，以便下一次再接著工作呢.方法一，較為困難，要買(mǎi)一臺(tái)發(fā)電機(jī)，這對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，根本上是做不到的。第二種情況，則較為容易一些，那就是買(mǎi)一臺(tái)UPS。UPS是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成局部的恒壓、恒頻的不連續(xù)電源。當(dāng)市電正常時(shí)，UPS將市電穩(wěn)壓或穩(wěn)壓、穩(wěn)頻后供負(fù)載使用，同時(shí)向機(jī)電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí)異常時(shí)，UPS立即在4-10毫秒或零中斷時(shí)間將蓄電池的電源通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換的方式向負(fù)載繼續(xù)供給電力，使負(fù)載維持正常的工作，以便保存資料并保護(hù)負(fù)載的軟硬件

8、不受損壞。從原理上來(lái)說(shuō)，UPS是一種集數(shù)字和模擬電路,自動(dòng)控制逆變器與免維護(hù)貯能裝置于一體的電力電子設(shè)備；從功能上來(lái)說(shuō)，UPS可以在市電出現(xiàn)異常時(shí),有效地凈化市電；還可以在市電突然中斷時(shí)持續(xù)一定時(shí)間給電腦等設(shè)備供電,使你能有充裕的時(shí)間應(yīng)付；從用途上來(lái)說(shuō)，隨著信息化社會(huì)的降臨，UPS廣泛地應(yīng)用于從信息采集、傳送、處理、儲(chǔ)存到應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)，其重要性是隨著信息應(yīng)用重要性的日益提高而增加的。UPS電源工作原理人們最常用的是后備式UPS，如四通HO系列與SD系列。它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS最根底也最重要的功能。雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間，逆變輸出的交流電是方波而非正弦波，但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單而

9、具有價(jià)格廉價(jià)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域。在線式UPS構(gòu)造較復(fù)雜，但性能完善，能解決所有電源問(wèn)題。如四通PS系列，其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷地輸出純潔正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問(wèn)題；由于需要較大的投資，通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中。另外四通、APC等廠商還提供在線互動(dòng)式UPS，同后備式相比擬，在線互動(dòng)式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強(qiáng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備效勞器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)；尤其四通MD系列的UPS，價(jià)格又遠(yuǎn)低于在線式，是應(yīng)該向用戶大力推薦的一種

10、更好的選擇。據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)：全部電腦故障的45%是由電源問(wèn)題引起的。在中國(guó)，大城市停電的次數(shù)平均為0.5次/月，中等城市為2次/月，小城市或村鎮(zhèn)為4次/月，電網(wǎng)存在至少九種問(wèn)題：斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動(dòng)、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾；因此從改善電源質(zhì)量的角度來(lái)說(shuō)給電腦配備一臺(tái)UPS是十分必要的。另外，精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備是不允許電力有連續(xù)的，以效勞器為核心的網(wǎng)絡(luò)中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺(tái)普通電腦，其使用三個(gè)月以后的數(shù)據(jù)文件等軟件價(jià)值就已經(jīng)超過(guò)了硬件價(jià)值，因此為防止數(shù)據(jù)喪失而配備UPS也是十分必須的。UPS電源使用規(guī)程UPS按工作原理分成后備式、在線式與

11、在線互動(dòng)式三大類(lèi)。其中,我們最常用的是后備式UPS，如四通HO系列與SD系列。它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS最根底也最重要的功能。雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間UPS電源逆變輸出的交流電是方波而非正弦波,但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單而具有價(jià)格廉價(jià),可靠性高等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域。在線式UPS構(gòu)造較復(fù)雜,但性能完善，能解決所有電源問(wèn)題。如四通PS系列，其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷地輸出純潔正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問(wèn)題；由于需要較大的投資,通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中另外四通、APC等廠商還提供在線互動(dòng)式UPS，同后備式相比擬，

12、在線互動(dòng)式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強(qiáng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備效勞器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)；尤其四通MD系列的UPS，價(jià)格又遠(yuǎn)低于在線式，是應(yīng)該向用戶大力推薦的一種更好的選擇。UPS電源使用中的幾點(diǎn)說(shuō)明：UPS電源的使用須有一套嚴(yán)格科學(xué)的作規(guī)程：(1)UPS電源的場(chǎng)所擺放應(yīng)防止直射，并留有足夠的通風(fēng)空間，同時(shí)，制止在UPS輸出端口接帶有感性的負(fù)載。(2)使用UPS電源時(shí)，應(yīng)務(wù)必遵守廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)有關(guān)規(guī)定，保證所接的火線、零線、地線符合要求，用戶不得隨意改變其相互的順序。比方，美國(guó)PULSE牌UPS電源的交流輸入接線與我國(guó)的交流電輸入

13、插座的連接方式正好相反。還有例如EAST的三相UPS需要注意相序問(wèn)題，否則會(huì)出現(xiàn)相序錯(cuò)誤報(bào)警，其他品牌也是如此。3)嚴(yán)格按照正確的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)順序進(jìn)展作，防止因負(fù)載突然加上或突然減載時(shí)，UPS電源的電壓輸出波動(dòng)大，而使UPS電源無(wú)常工作。(4)制止頻繁地關(guān)閉和開(kāi)啟UPS電源，一般要求在關(guān)閉UPS電源后，至少等待6秒鐘后才能開(kāi)啟UPS電源，否則，UPS電源可能進(jìn)入啟動(dòng)失敗的狀態(tài)，即UPS電源進(jìn)入既無(wú)市電輸出，又無(wú)逆變輸出的狀態(tài)。(5)制止超負(fù)載使用，廠家建議：UPS電源的最大啟動(dòng)負(fù)載最好控制在80%之，如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，時(shí)常會(huì)擊穿逆變?nèi)龢O管。實(shí)踐證明：對(duì)于絕大多數(shù)UPS電源而言，將其負(fù)載控制在30%60%額定輸出功率圍是最正確工作方式。(6)定