劉洪才

（國(guó)家廣播電視總局二○二四臺(tái)，黑龍江 佳木斯154025）

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備，對(duì)電壓持續(xù)可靠性和高質(zhì)量有嚴(yán)格的規(guī)范和要求。在外電供電中雷雨季節(jié)經(jīng)常有雷擊引起的欠壓、瞬時(shí)跌落、浪涌和尖峰干擾等，都會(huì)影響到精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備的運(yùn)行如圖1。

圖1 大型真空電子管燈升壓和降壓的過(guò)程

圖2 不間斷電源智能集控平臺(tái)設(shè)計(jì)

我們的不間斷電源UPS、EPS 設(shè)備目前分布地方多而零散、只能保障局部精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備、維護(hù)不便、缺乏統(tǒng)一監(jiān)控。如果一旦局部的UPS 不間斷電源設(shè)備突然異常，就不能保證高質(zhì)量不間斷供電。不間斷電源品牌型號(hào)、用途都不同，比如有后備式UPS、在線式UPS、雙頻式UPS、EPS 等。針對(duì)以上存在問(wèn)題和實(shí)際運(yùn)行中的問(wèn)題，整理分析，對(duì)全部的不間斷電源設(shè)備搭建一個(gè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、智能控制等的平臺(tái)。

2 不間斷電源智能集控平臺(tái)設(shè)計(jì)

不間斷電源智能集控平臺(tái)由UPS 和EPS 構(gòu)建微型電源系統(tǒng)、UPS 和EPS 控制系統(tǒng)、UPS 和EPS 監(jiān)測(cè)通訊歸一化系統(tǒng)組成如圖2。

2.1 UPS 和EPS 構(gòu)建微型電源系統(tǒng)。首先對(duì)UPS 和EPS 的輸入和輸出進(jìn)行改造，在UPS 和EPS 輸出端安裝自動(dòng)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)1 的作用蓄電池組向微母線輸出電源；另一個(gè)作用微母線電源向故障UPS 和EPS 的負(fù)載輸入電源。自動(dòng)開(kāi)關(guān)2 的作用切除故障的UPS 和EPS。微母線是匯集、傳送、分配電源的關(guān)鍵。微電源系統(tǒng)有微母線和多個(gè)UPS 和EPS 機(jī)組并聯(lián)組成,電源系統(tǒng)的總?cè)萘繒?huì)增大。

2.2 UPS 和EPS 控制系統(tǒng)。這是不間斷電源智能集控平臺(tái)的難點(diǎn)和核心。兼顧不能型號(hào)和工作方式的UPS 和EPS，都統(tǒng)一到微母線上來(lái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波、調(diào)壓來(lái)解決是電壓范圍和波形都一致。例如后備式UPS 缺點(diǎn)輸入電壓范圍窄，輸出電壓穩(wěn)定度差和波形為方波點(diǎn)；在線式UPS 優(yōu)點(diǎn)輸入電壓范圍寬，輸出電壓穩(wěn)定度差和波形為正弦波。

其次UPS 功率因數(shù)一般是0.8，考慮冗余后一般以20%-30%，為UPS 最佳工作狀態(tài)70%-80%。由于UPS 和EPS 混連使用功率因素0.75，整體的最佳工作狀態(tài)60%-75%。計(jì)算不間斷電源智能集控平臺(tái)電源容量為：UPS 和EPS 容量總合4760VA。帶載最大總功率為：UPS 和EPS 容量總合*功率因素*功率因素=2677.5W，如果實(shí)際負(fù)載由電動(dòng)機(jī)還的考慮啟動(dòng)方式、電流、時(shí)間密切相關(guān)，這是保證所用UPS 和EPS 正 常 工作，同時(shí)確保蓄電池組的性能到最佳。

蓄電池組隨著放電時(shí)間電阻增加，電壓下降。蓄電池組不能全部放空電壓，所以設(shè)限制，當(dāng)電壓不足或達(dá)到冗余20%-30%，自動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到微母線上，繼續(xù)保持負(fù)載供電。同時(shí)切斷蓄電池組供電，自動(dòng)開(kāi)關(guān)能快速靈敏可靠地切投達(dá)到不間斷。UPS 和EPS 可以集中統(tǒng)一運(yùn)行，同時(shí)也可以獨(dú)立運(yùn)行。大大提高靈活性和利用率，確保蓄電池組處于最佳狀態(tài)，也為實(shí)現(xiàn)定期充放電試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

UPS 和EPS 控制原理：檢測(cè)對(duì)側(cè)無(wú)壓、無(wú)流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，負(fù)載情況進(jìn)行邏輯判斷自動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切頭，確保異常狀態(tài)微母線上的精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備能可靠安全運(yùn)行。

圖3 不間斷電源智能集控平臺(tái)運(yùn)行方式

2.3 UPS 和EPS 監(jiān)測(cè)通訊歸一化系統(tǒng)組成。每個(gè)UPS 和EPS 都有各自的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要把檢測(cè)內(nèi)容通過(guò)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的通信協(xié)議和端口，把數(shù)據(jù)集中到集控平臺(tái)上時(shí)時(shí)對(duì)蓄電池組每塊電池電壓、運(yùn)行負(fù)載情況等連接服務(wù)器進(jìn)行管理；另一方面對(duì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程集中判斷、開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、報(bào)警信息等顯示等。

