DCS控制系統(tǒng)中UPS電源的配置使用和維護

ups電源

UPS即不間斷電源，是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時的UPS就是一臺交流式電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷(事故停電)時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。

UPS是針對中國電網(wǎng)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等對電源的可靠性要求，克服中、大型計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中供電所造成的供電電網(wǎng)環(huán)境日益惡劣的問題，以全新的數(shù)字技術(shù)研制出的第三代工頻純在線式智能型UPS。直流電源，是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機等。

UPS和直流電源是企業(yè)重要的供電保障設(shè)備，傳統(tǒng)的維護管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風(fēng)機等易損件，大修時做電池活化等;②改造或采用換代設(shè)備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，設(shè)備事故預(yù)防能力低。實施在線維護管理可避免傳統(tǒng)方式的不足之處，獲得良好效益。

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterrupble Power System/Uninterrupble Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。

DCS控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)簡稱DCS，也可直譯為“分散控制系統(tǒng)”或“分布式計算機控制系統(tǒng)”。

它采用控制分散、操作和管理集中的基本設(shè)計思想，采用多層分級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在電力、冶金、石化等各行各業(yè)都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。

DCS通常采用分級遞階結(jié)構(gòu)，如圖3.1所示，每一級由若干子系統(tǒng)組成，每一個子系統(tǒng)實現(xiàn)若干特定的有限目標(biāo)，形成金字塔結(jié)構(gòu)。

可靠性是DCS發(fā)展的生命，要保證DCS的高可靠性主要有三種措施：一是廣泛應(yīng)用高可靠性的硬件設(shè)備和生產(chǎn)工藝;二是廣泛采用冗余技術(shù);三是在軟件設(shè)計上廣泛實現(xiàn)系統(tǒng)的容錯技術(shù)、故障自診斷和自動處理技術(shù)等。當(dāng)今大多數(shù)集散控制系統(tǒng)的MTBF可達(dá)幾萬甚至幾十萬小時。

DCS控制系統(tǒng)中UPS電源的配置使用和維護

UPS系統(tǒng)的工作原理：將供電質(zhì)量較差的廠用電源首先經(jīng)整流裝置變換成直流電源，一路經(jīng)充電模塊向蓄電池充電，另一路采用高頻脈寬調(diào)制(SPWM)法在逆變裝置內(nèi)重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量的正弦波電源向負(fù)載供電。當(dāng)交流工作電源消失或整流裝置等元器件故障時，由蓄電池組經(jīng)電池開關(guān)向逆變裝置供電。當(dāng)逆變裝置故障輸出電壓異?；蜻^載時，則切換到自動旁路開關(guān)由廠用電直接向負(fù)載供電。

該廠對DCS系統(tǒng)輸入、輸出點數(shù)比較少，采用雙交流進(jìn)線單UPS供電方式，對DCS系統(tǒng)輸入、輸出點數(shù)多，采用雙交流進(jìn)線雙UPS并機供電方式。

1 雙交流進(jìn)線單UPS接線

雙交流進(jìn)線單UPS供電接線如圖1所示：圖中正常情況下，由交流輸入1向UPS供電，當(dāng)交流輸入1

有故障時，自動切換到交流輸入2向UPS供電，交流電源1和2進(jìn)行電路聯(lián)鎖。UPS正常工作狀態(tài)下，按“交流輸入1—整流—逆變—負(fù)載”的運行方式工作;當(dāng)整流器模塊有故障時，按“蓄電池—逆變—負(fù)載”的運行方式工作;當(dāng)蓄電池放電完畢以后自動切換到由自動旁路開關(guān)向負(fù)載直接供交流電;當(dāng)逆變器模塊有故障時，按“交流輸入1—自動旁路開關(guān)—負(fù)載”的運行方式直接向負(fù)載供廠用電;當(dāng)UPS有嚴(yán)重的故障需維修或更換時，按“交流輸入1—手動維修旁路開關(guān)”的運行方式向負(fù)載供廠用電，這時UPS被短接，可以交出檢修或更換，而不影響負(fù)載的正常供電。

2 雙交流進(jìn)線雙UPS并機供電方式

來，要求并聯(lián)兩臺UPS的輸出電壓相同、頻率相同、相位相同并所帶的負(fù)荷電流大小基本平衡。在雙UPS并機系統(tǒng)正常運行時，兩臺UPS各帶1/2的負(fù)荷電流，一臺UPS發(fā)生故障，則由另一臺帶所有的負(fù)荷，但必須降負(fù)荷使用。這種并機雙UPS系統(tǒng)的平均無故障時間是單機系統(tǒng)的7～8倍，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。但是雙UPS并機系統(tǒng)的2臺UPS之間的控制有一定的聯(lián)系，操作時一定要弄清楚并機板的控制邏輯，不然會因操作不當(dāng)而引起并機板誤判斷造成輸出電壓下陷，對負(fù)荷造成不良影響。

