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UPS電源電氣測試技術(shù)與性能分析研究

2015-03-26 04:42:16侯玉芬
電子測試 2015年13期
關(guān)鍵詞:市電電氣電源

侯玉芬

(國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局五六四臺,102434)

0 前言

隨著社會的發(fā)展,人們對供電質(zhì)量的要求越來越高,這就要求在供電的過程中,擁有無中斷時間且抗干擾能力強的供電電源,UPS電源正是這種電源,供電系統(tǒng)應(yīng)用了UPS電源之后,系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性得到了顯著的增強,而且當(dāng)市電發(fā)生異常時,UPS電源可以提供無中斷時間的交流電,從而很好地滿足用戶的需求,通過對UPS電源電氣測試技術(shù)和性能的分析研究,將會為UPS電源地電氣測試系統(tǒng)的研究提供理論依據(jù)。

1 UPS電源電氣測試技術(shù)存在的問題

1.1 先進(jìn)UPS電源測試儀器的缺乏

隨著UPS電源的廣泛應(yīng)用,生產(chǎn)UPS電源的廠家越來越多,從而使UPS電源的型號增加,不同型號的UPS電源具有不同的要求,在對UPS電源進(jìn)行電氣測試時,現(xiàn)有的測試儀器只能測試一般類型的UPS電源,對于其他新型的UPS電源無法進(jìn)行測試,如果依靠引進(jìn)測試儀器來進(jìn)行測試,那么將會增加企業(yè)的測試成本,因此,先進(jìn)測試儀器的缺乏阻礙了UPS電源測試技術(shù)的發(fā)展。

1.2 UPS電源電氣測試過程中難以實現(xiàn)全自動控制

在進(jìn)行電氣測試時,需要的數(shù)據(jù)比較多,而且測試參數(shù)還需要滿足一定的條件,如果UPS電源正處于運行的狀態(tài)時,或者當(dāng)測試儀器發(fā)生故障時,檢測出來的參數(shù)就會非常容易出現(xiàn)錯誤,進(jìn)而影響電氣測試的結(jié)果。電氣測試中通過全自動控制,測試結(jié)果的準(zhǔn)確性將會得到很大的提升,不過由于上述問題的存在,導(dǎo)致全自動控制實現(xiàn)起來非常的困難。

1.3 電氣測試周期長

當(dāng)前,生產(chǎn)廠家在開展UPS電源的電氣測試時,主要的方法還是人工測試,而且測試的主要方面也不全面,主要是電壓測試、整流逆變測試等。同時,在對電池監(jiān)測功能進(jìn)行測試時,只是檢測了內(nèi)部蓄電池的電量,對于UPS電源的運行條件,并未充分的考慮。另外,在利用人工進(jìn)行測試時,會受到多種因素的干擾,導(dǎo)致精確度降低,而且測試所需花費的時間比較長,對企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益影響都比較大。

1.4 綜合分析算法理論上的缺陷

在電氣測試工作中,數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值之間的比較和整體分析工作也十分重要。通過電氣測試工作得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)和參數(shù)之后,需要將單個的測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)比較,同時,還要分析整體數(shù)據(jù),但是在實際的工作中,整體數(shù)據(jù)分析工作缺乏,從而導(dǎo)致錯誤的存在。

1.5 認(rèn)識上的偏差

隨著UPS電源生產(chǎn)廠商的逐漸增多,其在市場上的競爭越來越激烈,有些企業(yè)為了獲得較大的市場占有量,就將電氣測試工作簡化,也就是說,在進(jìn)行電氣測試時,只測試幾個重要的數(shù)據(jù),簡單的對比之后,就推向市場,導(dǎo)致UPS電源存在問題,影響供電質(zhì)量。

