對提高UPS供電可靠性技術思考

1、-. z對提高UPS供電可靠性技術的思考唐從福 何濤 羅志勇赤天化股份赤水 564707摘要 UPS的使用已取得共識，就其重要性得以表達，但如何更進一步提高它的平安可靠性值得引起更進一步的思考，在文中提出幾套提高UPS可靠性的思路供大家同行選型時參考。關鍵詞 UPS 在線式 后備式 互動式 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各重要部門供電必不可少的設備之一。全國由于供電的緊缺失，導致大面積的拉閘限電，嚴重限制了數(shù)字化建立的步伐和質量。例如，很多工廠由于限電無法全速運轉，戶外的無線通信業(yè)務由于停電無常運行，金融信息網(wǎng)絡系統(tǒng)由于電網(wǎng)質量導致數(shù)據(jù)傳輸變慢、異常或局

2、部停業(yè)，部門信息化建立工作由于停電不得不延期等等，這一切說明電力系統(tǒng)的供電質量和可靠性對于數(shù)字化建立起到至關重要的作用。 因此，系統(tǒng)工程師在做數(shù)字化系統(tǒng)設計時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量的不連續(xù)電源UPS。UPS在電網(wǎng)正常時能夠給各類信息化設備提供高質量的交流電源，在電網(wǎng)異常時能夠將后備電池組的直流能量轉化為穩(wěn)定的交流電源供給負載設備使用，并且在電網(wǎng)掉電過程中可以保證輸出沒有連續(xù)，確保信息設備的平安運行。大量的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)和理論分析也說明，引進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、等電力干擾對信息設備的危害，保證信息網(wǎng)絡時刻平安運行。我公司UPS承載著對合成、尿素DCS裝置及現(xiàn)場局部重要儀表的供電重任，它的任何閃失，均會對生產(chǎn)造成極大的損失，其重要性不可替代?？梢?，為了保證數(shù)字化建立的順利進展，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的相關根本知識，然后就幾種提高UPS供電可靠性的系統(tǒng)技術方案，謹供系統(tǒng)工程師做電源方案設計時參考。一、不連續(xù)電源UPS的相關知識1UPS具有以下功能：電網(wǎng)電壓正常時，除了輸出純潔、穩(wěn)定且連續(xù)不連續(xù)的交流電源外，還可以對電池進展充電，儲存后備能量。在電網(wǎng)異常時(欠壓、過壓、掉電、干擾等)利用電池組的

4、能量對用電設備提供不連續(xù)的交流輸出，不連續(xù)一般指輸出電壓波形為零的時間不大于10ms。因而，UPS可以保證計算機等信息設備即使是在惡劣的電網(wǎng)條件下也能平安正常運行。-. z陷落圖1、交流電網(wǎng)電壓陷落過壓 正常值圖2、交流電網(wǎng)過壓斷電圖3、交流電網(wǎng)斷電圖4、交流電網(wǎng)雜訊-. z2UPS的分類及主要特點 從UPS技術特點來看，UPS的分類一般以輸出逆變器工作方式來區(qū)分，通?？煞譃楹髠涫健⒃诰€式兩大類型。近年來也有將后備式電源中的一個特例獨立出來，稱之為在線互動式，但嚴格來說，仍然是后備式一類。(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)正常時無噪音C、切換時

5、間105%10s,130%3s, 150%200ms轉旁路105%130%10min, 150%200ms轉旁路系 統(tǒng) 指 標 切換時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卡選件運行溫度040相對濕度095% 不結露運行高度1500m冷卻方式溫控式風冷噪音(dB)55dB輸出方式國標或美標插座接線端子臺尺寸(WDH)mm140405220195455330260570717340570980主機重量(Kg)11.522233775UPS電源作用UPS是不連續(xù)電源(uninterruptible powersystem)的英文簡稱,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備。 UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。UPS顧名思義，它就是一臺這樣的機器，它在電能停頓供給的時候，能保持一段供電時間，使人們有時間存盤，再沉著地關閉機器。UPS電源，分為在線式和后備式等幾種，它在機器有電工作時，就將市電交流電逆變，并儲存在自己的電源中，一旦停頓供電，它就能提供電源，使電腦維持一段時間的工作，保持時間可能是10分鐘、半小時等。UPS電源簡介有的時候，正在寫一段文章，或者編一個程序，或者在用畫筆畫一幅畫，突然屏幕一下子變黑了停電了。唉，里面的東西都不見了，白干了半天。連存盤的時機都沒有。要是搞科研的科學家也遇

