電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障--UPS電源

UPS電源是一種儲(chǔ)能裝置，其內(nèi)部構(gòu)件主要以蓄電池組、整流器和逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)等部件組成，在正常工作狀態(tài)下能夠作為一種穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的保護(hù)設(shè)備對(duì)電源起到保護(hù)作用。在使用過(guò)程中電能以直流形式貯存在蓄電池中，這使UPS在外電故障的情況下可以向外輸出電壓。由于UPS在使用過(guò)程中能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行凈化，并且可以提供不間斷供電。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的今天受到了廣泛的使用，除此之外UPS還在醫(yī)療、航空航天、工業(yè)控制等領(lǐng)域有重要的使用價(jià)值。
　　
　　UPS系統(tǒng)從原理上講，是一種將模擬電路、數(shù)字自動(dòng)控制逆變器與免維護(hù)貯能裝置合為一體的設(shè)備，由于功能的高度整合，使得該型設(shè)備能夠完成多種不同的使用需求，又因?yàn)槟軌驅(qū)Σ煌考M(jìn)行整合，所以可以使得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)占據(jù)更小的空間，提高了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，而且還能夠在市電出現(xiàn)異常的情況下，對(duì)市電進(jìn)行凈化，在電力供應(yīng)中斷時(shí)暫時(shí)為處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)的電腦供電，減少突然斷電對(duì)相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)造成的影響。
　　
1、UPS運(yùn)行方式
　　
　　在一般的使用過(guò)程中，UPS能夠根據(jù)使用場(chǎng)景的不同切換4種運(yùn)行模式，分別為正常操作模式、停電模式、備用電源模式和維護(hù)旁路模式。
　　
　?、僬２僮髂Ｊ剑涸谡＝涣麟娫垂?yīng)下，UPS中得分整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電源后，供電給逆變器并同時(shí)對(duì)電池充電。在對(duì)交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過(guò)程中對(duì)電源進(jìn)行凈化，減少市電中所產(chǎn)生的異常突波、噪聲及頻率不穩(wěn)定等問(wèn)題，保證電力供應(yīng)更加穩(wěn)定。為相關(guān)的設(shè)備和系統(tǒng)提供更加穩(wěn)定的電源，減少由于不穩(wěn)定電源對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響；
　　
　　②停電模式：當(dāng)電源供應(yīng)不穩(wěn)定的狀態(tài)下，電源部分可能會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。當(dāng)相關(guān)部件處于異常狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行有效的電力供應(yīng)時(shí)，UPS系統(tǒng)中內(nèi)置的電池組能夠臨時(shí)為逆變器提供電能，保證交流輸出的過(guò)程能夠正常的完成，過(guò)程間不會(huì)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，保證輸出負(fù)載能夠受到保護(hù)，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；

　　③在電路使用過(guò)程中，不同環(huán)節(jié)的故障都有可能會(huì)導(dǎo)致供電功能的喪失，而電力供應(yīng)對(duì)于所有使用電能驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)活動(dòng)都有非常重要的作用，如果突然出現(xiàn)斷電的情況，不但會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)流程的中斷，并且突然的斷電也會(huì)被設(shè)備的使用壽命造成嚴(yán)重的影響，對(duì)于使用電腦進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)，如果突然斷電，正在操作的系統(tǒng)就會(huì)來(lái)不及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，如果電力供應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，將無(wú)法保證相關(guān)企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)。