3 不間斷電源智能集控平臺(tái)運(yùn)行方式

不間斷電源智能集控平臺(tái)運(yùn)行方式分為三種，分別如圖3所示。

第一種獨(dú)立運(yùn)行工作方式：供本側(cè)負(fù)載，不供微母線，自動(dòng)開(kāi)關(guān)1 斷開(kāi)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)2 閉合。

第二種關(guān)聯(lián)運(yùn)行工作方式：本側(cè)UPS 或EPS 機(jī)組故障后，本側(cè)負(fù)載由微母線供電，自動(dòng)開(kāi)關(guān)1 閉合，自動(dòng)開(kāi)關(guān)2 閉合。

第三種微系統(tǒng)工作方式：供本側(cè)負(fù)載，同時(shí)供微母線，自動(dòng)開(kāi)關(guān)1 閉合，自動(dòng)開(kāi)關(guān)2 閉合，如果本側(cè)UPS 或EPS 機(jī)組故障后自動(dòng)開(kāi)關(guān)2 斷開(kāi)；如果負(fù)載故障自動(dòng)開(kāi)關(guān)1 斷開(kāi)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)。再無(wú)故障情況行市電供電中斷、本側(cè)UPS 或EPS 機(jī)組故障都不會(huì)造成精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備供電，這種方式既能往外輸出，也能接受輸入。這種運(yùn)行方式所有的本側(cè)UPS 或EPS 機(jī)組都在線，兼具第一種、第二種運(yùn)方式。

4 不間斷電源智能集控原理

不間斷電源控制是微系統(tǒng)的核心，控制原理是關(guān)鍵。兩個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)一方面檢測(cè)UPS 或EPS 機(jī)組的對(duì)側(cè)電壓（微母線、UPS或EPS 機(jī)組輸出電壓、輸出/ UPS 或EPS 機(jī)組容量比）等；另一方面檢測(cè)微母線的在線容量、各個(gè)機(jī)組獨(dú)立的允許容量時(shí)時(shí)變化動(dòng)態(tài)，時(shí)時(shí)調(diào)整。確保微系統(tǒng)正常運(yùn)行情況先，也保護(hù)UPS 或EPS 機(jī)組。自動(dòng)開(kāi)關(guān)具有檢測(cè)電流大小功能、電壓功能。微系統(tǒng)原理根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式、自動(dòng)開(kāi)關(guān)等，無(wú)間斷的切除供電不穩(wěn)定、容量不足、故障蓄電池組等，進(jìn)行持續(xù)可靠供電，確保精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備供電。

以第三種微系統(tǒng)運(yùn)行方式為主用時(shí)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)2 檢測(cè)對(duì)側(cè)無(wú)壓、無(wú)流、確認(rèn)后自動(dòng)開(kāi)關(guān)1 在合位，斷開(kāi)自動(dòng)開(kāi)關(guān)2，顯示市電或UPS 或EPS 機(jī)組故障，采用微母線供電。

5 不間斷電源智能集控平臺(tái)優(yōu)點(diǎn)

不間斷電源智能集控平臺(tái)在實(shí)際工作中各方面性能都有所提高，也具有很多顯著特點(diǎn)：

5.1 集控平臺(tái)連接UPS 或EPS 機(jī)組構(gòu)建微型電源系統(tǒng)，不僅提高了UPS 或EPS 機(jī)的利用效率，靈活性也大大提高。

5.2 微型電源系統(tǒng)帶載能力比獨(dú)立的UPS 或EPS 機(jī)組提高，容量也大大提升，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、可靠性更高。

5.3 不間斷性得到可靠、精確地保障，相當(dāng)于UPS 或EPS 機(jī)組自身蓄電池+系統(tǒng)中各類(lèi)UPS 或EPS 機(jī)組自身蓄電池保障能力更強(qiáng)大。

5.4 集中化檢測(cè)、控制為維護(hù)帶來(lái)很大的便利性比如：定期充放電、點(diǎn)多面廣的分布的集中管理，避免維護(hù)遺漏等。

但是不間斷電源智能集控平臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)大復(fù)雜性高，對(duì)蓄電池組、自動(dòng)開(kāi)關(guān)要求也更高，在改造過(guò)程中根據(jù)總?cè)萘颗渲梦⒛妇€、實(shí)際負(fù)載情況配置自動(dòng)開(kāi)關(guān)等。UPS 或EPS 機(jī)組型號(hào)、品牌、容量等盡量都要選用一個(gè)致，改造減小改造難度。

6 結(jié)論

不間斷電源智能集控平臺(tái)在實(shí)際工作的應(yīng)用可以有效的應(yīng)對(duì)避免市電中斷或故障、UPS 或EPS 機(jī)組等出現(xiàn)問(wèn)題，保證精密微電技術(shù)及非線性設(shè)備持續(xù)供電、大大提高UPS 或EPS 機(jī)組效率、整體容量、續(xù)航時(shí)間，提高保障能力應(yīng)對(duì)處置突發(fā)情況，應(yīng)急能力強(qiáng)大。UPS 或EPS 機(jī)組構(gòu)架微系統(tǒng)是精密微電子發(fā)展的必然趨勢(shì)。