徐鐵紅

摘 要：隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信技術(shù)在電力行業(yè)中發(fā)揮著日益重要的作用，已經(jīng)成為了我國電廠、變電站及各級電力公司必不可少的一項設(shè)備，因而為通信設(shè)備提供電源的供電系統(tǒng)就成為了社會上所關(guān)注的重點。UPS電源作為電力調(diào)度中心的重中之重，在功率、容量、功能及可靠性上都得到了較大的完善，該文主要通過分析以往調(diào)查研究資料對UPS電源的現(xiàn)狀和發(fā)展提出相關(guān)的意見和建議。

關(guān)鍵詞：UPS電源 電力調(diào)度 可靠性分析

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0048-02

電力調(diào)度中心系統(tǒng)設(shè)備一般包括通信系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、調(diào)度MIS系統(tǒng)及應(yīng)急照明系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不僅取決于系統(tǒng)自身的好壞，同時也與UPS電源的供電能力有關(guān)。就目前而言，我國的電力調(diào)度一般采用大型UPS集中供電模式，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，所引發(fā)的后果就會影響到整個調(diào)度公司。因此，UPS電源系統(tǒng)的可靠性應(yīng)該得到電力行業(yè)的足夠重視，接下來就對UPS電源的應(yīng)用和發(fā)展進行分析與探討。

1 UPS電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

UPS電源系統(tǒng)的主設(shè)備主要包括主電路、控制電路及輔助電路，其中主電路的主要組成部件為整流器、逆變器及靜態(tài)旁路三部分，負責為用戶提供電能變換、隔離及傳輸服務(wù)；控制電路主要是控制主電路的部件正常運行，其主要組成部件為一系列控制板；輔助電路的主要組成部分為內(nèi)部控制電源、內(nèi)部風扇等易損壞部件。

根據(jù)調(diào)查研究，人們對于電力調(diào)度的可靠性和穩(wěn)定性越來越高，20世紀末期21世紀初期華東地區(qū)的調(diào)度中心使用的UPS電源都為50kva以上，典型的大力供電，而且為了保證各大企業(yè)的運行幾乎全部使用的雙機冗余設(shè)備，而且儲蓄了大量的后備電池。隨著新技術(shù)的不斷產(chǎn)生與推進，大型UPS電源在功能和性能上都有了很大程度的提高，但是在實際應(yīng)用方面仍然有些許漏洞，主要表現(xiàn)在缺乏合理的設(shè)計和運行效率低下等幾個方面。

2 影響UPS電源系統(tǒng)的因素

2.1 主電路

前面講到，主電路主要包括整流器、逆變器和靜態(tài)旁路三個部件，因而主電路對UPS電源系統(tǒng)的影響也將從這三部分入手，下面展開具體闡述。

2.1.1 整流器

又被稱之為輸入端，主要是將普通交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源，在為后端的逆變器提供電源的同時對蓄電池進行充電操作。由于整流器是處于和外界電網(wǎng)相連接的輸入端位置，因而有著較為完善的保護功能。因而在大型調(diào)度中心不僅要求配電室有避雷針，要求UPS本身也要配置有防雷部件，需要在整流器的輸入和輸出端配置LC濾波器，以此來消除來自外界的電壓及電流來保證整流器的安全。

2.1.2 逆變器

又被稱之為輸出端，主要是講來自整流器輸出或是電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，向客戶提供凈化后的交流電源。作為UPS內(nèi)部最為關(guān)鍵的部件之一，其可靠性與電流沖擊息息相關(guān)。要求在UPS的輸出端配置大電感的部件以此來抵消可能出現(xiàn)的大電流沖擊，同時UPS供電系統(tǒng)也應(yīng)該在切換的時候設(shè)置自動提升電壓的功能。這項措施的原理是使得UPS在切換時盡量讓輸出電壓接近旁路輸入電壓，從而在一定程度上減少沖擊電流。

2.1.3 靜態(tài)旁路

又被稱之為應(yīng)急通路，主要部件是三相雙向晶閘管開關(guān)。之所以稱之為旁路是因為其工作原理為將電能不經(jīng)過任何轉(zhuǎn)化直接傳遞給負載的通路，所以相關(guān)人員為了保證負載的安全性在旁路上配置有專門的隔離變壓器，以此來緩沖來自外界電網(wǎng)和后續(xù)負載的電流沖擊。我國機房的零地電壓國家標準為小魚1V，然而由于電網(wǎng)三相負載的不對程序和非線性負載的范圍之廣等諸多因素，往往導致零地電壓經(jīng)常大于等于3V，這在一定程度上嚴重影響了用戶計算機負載的安全性。因而在旁路安裝隔離電壓裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)UPS電源輸入零地與輸出零地的徹底隔離，保證機器運作的可靠性。

