寧 旭

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266001）

0 引 言

UPS設(shè)備作為重要的電源裝置，不僅具備安全、穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，而且還能打造合理且規(guī)范的電源保護(hù)模式，是在線監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。為了有效整合技術(shù)內(nèi)容，需要打造更加完善的控制系統(tǒng)，提高設(shè)備應(yīng)用效率。

1 UPS設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 UPS設(shè)備概述

UPS設(shè)備是指不間斷電源設(shè)備，主要由整流器、蓄電池、逆變器、靜態(tài)開關(guān)等元件組成，其最大的優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)因?yàn)槎虝和ｋ姸霈F(xiàn)電源供電中斷的問題，能始終提供高品質(zhì)電源，便于保護(hù)精密儀器。從應(yīng)用原理角度分析，UPS設(shè)備是含有儲(chǔ)能裝置、以逆變器為基礎(chǔ)功能元件的電源設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓穩(wěn)頻實(shí)時(shí)性電源保護(hù)[1]。

1.2 UPS設(shè)備的應(yīng)用

UPS設(shè)備的應(yīng)用范圍較為廣泛，石油化工、交通運(yùn)輸、移動(dòng)通信以及計(jì)算機(jī)等行業(yè)都在應(yīng)用UPS設(shè)備，主要是匹配應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等，還能為太陽能儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換設(shè)備提供電源，從而有效維持相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，市場(chǎng)價(jià)值空間較大[2]。

應(yīng)用UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)蓄電池組的在線監(jiān)控（見圖1），實(shí)時(shí)采集蓄電池內(nèi)阻參數(shù)，從而有效評(píng)估蓄電池的質(zhì)量水平。此外，能在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單體電池電壓參數(shù)、總電壓參數(shù)、電流參數(shù)、環(huán)境溫度參數(shù)等，也能支持放電測(cè)試和數(shù)據(jù)分析核對(duì)，保證整體在線監(jiān)控管理的規(guī)范效果。具體功能如下：一是實(shí)現(xiàn)7×24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)電壓、電流、內(nèi)阻等予以匯總，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池質(zhì)量問題，減少故障停電[3]；二是圖形化顯示電池參數(shù)，并能保存獲取的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，依據(jù)數(shù)據(jù)完成異常電池的剔除，為電池組壽命提供保障；三是電池異?，F(xiàn)象匯總后就能及時(shí)報(bào)警，以便于相關(guān)工作人員及時(shí)采取相應(yīng)處理措施，能在斷電出現(xiàn)后第一時(shí)間定位故障電池；四是自動(dòng)檢測(cè)電池組性能的均衡性，并且診斷電池故障問題，有效分析電池的健康情況；五是實(shí)現(xiàn)自定義設(shè)定內(nèi)阻測(cè)試間隔參數(shù)，以便于及時(shí)掌握相關(guān)信息，為維護(hù)人員工作的順利開展提供支持[4]。

圖1 蓄電池組在線監(jiān)測(cè)

2 UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)

運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)UPS設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能實(shí)現(xiàn)科學(xué)、實(shí)時(shí)地對(duì)運(yùn)行參數(shù)集中監(jiān)控和管理，便于工作人員掌握UPS設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)UPS設(shè)備異常情況，并按照指示規(guī)范處理相應(yīng)故障。

2.1 在線監(jiān)測(cè)的硬件設(shè)施

在UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)體系中，主要是借助智能監(jiān)測(cè)模塊對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等予以實(shí)時(shí)匯總，并及時(shí)完成信號(hào)信息的上傳，配合集中監(jiān)測(cè)站落實(shí)相應(yīng)的控制工作，針對(duì)異常狀態(tài)完成預(yù)警信息和告警信息的觸發(fā)處理。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)測(cè)多臺(tái)UPS設(shè)備，多個(gè)監(jiān)測(cè)單元采取總線方式完成連接處理。UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，要對(duì)輸入電壓、輸出電壓、輸入頻率、輸出頻率、電池電壓以及輸出電流等予以監(jiān)控，因此需要配置對(duì)應(yīng)傳感器和主控設(shè)備。

