【正文】 意圖 優(yōu)點(diǎn) : (1)安裝簡(jiǎn)單 ,無(wú)需調(diào)試 ,不增加額外電路 ,因而可靠性高 ,不增加購(gòu)置成本。 (2)只有單臺(tái) UPS供電 ,因而逆變效率高 ,節(jié)約能源 (備機(jī)是空載運(yùn)行 ,消耗功率很小 )。 (3)對(duì) UPS要求不高。 缺點(diǎn) : (1)在主用機(jī)的靜態(tài)旁路故障時(shí) ,將可能中斷整個(gè)系統(tǒng)對(duì)負(fù)載 的供電 ,備份失效。 (2)備機(jī)長(zhǎng)期空載 ,不易發(fā)現(xiàn)故障。 (3)備機(jī)的蓄電池將長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài) ,電池?zé)o法放電 ,影響電池壽命。 (4)當(dāng)切換時(shí)備機(jī)從空載轉(zhuǎn)至滿載運(yùn)行 ,整流器及逆變器將受到大電流沖擊而較易損壞。 (5)利用率低。 9 9 并聯(lián)連接 IPM BP255 UPS 和臺(tái)達(dá) GESNT100k UPS 其功率和生產(chǎn)廠家不同 ,不支持一般的并聯(lián)功能 ,必須在兩臺(tái) UPS輸出端加一個(gè)并聯(lián)柜才能實(shí)現(xiàn)并聯(lián) (見圖 4)。正常工作狀態(tài)下主機(jī)為臺(tái)達(dá) UPS,當(dāng)主用 UPS發(fā)生故障時(shí) ,由并聯(lián)柜自動(dòng)轉(zhuǎn)到備用 UPS上 ,由 IPM BP225 UPS帶全部負(fù)載。但此種方案成本太高 ,一個(gè)并聯(lián)柜的價(jià)格為幾十萬(wàn)元 ,實(shí)用性不強(qiáng)。 圖 4 兩臺(tái)不同型號(hào) UPS并聯(lián)方案示意圖 優(yōu)點(diǎn) : (1)可 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換 ,可靠性較高。 (2)安裝方便。 缺點(diǎn) : (1)增加額外電路 ,增加購(gòu)置成本。 (2)并聯(lián)柜故障時(shí) ,備份失效。 (3)當(dāng)備用的 IPM UPS 淘汰不用時(shí) , 并聯(lián)柜將閑置。 分別帶負(fù)載連接方案 兩臺(tái) UPS分別帶負(fù)載 ,當(dāng)一臺(tái) UPS發(fā)生故障 ,通過(guò)轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)在不間斷供電的情況下帶全部負(fù)載。 分別帶負(fù)載連接方案如圖 5所示 ,兩臺(tái) UPS主路、旁路均接在同一個(gè)母排上 ,這樣它們的輸入電壓的相位和幅度均一致。以 IPM BP225 UPS 主用 ,轉(zhuǎn)換成臺(tái)達(dá) UPS滿載運(yùn)行為例 ,簡(jiǎn)單敘述轉(zhuǎn)換過(guò)程 :此時(shí) S S K K2閉合 ,S2斷開。首先將 IPM BP225 UPS 轉(zhuǎn)為維護(hù)旁 10 10 路工作 ,然后將臺(tái)達(dá) UPS也轉(zhuǎn)為維護(hù)旁路工作 ,閉合 S2,斷開 S1,此時(shí)臺(tái)達(dá) UPS維護(hù)旁路 (市電 )滿載運(yùn)行 ,將臺(tái)達(dá) UPS轉(zhuǎn)為主路工作 ,轉(zhuǎn)換完成。 圖 5 分帶負(fù)載方案示意圖 此種連接方案不必增加新的設(shè)備 ,只需將配電柜簡(jiǎn)單改造就能完成。在臺(tái)達(dá) UPS安裝完畢后還可以讓其不帶負(fù)載運(yùn)行一段時(shí)間 ,以測(cè)試其工作性能。 優(yōu)點(diǎn) : (1)對(duì) UPS無(wú)要求 ,安裝簡(jiǎn)單 ,無(wú)需調(diào)試 ,不增加額外電路 ,不增加購(gòu)置成本。 (2)可以實(shí)現(xiàn)增容的要求。 (3)可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái) UPS帶滿載 ,另一臺(tái)停機(jī) ,便于維護(hù)。 (4)兩臺(tái) UPS分擔(dān)負(fù)載 ,利用率高。 缺點(diǎn) : (1)當(dāng)一臺(tái) UPS發(fā)生故障時(shí) ,另一臺(tái) UPS不能自動(dòng)投入 ,必須通過(guò) 手動(dòng)切換 ,因而可靠性較低。 (2)切換時(shí)需人工操作 ,對(duì)操作人員的水平要求較高。 通過(guò)上述分析和我單位配電結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況 ,采用第一種技術(shù)方案 ,組成串聯(lián)系統(tǒng) ,這樣施工簡(jiǎn)單且不用增加購(gòu)置成本。在 IPM BP225 UPS 淘汰后可再購(gòu)買一臺(tái)新的臺(tái)達(dá)(GESNT100k)UPS,組成并聯(lián)系統(tǒng) ,使我站 UPS系統(tǒng)更加安全可靠。 @ 淺談 UPS和 EPS的區(qū)別 11 11 EPS應(yīng)急電源 [2]是根據(jù)消防設(shè)施、應(yīng)急照明、事故照明等一級(jí)負(fù)荷供電設(shè)備需要而組成的電源設(shè)備。產(chǎn)品由互投裝置、自動(dòng)充電機(jī)、逆變電源及蓄電池組等組成。在交流電網(wǎng)正常時(shí)經(jīng)過(guò)互投裝置給重要負(fù)載供電。當(dāng)交流電網(wǎng)斷電后，互投裝置將會(huì)立即投切至逆變電源供電。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)，應(yīng)急電源 [1]又將恢復(fù)為電網(wǎng)供電。 應(yīng)急電源在停電時(shí)，能在不同場(chǎng)合為各種用電設(shè)備供電。它適用范圍廣、負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便、效率高。采用集中供電的應(yīng)急電源可克服其他供電方式的諸多缺點(diǎn)。減少不必要的電能浪費(fèi)。在應(yīng)急事故、照明等用電場(chǎng)所，它與轉(zhuǎn)換效率較低且長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的 UPS不間斷電源相比較，具有更高的性能價(jià)格比。 EPS應(yīng)急電源主要用于建筑物發(fā)生火情或其他緊急情況下為應(yīng)急照明等各種燈具（含單進(jìn) 單出型金屬鹵素?zé)?、鈉燈）提供集中供電的應(yīng)急電源裝置。 EPS與 UPS的差別 （ 1）我國(guó) EPS的發(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時(shí)，為確保電力保障和消防聯(lián)動(dòng)的需要，它能即時(shí)提供逃生照明和消防應(yīng)急，保護(hù)用戶生命或身體免受傷害，其產(chǎn)品技術(shù)要求受公安部消防認(rèn)證監(jiān)督，并接受安裝現(xiàn)場(chǎng)消防驗(yàn)收。而 UPS只是用來(lái)保護(hù)用戶設(shè)備或業(yè)務(wù)免受經(jīng)濟(jì)損失，其產(chǎn)品技術(shù)要求受信息產(chǎn)業(yè)部認(rèn)證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同，因而具有不同的價(jià)值觀。 （ 2） EPS和 UPS均能提供兩路選擇輸出供電， UPS為保證供電優(yōu)質(zhì)，是選擇逆變優(yōu)先；而 EPS是為 保證節(jié)能，是選擇市電優(yōu)先。當(dāng)然兩者在整流 /充電器和逆變器的設(shè)計(jì)指標(biāo)上是有差異的。 （ 3） UPS由于是在線式使用，出現(xiàn)故障可以及時(shí)報(bào)警，并有市電作后備保障，使用者能及時(shí)掌握故障并排除故障，不會(huì)對(duì)事故造成更大的損失。而 EPS是離線式使用，是最后一道供電保障，因而其可靠性設(shè)計(jì)要求更高，不能簡(jiǎn)單理解為后備式 UPS，否則就把 EPS的重要性一筆勾銷了。如果 EPS在市電故障時(shí)，不能通過(guò)蓄電池應(yīng)急供電，則 EPS如同虛設(shè)，造成的后果將不堪設(shè)想。 （ 4） UPS供電對(duì)象是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，負(fù)載性質(zhì)（輸入功率因數(shù)）差別不大 ，所以國(guó)標(biāo)規(guī)定 UPS輸出功因?yàn)?。而 EPS供電對(duì)象則是電力保障及消防安全，負(fù)載性質(zhì)為感性、 12 12 容性及整流式非線性負(fù)載兼而有之，其輸出功率因數(shù)就不能設(shè)定為 （ EPS國(guó)標(biāo)將規(guī)定其數(shù)值），而且有些負(fù)載是停市電后才投入工作的，因而要求 EPS能提供很大的沖擊電流，EPS需要輸出動(dòng)態(tài)特性要好，抗過(guò)載能力更強(qiáng)。因此 EPS與 UPS各組成部分的技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)分配是不同的。 高諧波含量、低功率因數(shù)的危害 大量諧波電流涌入電網(wǎng)后，會(huì)使線路的附加損耗增加，引起線路過(guò)熱加速絕緣介質(zhì)的老化，導(dǎo)致絕緣破損。另外諧波電流通過(guò)電網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生 有功損耗，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行很不利。另外，電網(wǎng)中設(shè)置的并聯(lián)電容器的容抗會(huì)隨著諧波次數(shù)的增加而減小，因而會(huì)使電容器過(guò)電流發(fā)熱導(dǎo)致絕緣擊穿的故障增多。 