7、到這種情況，損失就更大了。能不能想個方法，使電腦繼續(xù)工作，或者在市電停頓的時候，機器能在短時間保持一段時間的電，使用人們有時機把已經(jīng)干完的工作存盤，以便下一次再接著工作呢.方法一，較為困難，要買一臺發(fā)電機，這對于一般用戶來說，根本上是做不到的。第二種情況，則較為容易一些，那就是買一臺UPS。UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成局部的恒壓、恒頻的不連續(xù)電源。當市電正常時，UPS將市電穩(wěn)壓或穩(wěn)壓、穩(wěn)頻后供負載使用，同時向機電池充電；當市電中斷時異常時，UPS立即在4-10毫秒或零中斷時間將蓄電池的電源通過逆變轉換的方式向負載繼續(xù)供給電力，使負載維持正常的工作，以便保存資料并保護負載的軟硬件

8、不受損壞。從原理上來說，UPS是一種集數(shù)字和模擬電路,自動控制逆變器與免維護貯能裝置于一體的電力電子設備；從功能上來說，UPS可以在市電出現(xiàn)異常時,有效地凈化市電；還可以在市電突然中斷時持續(xù)一定時間給電腦等設備供電,使你能有充裕的時間應付；從用途上來說，隨著信息化社會的降臨，UPS廣泛地應用于從信息采集、傳送、處理、儲存到應用的各個環(huán)節(jié)，其重要性是隨著信息應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。它具備了自動穩(wěn)壓、斷電保護等UPS最根底也最重要的功能。雖然一般有10ms左右的轉換時間，逆變輸出的交流電是方波而非正弦波，但由于構造簡單而

9、具有價格廉價，可靠性高等優(yōu)點，因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。在線式UPS構造較復雜，但性能完善，能解決所有電源問題。如四通PS系列，其顯著特點是能夠持續(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題；由于需要較大的投資，通常應用在關鍵設備與網(wǎng)絡中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中。另外四通、APC等廠商還提供在線互動式UPS，同后備式相比擬，在線互動式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉換時間小于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)絡設備，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，價格又遠低于在線式，是應該向用戶大力推薦的一種

10、更好的選擇。據(jù)IDC統(tǒng)計：全部電腦故障的45%是由電源問題引起的。在中國，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)存在至少九種問題：斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾；因此從改善電源質量的角度來說給電腦配備一臺UPS是十分必要的。另外，精細的網(wǎng)絡設備和通信設備是不允許電力有連續(xù)的，以效勞器為核心的網(wǎng)絡中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺普通電腦，其使用三個月以后的數(shù)據(jù)文件等軟件價值就已經(jīng)超過了硬件價值，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、在線互動式三大類。其中,我們最常用的是后備式UPS，如四通HO系列與SD系列。它具備了自動穩(wěn)壓、斷電保護等UPS最根底也最重要的功能。雖然一般有10ms左右的轉換時間UPS電源逆變輸出的交流電是方波而非正弦波,但由于構造簡單而具有價格廉價,可靠性高等優(yōu)點,因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。在線式UPS構造較復雜,但性能完善，能解決所有電源問題。如四通PS系列，其顯著特點是能夠持續(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題；由于需要較大的投資,通常應用在關鍵設備與網(wǎng)絡中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中另外四通、APC等廠商還提供在線互動式UPS，同后備式相比擬，

12、在線互動式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉換時間小于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)絡設備，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，價格又遠低于在線式，是應該向用戶大力推薦的一種更好的選擇。UPS電源使用中的幾點說明：UPS電源的使用須有一套嚴格科學的作規(guī)程：(1)UPS電源的場所擺放應防止直射，并留有足夠的通風空間，同時，制止在UPS輸出端口接帶有感性的負載。(2)使用UPS電源時，應務必遵守廠家的產(chǎn)品說明書有關規(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PULSE牌UPS電源的交流輸入接線與我國的交流電輸入

13、插座的連接方式正好相反。還有例如EAST的三相UPS需要注意相序問題，否則會出現(xiàn)相序錯誤報警，其他品牌也是如此。3)嚴格按照正確的開機、關機順序進展作，防止因負載突然加上或突然減載時，UPS電源的電壓輸出波動大，而使UPS電源無常工作。(4)制止頻繁地關閉和開啟UPS電源，一般要求在關閉UPS電源后，至少等待6秒鐘后才能開啟UPS電源，否則，UPS電源可能進入啟動失敗的狀態(tài)，即UPS電源進入既無市電輸出，又無逆變輸出的狀態(tài)。(5)制止超負載使用，廠家建議：UPS電源的最大啟動負載最好控制在80%之，如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，時常會擊穿逆變?nèi)龢O管。實踐證明：對于絕大多數(shù)UPS電源而言，將其負載控制在30%60%額定輸出功率圍是最正確工作方式。(6)定