2.2 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的構(gòu)架

在UPS監(jiān)測(cè)技術(shù)體系中，為了保證整體應(yīng)用效果的合理性和規(guī)范性，需利用監(jiān)測(cè)模塊對(duì)UPS設(shè)備信息進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，并上傳至在線監(jiān)測(cè)主控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)UPS設(shè)備實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄和故障報(bào)警。整體框架結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)整體框架

對(duì)UPS運(yùn)行參數(shù)和應(yīng)用狀態(tài)予以實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)處理，能在保障UPS功能的同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象和問題，降低因UPS故障造成的影響。同時(shí)，匹配模塊化設(shè)計(jì)和總線式供電處理機(jī)制具備較好的擴(kuò)展效果，無論是設(shè)備安裝還是故障處理，均較為便利。

除此之外，UPS設(shè)備在線監(jiān)控還具備工程化設(shè)計(jì)單元。監(jiān)測(cè)模塊采用導(dǎo)軌式安裝，集中設(shè)置在監(jiān)測(cè)機(jī)柜位置，配合通信總線提高監(jiān)測(cè)功能的實(shí)效性水平[5]。

2.3 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的模塊

整個(gè)UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用串行處理的方式和UPS設(shè)備建立通信模式，配合UPS模擬量信息采集過程、狀態(tài)量采集過程以及報(bào)警量信息管理過程，打造完整的信息控制模式，并且能對(duì)監(jiān)測(cè)獲取的信息予以預(yù)處理，建立統(tǒng)一格式支持下的數(shù)據(jù)管理體系。此外，監(jiān)測(cè)模塊借助電源通信總線和集中監(jiān)測(cè)站機(jī)建立通信通道，實(shí)時(shí)性獲取接收站機(jī)的控制指令，并且能將采集的信息集中上傳到站機(jī)位置。在實(shí)際應(yīng)用框架內(nèi)，合理化的應(yīng)用模塊能提升整個(gè)系統(tǒng)抗干擾效果，依據(jù)UPS接口、電源接口、通信總線接口等完成外圍接口（圖3）的聯(lián)動(dòng)處理，并且配置合理的隔離措施。

圖3 外圍接口

除此之外，為了滿足模塊應(yīng)用處理的基本需求，需要從安裝、供電以及通信處理3個(gè)方面落實(shí)監(jiān)測(cè)模塊控制方案。

（1）安裝方式。結(jié)合信號(hào)應(yīng)用要求將模塊集中在監(jiān)測(cè)機(jī)柜位置，采用導(dǎo)軌式安裝方式完成固定操作。

（2）供電方式。利用總線供電處理模式完成信號(hào)集中監(jiān)測(cè)，并供給24 V直流電源。

（3）通信方式。借助RS-485協(xié)議完成接入處理，不僅能夠滿足信號(hào)集中監(jiān)控處理的要求，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性目標(biāo)，維持良好的應(yīng)用狀態(tài)，最大程度提高設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的水平。

2.4 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的功能

在UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案中，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)站機(jī)要借助UPS監(jiān)測(cè)模塊完成信息的上報(bào)處理，并且打造完整的顯示機(jī)制和存儲(chǔ)機(jī)制，配合UPS報(bào)警信息和信號(hào)集中監(jiān)測(cè)處理信息，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面控制要求，完成上報(bào)監(jiān)測(cè)中心和各級(jí)終端處理工作。此外，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也要設(shè)置UPS監(jiān)測(cè)獨(dú)立菜單項(xiàng)，并完成相應(yīng)的調(diào)閱控制工作，無論是預(yù)警信息還是報(bào)警信息都能在集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面上予以顯示，為設(shè)備維護(hù)人員開展常規(guī)工作提供保障。