電力系統(tǒng)存在分布電容和功率因數(shù)補(bǔ)償電容器，諧波電流有可能激發(fā)局部串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，直接破壞整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 當(dāng)選用柴油發(fā)電機(jī)組與 UPS匹配使用時(shí)， UPS向柴油發(fā)電機(jī)組反射的大量高次諧波，特別是 5次和 11次諧波會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，使柴油發(fā)電機(jī)組的效率大大降低。 大量的諧波會(huì)使用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正?；蛘卟荒苷２僮?；諧波同時(shí)會(huì)干擾通信系統(tǒng)、降低信 號(hào)的傳輸質(zhì)量、破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。 功率因數(shù)低會(huì)使電網(wǎng)的電壓下降，電氣設(shè)備得不到充分得利用，大量的無(wú)功電流在線路上流動(dòng)占用了線路資源降低了線路傳輸有功電流的能力，增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用戶設(shè)備的效率。理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該是單一而固定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也對(duì)周圍的能耐電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對(duì)諧波及其危害就進(jìn)行過(guò)一些研究，并有一定認(rèn)識(shí)，但那時(shí)諧波污染還沒有引起足夠的重視。近三四十年來(lái)，各 種電力電子裝置的迅速發(fā)展使得公用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性才引起人們高度的關(guān)注。諧波對(duì)公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個(gè)方面。 （ 1）諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的 3次諧波流過(guò)中性線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。 （ 2）諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。 諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞 。 13 13 （ 3）諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述（ 1）和（ 2）的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。 （ 4）諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。 （ 5）諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。 @ UPS供電系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 功率 MOSFET 以及 IGBT的問(wèn)世為 UPS開拓出一條光輝燦爛之路，使 UPS技術(shù)步入嶄新的時(shí)代 —— 全數(shù)字化時(shí)代。 首先， UPS的輸入部分取消了用于與市電隔 離的工頻變壓器或?yàn)榻祲河玫淖择钭儔浩?，而采用SPWM技術(shù)實(shí)現(xiàn) 整流高頻化（ AC/DC）。一方面減少直流側(cè)濾波器尺寸，改善直流側(cè)調(diào)節(jié)性能，提高市電電壓允許變化范圍；另一方面在控制技術(shù)中采用數(shù)字信號(hào)處理器 DSP控制，使輸入電流正弦化，并與市電電壓相同，從而實(shí)現(xiàn) UPS高輸入功率因數(shù)（ PF約為 1），消除對(duì)市電的諧波“污染”，大幅度減少無(wú)功損耗，明顯降低了運(yùn)行成本，達(dá)到環(huán)保的目的。 其次，取消了 UPS逆變器中的工頻變壓器，用高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn) UPS與市電的隔離，而 UPS的輸出級(jí)采用 SPWM變換方式（不用變壓器直 接逆變）輸出工頻電壓。逆變器中的功率 MOSFET或 IGBT工作頻率在 20kHz以上，因此輸出濾波器小而簡(jiǎn)單，而且輸出的正弦波非常光滑。 對(duì)于 UPS內(nèi)部的蓄電池組采取高頻變化降壓方式（ DC/DC）充電，當(dāng)市電停電， UPS轉(zhuǎn)換為蓄電池，給逆變器供電時(shí)亦采取高頻變換降壓方式（ DC/DC）實(shí)現(xiàn)。 