野外无人站点UPS供电系统的维护及维修

张钧琪 林景枝 程楠 张诺男 卢勇杰 徐 丹 赵祖虎

摘要：随着科学技术的发展，地震监测工作自人工模拟时代跨越到数字化信息时代，工作中越来越离不开数字化地震设备及互联网的应用。野外无人站点的地震专业设备要正常工作，就需要稳定的电源支持，运行过程中突然断电，既会造成仪器断记，严重影响了仪器的运行率及数据的连续率，并对预报分析工作造成很大的影响，甚至导致专业仪器的供电系统的损坏。为了保障各类系统正常稳定的运行，在电力供应系统中使用不间断供电系统，即UPS系统。UPS系统可以在电力供应突然中断的情况下提供暂时性的稳定电源，保证整个电力供应系统的正常稳定运行，保证计算机系统的正常稳定运行。本文以野外环境中的无人站点UPS供电系统为主要的研究对象，对UPS供电系统中可能出现的故障进行分析，并且针对野外无人站点的UPS供电系统存在的问题进行研究并且提出维修措施，希望能给野外无人站点UPS供电系统维护维修的实际操作提供一定的理论支持。

关键词：野外无人站点;UPS供电系统;维护维修

中图分类号：TP31        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）27-0217-02

UPS系统是一种新型的电力供应系统，已经广泛应用于很多的电力系统中。UPS供电系统的理论研究开始于20世纪60年代，到现在已经发展了几十年，并且在某些方面的应用已经获得了重大的进展。UPS系统不断的进步和发展，演化出了很多的种类，根据供电系统的工作原理可以把UPS供电系统分为动态式UPS供电系统和静态式UPS供电系统，其中静态式UPS系统又可以分为后备式静态UPS供电系统和在线式静态UPS供电系统，而在线式静态UPS供电系统又可以分为互动在线式UPS供电系统、双变换在线式UPS供电系统和双逆变电补偿在线式UPS供电系统三种。时代不断发展，技术不断进步，UPS供电系统朝着区域网络化、智能化、数字化、智能化、大容量单级冗余化发展，并且UPS供电系统的实时性和安全性也得到了加强。

1野外无人站点USP供电系统故障分析

1.1 UPS系统电阻器失效

在电子设备中，电阻是非常基础的电子元件。电阻是自身能够发热的电子元件，在电子设备运行过程中就容易因为自身发热导致电子设备发生故障，导致设备的损坏，所以电子设备出现故障的原因很大概率是由于电阻自身发热热量过高，而电子设备出现故障的具体原因主要也是和电阻自身的内部结构以及电阻的使用环境有关。电子设备中电阻失效的原因主要有致命失效和参数漂移失效，其中最经常出现的是致命失效，致命失效的现象主要是短路、断路或者是因为电阻的工作条件不合适等造成的电阻发生损坏以及机械损伤等等情况，相比之下，由于参数漂移失效导致的电阻故障比较少见的。

1.2 UPS系统电容器失效

UPS供电系统中电容器失效的现象主要是电容被击穿、开路、参数退化以及电容内部电解液泄漏和电容的机械损伤等等，其中最常见的情况就是电容器被击穿和电容器发生开路现象，进而导致电容器出现失效的情况。UPS供电系统中电容器被击穿主要是由电容器内部电解质溶液的问题而引起的，比如电容器的电解质溶液因为时间太久了而老化失效了或者是因为电容器内部电解质溶液存在杂质导致电容器失效，又或者是电容器自身在使用过程中受到了机械损伤而失效，或者是由于某种原因导致电容器内部的电解质溶液的分子构造发生了变化从而导致电容器在使用过程中发生电容器击穿现象。

1.3 UPS系统继电器模块失效

有三种情况表明UPS供电系统继电器模块失效了：第一种情况是UPS供电系统继电器中的继电器线圈短路或者断路导致继电器模块失效，或者是因为继电器线圈短路或断路导致继电器的驱动三极管损坏从而导致继电器模块失效;第二种情况是UPS供电系统的继电器驱动端的三极管出现了短路现象，这个时候输入端不管是高电平还是低电平，继电器都是吸和的状态，所以继电器是一直通电的，所以继电器就容易发生失效现象;第三种情况是UPS供电系统中的继电器接触点接触不良导致继电器发生故障，不管输入端是高电平还是低电平继电器都是一直通电的，继电器也就容易失效。

2野外无人站点UPS供电系统维护和维修的注意事项

2.1维护的注意事项

根据UPS供电系统的日常维护工作经验，UPS供电系统的维护要注意以下幾个方面：

1）UPS供电系统应该处于一个比较良好的工作环境中，保证适合UPS供电系统运行的环境温度、相对湿度和通风条件以及环境的整洁度，这样就可以降低UPS供电系统发生故障的概率。

2）在UPS供电系统运行和维护过程中尽量降低UPS供电系统的开关频率，过于频繁的开关UPS供电系统会导致UPS供电系统中产生频繁变化的电流和电压，这些频繁变化的电流和电压会对UPS供电系统产生电力冲击，就可能对UPS供电系统的一些零件造成损坏，从而影响整个UPS供电系统的正常运行。

3）UPS供电系统在市电环境下工作时，电源绿色指示灯亮起时，如果供电系统内电压低于170伏或者是发生电路短路，UPS供电系统就会自动转换为逆变器的工作方式，这个时候，UPS供电系统的蜂鸣器和红色指示灯就会按照一定的时间间隔进行名叫和闪烁以发出警报，随着时间的推移，UPS供电系统中电池的电压就会降低，警报越激烈，催促工作人员关机。这时，工作人员发觉了警报，就要立刻关机，查找故障以及故障原因，不然UPS供电系统的蓄电池就会遭到损伤。