2.4.1 分類監(jiān)測(cè)信息

對(duì)UPS設(shè)備運(yùn)行信息和狀態(tài)信息予以監(jiān)測(cè)匯總，配合相應(yīng)的分析機(jī)制和信息匯總管理機(jī)制及時(shí)完成對(duì)應(yīng)信息的讀取，保證后續(xù)針對(duì)信息傳遞問題實(shí)施科學(xué)有效的控制措施，減少UPS設(shè)備異常情況造成的不良影響，最大程度提高系統(tǒng)綜合效益[6]。信息監(jiān)測(cè)具體內(nèi)容包括運(yùn)行信息和狀態(tài)信息，其中運(yùn)行信息包括輸出電壓、輸入電壓、頻率、負(fù)載功率以及電池電壓等，狀態(tài)信息包括輸入電源失效、電池電量不足、UPS異常以及UPS將關(guān)閉負(fù)載等。

2.4.2 預(yù)警、報(bào)警指令

UPS設(shè)備出現(xiàn)狀態(tài)信息異常后就會(huì)形成報(bào)警信息，利用直接報(bào)警的處理方式將異常信息直接匯總到監(jiān)控中心或各級(jí)終端。與此同時(shí)，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)站機(jī)也會(huì)對(duì)運(yùn)行信息予以分析和實(shí)時(shí)性處理，完成閾值的判定評(píng)估，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況予以上報(bào)。

2.4.3 信息查詢

在UPS設(shè)備應(yīng)用工序中，為了保證實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況和要求，需要配置信息查詢和統(tǒng)計(jì)指令功能單元，有效完成歷史數(shù)據(jù)的查詢和處理。此外，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)年、月、日進(jìn)行報(bào)表變化的評(píng)估，利用變化曲線直接反映出UPS設(shè)備的應(yīng)用情況。與此同時(shí)，完成告警查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后，就能針對(duì)日后的工作制定進(jìn)行更加合理的規(guī)劃，確保UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)控制方案符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2.4.4 抗干擾功能

UPS設(shè)備一般都會(huì)應(yīng)用在獨(dú)立信息系統(tǒng)體系內(nèi)，低電平參數(shù)本身就具有差異性，加之設(shè)備運(yùn)行電磁環(huán)境較為復(fù)雜，為了保證總線式可靠通信，需要配合抗干擾技術(shù)單元實(shí)現(xiàn)安全隔離。在總結(jié)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下電磁兼容測(cè)試結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，從而更好地滿足實(shí)際環(huán)境條件下對(duì)技術(shù)體系的需求[8]。

3 UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的預(yù)期效果

通過UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)配合完整的安全隔離通信技術(shù)，打造更加科學(xué)且高效的在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用體系，維持良好的應(yīng)用效能，滿足UPS設(shè)備應(yīng)用和維護(hù)的基本需求[9]。在應(yīng)用UPS設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊后，融入既有信號(hào)建立集中監(jiān)控測(cè)試平臺(tái)，形成獨(dú)立的信息系統(tǒng)，保證UPS設(shè)備應(yīng)用情況的實(shí)時(shí)性分析和監(jiān)測(cè)匯總。針對(duì)記錄信息予以對(duì)比分析，及時(shí)預(yù)判異常情況，并根據(jù)報(bào)警信息采取相應(yīng)的處理措施。工作人員利用UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能實(shí)時(shí)掌握UPS性能的變化趨勢(shì)，便于發(fā)現(xiàn)安全隱患并進(jìn)行處理，同時(shí)還能提升UPS設(shè)備的維護(hù)效率，減少故障率和設(shè)備維護(hù)成本，為綜合應(yīng)用效果的全面提升提供支持[10]。

4 結(jié) 論

總而言之，UPS設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的實(shí)踐意義，能在打造電源監(jiān)測(cè)平臺(tái)的同時(shí)及時(shí)匯總重要信息和數(shù)據(jù)，便于維護(hù)人員開展相應(yīng)的管理工作，減少停電對(duì)精密儀器造成的損失，打造良好的電源工作環(huán)境，為各行業(yè)的多元發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。