2 UPS電源電氣測試系統(tǒng)的設(shè)計方法

2.1 系統(tǒng)功能要求

UPS電源具有一定的電氣性能,為了檢驗其是否合格,就采用了UPS電源電氣測試系統(tǒng),通過系統(tǒng)的檢測,將不合格的UPS電源淘汰,從而保證了UPS電源的質(zhì)量,避免了用戶的損失。根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定,UPS電源在出廠之前一定要進(jìn)行全面的電氣測試,以保證其電氣性能,由此產(chǎn)生了電氣測試系統(tǒng)。在利用UPS電源電氣測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測時,電氣性能的各種參數(shù)都可以準(zhǔn)確的檢測,進(jìn)而判定參數(shù)是否合格。在進(jìn)行判定時,將數(shù)據(jù)傳輸至S7-1200中,經(jīng)過相應(yīng)的分析、處理以及與標(biāo)準(zhǔn)值的比較之后,將結(jié)果顯示在工控機(jī)監(jiān)控界面上。在進(jìn)行分析的過程中,算法有兩種,一種是層次分析法,一種是關(guān)聯(lián)度分析法,通過兩種算法的結(jié)合,判斷出UPS電壓的電氣性能是否合格。基于此,在設(shè)計UPS電源電氣測試系統(tǒng)時,需要滿足五個方面的功能要求,一是能夠進(jìn)行多種操作,二是顯示測試到的電壓、溫度等,三是對開關(guān)的動作、延時等利用制定好的檢測方法進(jìn)行控制,四是對檢測的過程監(jiān)控,五是進(jìn)行綜合分析,并對電氣性能的合格性進(jìn)行判定。

2.2 硬件方案設(shè)計

在進(jìn)行硬件設(shè)計時,需要完成兩個部分的設(shè)計,一是測試現(xiàn)場,此部分的中心為S7-1200,主要的功能是采集和處理,并對各種參數(shù)進(jìn)行分析;二是工控機(jī)監(jiān)控,在這部分中,包含兩個軟件,一是S7-1200編程軟件,一是動態(tài)王組態(tài)軟件,這兩個軟件組成了整個系統(tǒng)的中心,編程軟件與動態(tài)王和工控機(jī)進(jìn)行通信,選擇的方式為工業(yè)以太網(wǎng)。在UPS電源電測測試測通的硬件系統(tǒng)中,主要包含以下幾種模塊:數(shù)字量輸入模塊,主要的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動、停止、I/O輸入信號等;數(shù)字量輸出模塊,主要的功能的將最終的分析結(jié)果顯示出來;模擬量輸入模塊,主要的功能是采集多點值數(shù)據(jù)。

2.3 軟件方案設(shè)計

軟件方案設(shè)計主要包含三個方面:第一,在PLC軟件中設(shè)計編寫程序,在進(jìn)行編程時,所采用的軟件為STEP7 Basic V10.5軟件,設(shè)計的內(nèi)容包含硬件組態(tài)、符號編輯、地址分配,同時根據(jù)設(shè)計的要求,還需要完成順序控制模擬量的采集程序編寫,此外,在UPS電源的電氣性能綜合分析也是在此步驟中完成;第二,監(jiān)控組態(tài)界面的繪制,在進(jìn)行此部分的設(shè)計時,需要用到組態(tài)王組網(wǎng)軟件,利用該軟件設(shè)計出來的界面會具有較高的實時性,從而提升測試的精確度;第三,與數(shù)據(jù)庫連接,數(shù)據(jù)庫建立其完善的連接之后,就可以將重要的測試數(shù)據(jù)存儲起來,比如輸出電壓、輸入電壓等,這樣一來,當(dāng)以后需要使用數(shù)據(jù)時,只需通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢即可。