3 UPS使用注意事項

(1)UPS在選配上要留一定余量，如4KVA的負(fù)載，UPS的應(yīng)配置5KVA以上。

(2)UPS應(yīng)避免頻繁開、停機，最好在長時間開機狀態(tài)。

(3)新購的UPS應(yīng)進(jìn)行充放電，這樣有利于延長UPS電池的使用壽命。一般采用恒壓充電，充電初始電流不得大于0.5*C5安培(C5可以用電池的額定容量計算出)，每個電池的電壓控制在2.30～2.35V，以免損壞電池。充電電流連續(xù)3小時不變，證明電池已充足，一般充電時間為12～24小時。

(4)如廠用電一直正常，UPS就沒有工作的機會，其電池在長期浮充狀態(tài)有可能損壞，應(yīng)定期對UPS進(jìn)行充放電，這樣不僅可以活化電池，也可檢驗UPS是否處于正常工作狀態(tài)。

(5)要定期檢查UPS，每月檢查一次浮充電壓，如浮充電壓低于2.2V，應(yīng)對整組電池進(jìn)行均衡充電。

(6)要經(jīng)常用軟布擦試電池，以保持電池表面清潔。

雙交流進(jìn)線雙UPS并機供電方式如入2所示：通過將兩臺具有相同功率的UPS的輸出直接并聯(lián)起 (7)UPS運行過程中的溫度控制，因使UPS運行過程中溫度范圍控制在20℃～25℃內(nèi)，以延長UPS蓄電池的使用壽命。在沒有空調(diào)的環(huán)境中，UPS的溫度控制尤為重要。

(8)UPS在使用后應(yīng)立即進(jìn)行充電，使電池恢復(fù)到正常狀態(tài)。

(9)外接電池組至UPS的距離盡量短，導(dǎo)線的截面積應(yīng)盡量大，以增大導(dǎo)線的導(dǎo)電量，減少線路上的電能損耗，尤其是大電流工作時，線路上的損耗更不可忽視。

4 UPS的日常維護及一般故障處理

4.1 日常維護

(1)每天查看UPS操作顯示屏，確認(rèn)UPS電源的運行狀態(tài)模擬指示燈是否在正常運行狀態(tài)。

(2)用耳聽UPS電源是否有異常響動，主要是功率模塊及隔離輸出變壓器的冷卻風(fēng)扇，以及變壓器是否有異常的震動聲音。

(3)檢查UPS電源的排風(fēng)口有無堵塞現(xiàn)象。

(4)每周在UPS電源的顯示屏查看電池的浮充電壓、UPS的輸出電壓、電流，并作好記錄，與以前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如數(shù)據(jù)變化比較大，則應(yīng)及時查明原因。

4.2 一般故障處理

當(dāng)UPS電源在運行過程中出現(xiàn)報警時，切勿慌亂操作UPS的任何開關(guān)和按鈕，以免將事故擴大甚至造成UPS輸出中斷。UPS電源出現(xiàn)報警時，首先應(yīng)看清顯示面板上的狀態(tài)指示燈及液晶顯示屏的提示。UPS具有自診斷功能，一旦出現(xiàn)故障會通過狀態(tài)指示燈、液晶顯示屏提供故障類型、故障時間等信息。待看清狀態(tài)指示燈及液晶顯示屏提供故障類型提示后，再根據(jù)不同的故障類型進(jìn)行進(jìn)行相應(yīng)的處理。UPS運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)以下幾種故障。

(1)交流廠用電故障，也就是交流輸入停電或出現(xiàn)大范圍的波動，UPS出現(xiàn)該告警時，同時出現(xiàn)電池放電告警信息，此時UPS面板狀態(tài)指示燈的交流輸入燈熄滅，電池放電燈亮。處理辦法首先要確定是否交流廠用電故障，檢查UPS輸入開關(guān)是否跳閘、保險是否熔斷。如確為廠用電故障，在不知道恢復(fù)時間的情況下，把不重要的負(fù)載切除，以保證重要負(fù)載的不間斷供電。

(2)逆變器故障，出現(xiàn)該報警的同時，出現(xiàn)自動旁路開關(guān)帶載告警，首先確認(rèn)在面板上是否同時出現(xiàn)逆變器超載報警，如有，查看液晶顯示屏上的輸出電流，如超過額定電流，則關(guān)閉不重要的負(fù)荷，直到輸出電流小于額定輸出電流，然后按復(fù)位鍵消除報警后，重新啟動逆變器并輸出。如沒有超載報警信號，說明逆變器不是因為沖擊電流而保護關(guān)閉，而是IGBT器件或驅(qū)動控制有故障，應(yīng)及時通知廠家進(jìn)行維修。

(3)旁路失效，出現(xiàn)該報警信號時，一般應(yīng)同時出現(xiàn)逆變器不同步報警信號。這表明輸入的廠用電的電壓、頻率超出設(shè)定范圍，但滿足整流器要求，這時逆變器自起振，不再跟蹤旁路。這時不能再起動大容量負(fù)荷，以免沖擊逆變器。

5 結(jié)束語

只要UPS電源配置合理，日常注意維護和保養(yǎng)，做到防患于未然，就可以使UPS運行穩(wěn)定、可靠，從而向DCS系統(tǒng)安全、可靠、高質(zhì)量地供電，確?；どa(chǎn)的安全、穩(wěn)定、長周期地運行。