4）一般情况下，UPS供电系统对市电的要求并不是很高。UPS供电系统可以在180-260伏的电压范围内正常工作，并且能输出210-230伏的稳定电压，在市电环境下，UPS供电系统具有比较强的抗干扰性，所以不必要再增加稳定电压的电源。

5）UPS供电系统一次性满负荷放电完毕之后，要根据UPS供电系统的使用要求一次性充电8小时以上，以此来确保下一次UPS供电系统逆变供电工作的正常运行。

6）UPS供电系统长期不使用时，要根据UPS供电系统的维护要求，每隔两个月要开机一次，让UPS供电系统的蓄电池充满电，之后让UPS供电系统在逆变器供电转态下完全放电两到三分钟，激活电池，延长UPS供电系统蓄电池的使用寿命。

2.2维修的注意事项

因为UPS供电系统是使用强电，在对UPS供电系统进行维修的时候要特别注意用电安全，要注意以下几点：

1）在对UPS供电系统进行电源保险维修的时候，一定要把UPS供电系统的电源断开，UPS供电系统的电源开关只是控制低电的，只关掉开关不能断开强电，所以要拔掉电源插头。

2）UPS供电系统中的电路板是和市电直接相连的，所以在对UPS供电系统的维修过程中要注意系统内电路和金属外壳的绝缘，包括电瓶和电路板等弱电路，坚决不允许系统内部的任何部位和金属外壳接触。

3野外无人站点UPS供电系统的维修和维护

对UPS供电系统进行维修和维护之前，要详细阅读维修和维护手册中的各项注意事项。在野外无人站点UPS供电系统中，最常见的维护和维修工作就是电源保险管的维护维修、机内电瓶过度放电维护维修和压敏电阻烧坏维护维修。下面对这三种常见的野外无人站点UPS供电系统的故障进行维护维修说明。

3.1 电源保险管损坏

在UPS供电系统的维护工作中，最常见的就是电源的保险管损坏处理。电源保险管损坏大多情况下都表现为UPS供电系统的电源开关打开之后，UPS供电系统就处于逆变供电转态，不能转换为市电供电状态，这是因为UPS供电系统的电源保险管位于市电的输入端，保险管损坏和市电停电导致的结果是一致的，所以UPS供电系统就以逆变的状态供电。发生了电源保险管损坏就要更换电源的保险管，保险管的更换工作比较简单，不用打开供电系统的外壳，只要打开供电系统设备的保险管座，取下损坏的保险管，换上一个同样规格的新保险管，在这一过程中，必须拔掉供电系统的电源插头。

3.2 电源保险管损坏

UPS供电系统内蓄电池的过度放电也是很常见的维护维修工作。标准的UPS供电系统中都会设置一个蓄电池过度放电保护电路，当蓄电池内的电压降低到9伏时就会自动停止放电以保护蓄电池。但是有厂家为了节省成本而不设置这一保护电路，这聚会导致蓄电池过度放电，损坏蓄电池。

一般来说，蓄电池过度放电之后就不具有存储电量的能力了，但是很多情况下过度放电的蓄电池可以通过重新充电的方式来恢复储电能力。正常情况下蓄电池充电，正常运行状态下的UPS供电系统只要处于市电稳压状态，蓄电池就能够正常充电。但是过度放电之后的蓄电池，即使UPS供应系统处于市电状态下，也不能正常充电。因为蓄电池本身就控制供电系统的电源供应，蓄电池没电或者是损坏了，UPS供电系统都不能进入正常的工作状态。要解决这个问题，可以是要用哪个热插拔法。热插拔法是先使用正常的蓄电池启动UPS供电系统，等UPS供电系统进入正常供电状态之后，保持UPS供电系统开机状态，用过度放电的蓄电池代替正常的蓄电池，这个时候过度放电的蓄电池就能正常充电。除了使用热插拔法，还可以使用其他方法。一种是先用其他蓄电池充电器将过度放电的蓄电池充好电，再把充好电的蓄电池换入供电系统内部;另一种方法是在过度放电的蓄电池上并联一个新的蓄电池或者并联一个稳定电压的电源，等UPS供电系统开机进入正常状态之后再把并联的新电池或电源取下。热插拔法存在一定的触电安全隐患，如果没有丰富的维护维修经验，推荐使用第二种方法。

3.3 压敏电阻烧坏

如果UPS供电系统是因為电压问题而损坏，那么UPS供电系统中的压敏电阻也会损坏。压敏电阻是一种对电压比较敏感的电子元件，如果压敏电阻两端的电压超过了压敏电阻的额定保护电压，压敏电阻就会被击穿，就会导致两根电路直接相连导致短路，也就会使得电源保险管损坏。出现了压敏电阻烧坏现象，就要及时更换压敏电阻，一般来说，UPS供电系统使用的压敏电阻的额定电压是360伏，在购买新压敏电阻时要购买符合使用要求的电阻。

4结束语

综上所述，本文以野外无人站点环境下的UPS供电系统为主要的研究对象，分析了UPS供电系统维护维修中可能存在的故障以及维护维修的注意事项，对野外无人站点UPS供电系统的维护和维修进行了仔细研究，对完善UPS供电系统维护维修理论具有重大的意义，也希望能给UPS供电系统维护维修的实际操作提供一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 肖龙，曹璐.UPS供电系统配置及其改进策略研究[J].电气时代，2018（7）：96-98.

[2] 聂鑫.UPS系统故障分析及维修养护研究[J].电子技术与软件工程，2016（14）：114.

[3] 卓青. 数据中心高压直流UPS供电系统的研究[D].东南大学，2018.

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