在逆變器控制電路中采用正弦波直接反饋技術(shù)，使其調(diào)節(jié)高速化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)模式模擬反饋技術(shù)，再加上小的輸出濾波器和 20kHz以上的 SPWM調(diào)制，使 UPS動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性非常好。在逆變器保護(hù)電路中采用性能優(yōu)良的過(guò)流保護(hù)技術(shù)，使逆變器 不僅具有較強(qiáng)的過(guò)載能力，允許 100％負(fù)載不平衡（指三相逆變器），而且具有強(qiáng)有力的自身保護(hù)。也正是在上述條件保證下，拋棄了傳統(tǒng)式逆變器輸出變壓器，不僅噪音低而且效率高。全數(shù)字化 UPS是新一代 UPS，它具有高質(zhì)量、高可靠、高指標(biāo)、多功能等特點(diǎn)。 21世紀(jì)初，全球 UPS技術(shù)將向著多功能的方向發(fā)展。使其全系列產(chǎn)品的功率范圍從 12kVA拓展到 300kVA，全面滿足客戶的需求，提供包括特殊環(huán)境下的關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)所需的中央電源保護(hù)功能，內(nèi)置式 DCexpert 電池監(jiān)察系統(tǒng)，能夠高準(zhǔn)確地提供運(yùn)行時(shí)間和電池狀況，避免因突如其來(lái)的 故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，其指示的電池運(yùn)行時(shí)間誤差僅為177。 3％。 內(nèi)置式數(shù)字化 TokenRing網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字信號(hào)處理專利算法，有效地解決并行系統(tǒng)之間的相互溝通問(wèn)題，并采用有效的設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的元件數(shù)量減至最低程度，以減少故障機(jī)會(huì)，成為業(yè)界首家提供 %可用性的并行冗余系統(tǒng)。新推出的 Remote Notify選件在大部分情況下能夠自行診斷故障，并且隨即解決問(wèn)題。如果遇到重大故障，可以就用戶預(yù)測(cè)的 190多種故障情況，自動(dòng)向傳呼機(jī)或個(gè)人電腦發(fā)出最多長(zhǎng)達(dá) 40個(gè)字的求助信息。 Remote Notify可以向兩個(gè)不同的電話號(hào) 碼發(fā)出呼叫，并 14 14 且最多可以重?fù)?256次，以確保信息可以順利傳達(dá)，而網(wǎng)絡(luò)管理人員則可通過(guò)撥號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部檢查 UPS的全面運(yùn)行情況。 智能化 UPS UPS的智能化包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別和控制、系統(tǒng)故障自診斷、蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理、智能化內(nèi)部信息監(jiān)測(cè)與顯示等。 UPS的異地遠(yuǎn)程監(jiān)控包括系統(tǒng)專用遠(yuǎn)程監(jiān)控控制盤、 RS232/485通信口與監(jiān)控 PC間的交互控制、將 UPS系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)交互控制等。 UPS的智能化主要通過(guò)系統(tǒng)的控制軟件實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別與控制方面，通過(guò)內(nèi)部傳感器和狀態(tài)邏輯及識(shí)別系統(tǒng)所處的運(yùn) 行狀態(tài)，判定系統(tǒng)運(yùn)行程序和運(yùn)行是否正常，主要包括以下幾個(gè)方面 : 根據(jù)負(fù)載被切換到旁路的時(shí)間和次數(shù)以及切換時(shí)的輸入輸出參數(shù)等，判定系統(tǒng)的運(yùn)行模式即旁路運(yùn)行還是主機(jī)運(yùn)行、充電運(yùn)行還是放電運(yùn)行。 根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)識(shí)別外部指令，決定執(zhí)行外部指令的方式，包括系統(tǒng)功能和運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。 快速準(zhǔn)確地判定系統(tǒng)的故障狀態(tài)并采取相應(yīng)的故障處理措施，如封閉功率變換器、輸出故障參數(shù)報(bào)警等。