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3.1 數(shù)據(jù)理論要求

在對UPS電源進(jìn)行電氣測試時,測試的內(nèi)容主要包括市電空在輸出電壓、直流開機(jī)輸出電壓、市電帶載輸出電壓等。當(dāng)市電正常運行時,供電由市電來進(jìn)行,當(dāng)市電出現(xiàn)異常時,供電由UPS電源來完成,基于此,理想的輸出電壓值為220V,但是在進(jìn)行電氣測試時,會受到多種因素的影響,因此,將輸出電壓的值設(shè)定在220±2%。在輸出電壓中,包含的內(nèi)容比較多,每種都具備不同的電壓負(fù)載,在設(shè)計數(shù)據(jù)理論要求時,要根據(jù)實際的情況來進(jìn)行確定。

3.2 綜合性能分析算法的選取

通過相關(guān)的資料可以發(fā)現(xiàn),在對UPS電源進(jìn)行電氣測試時,數(shù)據(jù)的分析都是逐個進(jìn)行對比,最后在根據(jù)主觀上的判斷來確定電氣性能的優(yōu)劣,這種方法存在很大的缺陷,對最終分析的精確度有著很大的影響?;诖?,本文在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時,采取綜合性能分析算法,在綜合評價方法中,包含多種分析方法,比如層次分析法、主成分分析法、關(guān)聯(lián)度分析法等,這些方法各自具備各自的優(yōu)點,將其科學(xué)的組合在一起,從分的發(fā)揮綜合分析方法的最優(yōu)效果,進(jìn)而保證分析結(jié)果具有較高的精確度,最終正確的判定UPS電源的電氣性能,決定其是否投入到市場中。

3.3 電氣測試數(shù)據(jù)權(quán)重的確定

在UPS電源電氣測試系統(tǒng)中,不同的評價指標(biāo)具備不同的作用,每個指標(biāo)都不能缺少,但是并不是所有的評價指標(biāo)在系統(tǒng)中所占據(jù)的比重都是相同的,因此,要合理確定各個評價指標(biāo)在系統(tǒng)中的權(quán)重,進(jìn)而實現(xiàn)綜合的評價。在進(jìn)行數(shù)據(jù)權(quán)重的確定時,運用層次分析法,通過三個步驟來進(jìn)行:第一,構(gòu)建層次分析結(jié)構(gòu),層次分析結(jié)構(gòu)包含著若干層,其中比較重要的有四個,分別為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層以及方案層;第二,構(gòu)造判斷矩陣,在每一個層次中,都包含著多個指標(biāo),要對其重要性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)對比,并利用具體的數(shù)值表示出來;第三,權(quán)值的計算方法,在判斷矩陣中,得出了各個指標(biāo)的數(shù)值,在本部分中,通過相應(yīng)的公式對數(shù)值進(jìn)行量化出來,最終確定數(shù)據(jù)的權(quán)重。

3.4 UPS電源電氣性能的綜合評價

在對UPS電源電源電氣性能進(jìn)行綜合評價時,選擇的方法為關(guān)聯(lián)度分析法,通過此種方法的運用,將各因素與理想數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)度準(zhǔn)確的評價出來,實際上,關(guān)聯(lián)分析法就是分析關(guān)聯(lián)系數(shù)。在方案與參考數(shù)列之間,會具有一定的關(guān)系系數(shù),而這就是第一個要進(jìn)行分析的關(guān)聯(lián)系數(shù),分析完成之后,通過公式,得出相應(yīng)的關(guān)聯(lián)度。對于關(guān)聯(lián)度的數(shù)值,越趨近于1,則說明方案越好,同時數(shù)據(jù)越理想,UPS電源所具備的電氣性能就越好。

4 結(jié)論

通過電氣測試系統(tǒng)的設(shè)計與UPS電源性能的分析,有效的保證了UPS電源的質(zhì)量,這樣一來,當(dāng)市電出現(xiàn)異常時,UPS電源具備非常好的無中斷時間,同時供電的質(zhì)量和效率也比較高。不過目前的UPS電源電氣測試系統(tǒng)還發(fā)展的不完善,需要進(jìn)一步加大研究的力度,以便于更好的應(yīng)用于市電供電中,保證供電的質(zhì)量及可靠性。

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