不间断电源智能集控

摘要：本文主要解决日常用电中突发事件的应对，确保精密微电技术及非线性设备得到高质量不间断供电，能在严格的规范和要求下安全、准确运行。

关键词：UPS 微母线 自动开关

1 引言：随着科学技术的发展，精密微电技术及非线性设备，对电压持续可靠性和高质量有严格的规范和要求。在外电供电中雷雨季节经常有雷击引起的欠压、瞬时跌落、浪涌和尖峰干扰等，都会影响到精密微电技术及非线性设备的运行如图1。

我们的不间断电源UPS、EPS设备目前分布地方多而零散、只能保障局部精密微电技术及非线性设备、维护不便、缺乏统一监控。如果一旦局部的UPS不间断电源设备突然异常，就不能保证高质量不间断供电。不间断电源品牌型号、用途都不同，比如有后备式UPS、在线式UPS、双频式UPS、EPS等。针对以上存在问题和实际运行中的问题，整理分析，对全部的不间断电源设备搭建一个实现自动监测、智能控制等。

2 不间断电源智能集控设计

不间断电源智能集控由UPS和EPS构建微型电源系统、UPS和EPS控制系统、UPS和EPS监测通讯归一化系统组成如图2。

2.1、UPS和EPS构建微型电源系统。首先对UPS和EPS的输入和输出进行改造，在UPS和EPS输出端安装自动开关，自动开关1的作用蓄电池组向微母线输出电源;另一个作用微母线电源向故障UPS和EPS的负载输入电源。自动开关2的作用切除故障的UPS和EPS。微母线是汇集、传送、分配电源的关键。微电源系统有微母线和多个UPS和EPS机组并联组成，电源系统的总容量会增大。

2.2、UPS和EPS控制系统。这是不间断电源智能集控的难点和核心。兼顾不能型号和工作方式的UPS和EPS，都统一到微母线上来，进行实时滤波、调压来解决是电压范围和波形都一致。例如后备式UPS缺点输入电压范围窄，输出电压稳定度差和波形为方波点;在线式UPS优点输入电压范围宽，输出电压稳定度差和波形为正弦波。

其次UPS功率因数一般是0.8，考虑冗余后一般以20%-30%，为UPS最佳工作状态70%-80%。由于UPS和EPS混连使用功率因素0.75，整体的最佳工作状态60%-75%。计算不间断电源智能集控电源容量为：UPS和EPS容量总合4760VA。带载最大总功率为：UPS和EPS容量总合*功率因素*功率因素=2677.5W，如果实际负载由电动机还的考虑启动方式、电流、时间密切相关，这是保证所用UPS和EPS正常工作，同时确保蓄电池组的性能到最佳。

蓄电池组随着放电时间电阻增加，电压下降。蓄电池组不能全部放空电压，所以设限制，当电压不足或达到冗余20%-30%，自动开关切换到微母线上，继续保持负载供电。同时切断蓄电池组供电，自动开关能快速灵敏可靠地切投达到不间断 。UPS和EPS可以集中统一运行，同时也可以独立运行。提高灵活性和利用率，确保蓄电池组处于最佳状态，也为实现定期充放电试验奠定基础。

UPS和EPS控制原理：检测对侧无压、无流和开关状态，负载情况进行逻辑判断自动开关进行切头，确保异常状态微母线上的精密微电技术及非线性设备能可靠安全运行。

2.3、UPS和EPS监测通讯归一化系统组成。每个UPS和EPS都有各自的监测系统，需要把检测内容通过转换成统一的通信协议和端口，把数据集中到集控平台上时时对蓄电池组每块电池电压、运行负载情况等连接服务器进行管理;另一方面对自动开关的远程集中判断、开关的自动控制、开关状态检测、报警信息等显示等。

3 不间断电源智能集控运行方式

不间断电源智能集控运行方式分为三种，分别如下图3所示。

第一种独立运行工作方式：供本侧负载，不供微母线，自动开关1断开，自动开关2闭合。

第二种关联运行工作方式：本侧UPS或EPS机组故障后，本侧负载由微母线供电，自动开关1闭合，自动开关2闭合。

第三种微系统工作方式：供本侧负载，同时供微母线，自动开关1闭合，自动开关2闭合，如果本侧UPS或EPS机组故障后自动开关2断开;如果负载故障自动开关1断开，自动开关2断开。再无故障情况行市电供电中断、本侧UPS或EPS机组故障都不会造成精密微电技术及非线性设备供电，这种方式既能往外输出，也能接受输入。这种运行方式所有的本侧UPS或EPS机组都在线，兼具第一种、第二种运方式。

4 不間断电源智能集控原理

不间断电源控制是微系统的核心，控制原理是关键。两个自动开关一方面检测UPS或EPS机组的对侧电压（微母线、UPS或EPS机组输出电压、输出/ UPS或EPS机组容量比）等;另一方面检测微母线的在线容量、各个机组独立的允许容量时时变化动态，时时调整。确保微系统正常运行情况先，也保护UPS或EPS机组。自动开关具有检测电流大小功能、电压功能。微系统原理根据系统运行方式、自动开关等，无间断的切除供电不稳定、容量不足、故障蓄电池组等，进行持续可靠供电，确保精密微电技术及非线性设备供电。

以第三种微系统运行方式为主用时，自动开关2检测对侧无压、无流、确认后自动开关1在合位，断开自动开关2，显示市电或UPS或EPS机组故障，采用微母线供电。

5 不间断电源智能集控优点

不间断电源智能集控平台在实际工作中各方面性能都有所提高，也具有很多显著特点：

1、集控连接UPS或EPS机组构建微型电源系统，不仅提高了UPS或EPS机的利用效率，灵活性也大大提高。

2、微型电源系统带载能力比独立的UPS或EPS机组提高，容量也大大提升，持续时间长、可靠性更高。

3、不间断性得到可靠、精确地保障，相当于UPS或EPS机组自身蓄电池+系统中各类UPS或EPS机组自身蓄电池保障能力更强大。

4、集中化检测、控制为维护带来很大的便利性比如：定期充放电、点多面广的分布的集中管理，避免维护遗漏等。

但是不间断电源智能集控运行系统大复杂性高，对蓄电池组、自动开关要求也更高，在改造过程中根据总容量配置微母线、实际负载情况配置自动开关等。UPS或EPS机组型号、品牌、容量等尽量都要选用一个致，改造减小改造难度。

6 小结

不间断电源智能集控在实际工作的应用可以有效的应对避免市电中断或故障、UPS或EPS机组等出现问题，保证精密微电技术及非线性设备持续供电、提高UPS或EPS机组效率、整体容量、续航时间，提高保障能力应对处置突发情况，应急能力强大。UPS或EPS机组构架微系统是精密微电子发展的必然趋势。

参考文献：

[1] 王其英，何春华编著UPS不间断电源剖析与应用 ，科学出版社，1996年5月

[2]周志敏 等编著UPS供电系统设计与工程应用实例，中国电力出版社，2012年

[3]周志敏 等编著数据中心UPS供电系统设计与故障处理，电子工业出版社，2012年