為了能夠更好的發(fā)展相關(guān)行業(yè)，就需要對(duì)突然斷電的情況進(jìn)行及時(shí)的預(yù)防，預(yù)防工作分為兩個(gè)方向，第一個(gè)方向是要保證整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)良好，盡可能地減少系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性，另外一個(gè)方向是對(duì)在技術(shù)條件以外影響下造成的斷電實(shí)際進(jìn)行干預(yù)，減少由于這種情況的出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊。
　　
　　一般來(lái)說(shuō)當(dāng)系統(tǒng)中的某區(qū)域，溫度高時(shí)，就有可能會(huì)造成元件使用故障，造成保險(xiǎn)絲熔斷，出現(xiàn)短路故障。當(dāng)出現(xiàn)以上故障時(shí)，逆變器會(huì)自動(dòng)切斷電路，以防止損失進(jìn)一步擴(kuò)大，如果旁路交流電源屬于正常的工作狀態(tài)，靜態(tài)開(kāi)關(guān)會(huì)將電源的供應(yīng)任務(wù)交由旁路的交流電源，保證整個(gè)系統(tǒng)的供電作業(yè)能夠正常進(jìn)行，防止出現(xiàn)斷電情況，如果此時(shí)旁路的交流電源也處于故障狀態(tài)，無(wú)法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，就需要由維護(hù)旁路開(kāi)關(guān)繼續(xù)供應(yīng)電源，保證系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)立即斷電并在此過(guò)程中會(huì)起用告警裝置，給相關(guān)人員一部分反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行緊急處理，減少由于突然斷電而造成的損失情況。
　　

2、UPS在電場(chǎng)中的應(yīng)用
　　
　　電廠專用的UPS電源，為三相輸入單相輸出的中功率電源系統(tǒng)。之所以選擇該結(jié)構(gòu)，是由于大部分電廠的負(fù)載都是單相負(fù)載，這樣設(shè)計(jì)的好處是能夠簡(jiǎn)化相應(yīng)的配電線路，方便專業(yè)人員對(duì)線路進(jìn)行定時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，而三進(jìn)單出UPS則是由內(nèi)部電路的純單向設(shè)計(jì)，主要表現(xiàn)為逆變器為單向輸出。經(jīng)過(guò)相應(yīng)改造的三進(jìn)單出喲PS，是在原有基礎(chǔ)上加上了三進(jìn)單出變壓器，來(lái)進(jìn)行改造的，但是這樣的改造結(jié)果會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于不穩(wěn)定，在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，會(huì)造成一些隱患故障，影響到系統(tǒng)的使用壽命和使用安全。
　　
　　一般來(lái)說(shuō)采取這種改造方式在使用過(guò)程中，由于增加了變壓器，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率會(huì)得到降低，一般最高的工作效率僅僅為正常工作效率的95%，另一方面，由于變壓器處于1/3的不平衡電流，這會(huì)使得UPS的可用容量受到影響，造成一定的降低，所以需要使用更高視在功率的UPS主機(jī)，其容量一般為額定輸出容量的兩倍。由于在系統(tǒng)內(nèi)增加了不同的部件，導(dǎo)致主機(jī)的尺寸也需要進(jìn)一步的增加，這樣一來(lái)主機(jī)的放置區(qū)域可選范圍就會(huì)變少，而且相應(yīng)的成本也會(huì)上漲，導(dǎo)致購(gòu)置成本增加。
　　
　　而在比較了正常的UPS主機(jī)和經(jīng)過(guò)改裝后的變壓器之間的區(qū)別之后，我們對(duì)兩者的使用成本和采購(gòu)成本進(jìn)行了綜合分析，發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在長(zhǎng)時(shí)間使用的穩(wěn)定性方面，還是購(gòu)置成本的投入方面，采用正常的UPS系統(tǒng)，都是最經(jīng)濟(jì)有效的方案，所以在采購(gòu)系統(tǒng)時(shí)，一般要選擇真正的三進(jìn)單出UPS，不能僅考慮眼前的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該將眼光放得長(zhǎng)遠(yuǎn)，用動(dòng)態(tài)的思維來(lái)分析整個(gè)過(guò)程，只有通過(guò)這一過(guò)程的分析，才能夠發(fā)現(xiàn)采用真正的三進(jìn)單出變壓器才能夠保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全和高效。在UPS效率設(shè)計(jì)選型時(shí)需要注意的是，UPS的逆變器是將直流功率直接轉(zhuǎn)換為交流功率進(jìn)行輸出的。