2.2 控制電路

控制電路是整個UPS電源的核心組織，其主要工作原理是通過傳感器檢測UPS的輸入輸出控制參數(shù)及環(huán)境參數(shù)，輔以內(nèi)部的綜合處理來達到調(diào)控主電路部件的工作。但是在實際操作中，由于控制電路中的零部件都具有極高的敏感性，因而成為了UPS內(nèi)部最為薄弱和故障率最高的一個組成部分，也成為了人們關(guān)注的焦點問題?，F(xiàn)代企業(yè)所應(yīng)用的集成化是也高電子電路可靠性的重要途徑，集成度的程度已經(jīng)成為人們評定一個設(shè)備可靠性的硬性指標；控制板之間的連接方式也影響著UPS電源的運作，控制板之間的連接關(guān)系越少，其互相之間的依存關(guān)系便會越來越簡單，因而出錯率就會少很多，當前應(yīng)用較為廣泛的網(wǎng)絡(luò)化連接就極大的提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外半數(shù)字半模擬控制的供電系統(tǒng)也存在著一定的風險，因為之前傳統(tǒng)的模擬控制中的所有參數(shù)都是通過電腦經(jīng)串口輸入的，而現(xiàn)在所采用的某些參數(shù)卻仍然需要用電位器來設(shè)定，這也是不容忽視的一個問題之一。

2.3 輔助電路

這里的輔助系統(tǒng)最主要的就是控制電源和散熱風扇，所說的控制電源的故障的工作原理就是將內(nèi)部控制電路變成斷電狀態(tài)，而風扇的主要作用是保證內(nèi)部控制電路和控制電路的部件不因過溫而關(guān)機。其主要存在的問題如下：輔助電源主要是向各個控制面板提供低壓直流電源，一旦出現(xiàn)故障整個控制電路都會停止工作甚至供電系統(tǒng)都不會轉(zhuǎn)旁路；其次UPS電源是作為一種但能轉(zhuǎn)換設(shè)備期間會產(chǎn)生大量的熱能，而眾所周知電子元件的工作穩(wěn)定性一般與環(huán)境溫度有著密切關(guān)系，因而風扇的轉(zhuǎn)速問題也是影響供電系統(tǒng)工作的一個重要原因，因而工作人員一定要注意在風扇的設(shè)計上采用冗余方式并做到及時進行查漏更換。

3 UPS電源的優(yōu)化措施

當前我國的UPS電源已經(jīng)處于不斷的優(yōu)化和完善之中，但是正如上述所言，在實際操作中仍然存在著部分問題亟待解決，下面將針對故障率最高的幾個問題提出有效的改進措施。

3.1 進線電源的切換

應(yīng)用最為廣泛的是大中型UPS電源，同小型的UPS電源相比，前者幾乎都采用了交流三相供電，要求至少具有兩條電源點不聽且相互獨立的電源線，一條為主一條為輔，正常運行時主電源線提供電能，輔助電源處于備用狀態(tài)。在主供電器失電或是失壓的情況下主要有兩種切換途徑。

上圖是第一種切換方式，一開始主供電源正常運作接觸器CJ1閉合而CJ2處于斷開狀態(tài)，當主供電源斷電時二者的狀態(tài)又會瞬間置換過來，此時UPS電源就會進入輔助電源供電狀態(tài)。這是比較普遍的一種切換方式，其主要優(yōu)點是線路可以自行進行切換不需要人工的協(xié)調(diào)，可以在一定程度上減少工作量。

以上是第二種切換方式，只能通過控制QA1和QA3實現(xiàn)手動切換。主要工作原理為當摁下某一按鈕時其相對應(yīng)的另一條回路就會被禁止，當主供電源失電或失壓時，該方式無法進行自動切換，此時UPS電源會轉(zhuǎn)化為蓄電池供電，有點在于其不會造成計算機系統(tǒng)停電。這里需要注意的一點是，UPS電源的蓄電池通常處于浮充狀態(tài)，適當?shù)淖屝铍姵胤乓徊糠蛛娔軐τ谛铍姵氐谋ｐB(yǎng)而言還是有一定好處的，因而建議在此情況下可以先對蓄電池進行放點操作，等到釋放出適量的電能再由工作人員手動將其切換。

3.2 電源主機與蓄電池的連接

蓄電池是UPS電源的重要組成部分，在當今應(yīng)用范圍最為廣泛的大型UPS電源中，蓄電池的容量是個十分關(guān)鍵的問題。蓄電池的造價幾乎超過UPS電源主機的造價，因而提高設(shè)備的利用率是設(shè)計中理應(yīng)注意到的關(guān)鍵問題。在實際操作中可以采用兩臺UPS電源共用一套蓄電池的做法，當市電斷電時，蓄電池可以同時向兩臺計算機系統(tǒng)供電，此時即使其中一臺電源主機處于檢修狀態(tài)，蓄電池中所儲存的能量依然可以通過另一條電源主機對外供電，很大的程度上避免了電能的浪費而且能夠保證計算機系統(tǒng)運行的持續(xù)性。影響UPS容量的主要有功率因數(shù)、動態(tài)穩(wěn)定系數(shù)、直流電壓下降系數(shù)、溫度補償系數(shù)及設(shè)備老化設(shè)計裕度系數(shù)等五個因素，其中必要的裕度系數(shù)比較重要，在提高UPS容量的時候要盡可能的留有必要的裕度系數(shù)。

3 結(jié)語

電力調(diào)度中心UPS電源的可靠性和安全性對于電力調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備的正常運行具有至關(guān)重要的作用，UPS電源的可靠性需要相關(guān)技術(shù)人員對UPS電源的系統(tǒng)部件、設(shè)計原理、運作方式及制作工藝等具有一定程度的了解，對能夠影響到電源可靠性的因素進行深入的分析探討才能做出有針對性的優(yōu)化措施，通過認真分析和優(yōu)化設(shè)計使得UPS電源處于良好的工作狀態(tài)。

參考文獻

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