　　
　　在工業(yè)生產(chǎn)中，一般的直流電壓都在400~460伏左右，而電廠所使用的電壓規(guī)格則為220伏，由于兩部分之間的電壓規(guī)格存在區(qū)別，所以需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而由此會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，在直流電壓降低的過(guò)程中，逆變器的開(kāi)關(guān)電流就會(huì)隨之增大，而損耗和電流的平方成正比，隨著電流的不斷增加，過(guò)程中的電流損耗也在不斷增加，使得整個(gè)系統(tǒng)的使用效率不斷減少。
　　
　　而且在使用過(guò)程中，大電流需要配套大容量功率的開(kāi)關(guān)器件，而較低的直流電壓也需要較高變比的變壓器，這些隱形的開(kāi)支都會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行開(kāi)支成本的增加。如果再考慮到設(shè)備使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)磨損，老化零件更換的成本，整個(gè)成本的投入會(huì)非常大，所以在選擇配置時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇最適合的設(shè)備減少過(guò)程中額外出現(xiàn)的成本增加，保證整個(gè)成本能夠處于一個(gè)可控的狀態(tài)內(nèi)。為了能夠進(jìn)一步提高供電過(guò)程的可靠性，一般電廠在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中需要配置兩臺(tái)WPS組成抗魚(yú)系統(tǒng)為負(fù)載供電與之配套的，還有隔離變壓器，交流電壓調(diào)節(jié)器，作為旁路電源接入系統(tǒng)內(nèi)，保證整個(gè)系統(tǒng)，能夠處于穩(wěn)定正常的運(yùn)行狀態(tài)。
　　
3、UPS系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)
　　
　?。?/span>1）UPS在使用過(guò)程中對(duì)于外部環(huán)境的溫度要求不高，一般在5~40攝氏度的范圍內(nèi)都能夠進(jìn)行正常的工作，但是，該系統(tǒng)對(duì)于所處區(qū)域的清潔，衛(wèi)生有較高的要求，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中需要控制塵土和相對(duì)濕度，由于塵土附著和潮濕情況都會(huì)導(dǎo)致主機(jī)工作效率紊亂，破壞相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，所以在相關(guān)使用場(chǎng)景中，需要嚴(yán)格要求衛(wèi)生清潔程度和空氣潮濕指數(shù)。在條件允許的情況下可以考慮給系統(tǒng)設(shè)置溫度控制器和加熱器，來(lái)進(jìn)行及時(shí)的廚師，由于儲(chǔ)能蓄電池對(duì)于溫度的要求較高，一般的使用溫度環(huán)境要求在25攝氏度左右，并且不得超過(guò)30攝氏度，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)會(huì)使儲(chǔ)電池的容量，受到明顯的影響造成下降，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)算，當(dāng)周圍溫度每下降一攝氏度時(shí)，儲(chǔ)電池容量就會(huì)相應(yīng)下降1%。
　　
　　其放電容量隨溫度升高而增加，但是會(huì)造成設(shè)備的使用壽命減短，如果長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下使用，壽命會(huì)急劇減少，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)算，當(dāng)使用環(huán)境的溫度每提升10攝氏度，整個(gè)電池的使用壽命就會(huì)降低一半，降低的幅度非常大，所以需要嚴(yán)格控制使用環(huán)境的溫度。
　　
結(jié)束語(yǔ)
　　
　　在UPS的使用過(guò)程中尤其不能忽視的是維護(hù)檢修工作，再好的設(shè)備也有壽命，也會(huì)出現(xiàn)各種故障，不能因?yàn)槠涓咧悄堋⒚饩S護(hù)或者是進(jìn)口設(shè)備而忽略了本應(yīng)進(jìn)行的維護(hù)工作，預(yù)防在任何時(shí)候都是安全運(yùn)行的重要保障。