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时高电源（湖南）有限公司

时高电源(湖南)有限公司前身成立于1995年，是一家专注于UPS不间断电源、蓄电池、机房精密空调、稳压电源、EPS消防应急电源及智能疏散系统、GZDW直流电源屏等产品销售的公司，是湖南采购入围单位。
储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电先消除落后电池后再放。
核对性放电，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要关注发现和处理落后电池，经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故，以免放电中落后电池恶化为反较电池。
平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。
日常维护中需经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动，腐蚀现象、检测连接条压降;电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏;较柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常。
免维护电池要维护，不是什么无稽之谈，应从广义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、细致和规范性，保证设备(包括主机设备)保持良好的运行状况，从而延长使用年限;保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的，也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。
(3)当UPS电池系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS电源系统;是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。


(4)对主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。


(5)当电池组中发现电压反较、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。

技术应用
一、概述


随着经济的飞速发展以及基层央行对网络建设认识的不断加深，中心机房建设和改造，近几年如火如荼。但随之而来的就是日益庞大的电费开销，中心机房在建设中的投资，其中电气、电源、制冷等系统设施占了一半以上的投资比例，的电能消耗使得整个数据中心运行成本居高不中心机房面临"建得起却用不起"的尴尬境地。


降低中心机房的运营成本和节能降耗成了基层央行有关部门关注的问题，节约能源可以从以下几方面入手。首先是机房环境的节能，包括制冷环境、供电环境;其次是从IT硬件设备节能，减少IT设备的能耗;后是IT设备内部各集成电路的节能，比如CPU的节能等。UPS处于交流供电环节的重要一环，机房几乎所有的IT设备由UPS供电，提高运行时的能效势在必行。UPS的节能必须从方案、电池、配电等方面进行。


二、按需扩容的柔性规划


一般地市级中心机房的建设都不是一步到位，会考虑今后未来5到10年的需求，但是UPS一般都是一步到位，一次就安装了2套大功率的UPS并机，结果初期负载只有规划容量的10%~20%，没等承载所规划的负载就进入了设备淘汰期。这不仅造成投资的浪费，而且也无法使UPS运行在较高的效率点，造成电能的浪费。如何避免这种情况的发生，从UPS供电系统角度考虑，应该包括以下几个方面。


(一)供电方案设计


目前UPS供电方案主要有分散供电、集中供电2种。分散供电的特点是一台UPS为一台或多台负载设备供电。分散供电的好处是分散风险，不会因为一台UPS供电异常而造成大面积停电;缺点是UPS分散布置，不便管理，而且布线不易规划。另一种是采用集中供电方


案，由一套大功率的UPS供电系统直接对机房的所有负载供电。集中供电的好处是便于规划、管理方便、维护方便;缺点是如果UPS系统异常，容易引起大面积停电事故，此缺点可以通过采用各种并联构架来避免。因此，以上两种方案各有优缺点，目前的中心机房一般都采用集中供电方案，也集中了供电的风险。当机房UPS装机总容量**过一定限度时，建议将机房按几期规划分成几个区域进行供电。


(二)UPS在线并机扩容功能


机房UPS容量的规划，可以根据不同时期的负载容量要求采用逐步扩容的方案，使投资方案更经济，同时也能使UPS工作于较佳的效率点。目前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能，不仅提高了系统的可靠性，同时也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关，并在机房规划相应空间，即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理，多种UPS并机时需要对UPS的设置进行修正，此时要求UPS必须在维修旁路状态工作，UPS由市电直接带载，如果此时市电波动较大甚至停电，将造成系统的大面积瘫痪。所以并机扩容必须具备在线并机功能，即UPS并机扩容时，只需将新增UPS软件修改至与原UPS系统一致后，在不关闭原有UPS系统的情况下直接将新增UPS并入原有系统即可，扩容前后，UPS均工作于在线模式下，避免切换至旁路供电的高风险操作。


(三)采用模块化UPS实现逐步扩容


目前，模块化UPS已经开始在国内应用，模块化UPS特点主要包括:可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现"N+X"冗余并机。以台达C系~IJUPS为例，每个模块为20kVA，整个系统大可扩容至160kVA，可以根据机房的实际容量需求，逐步扩容，只要在机房初期规划好配电容量即可。同时，实现"N+X"冗余比较划算，以60kVA的容量要实现"N+I"冗余为例，传统方案必须扩容一台60kVAUPS，而采用模块化UPS，则只需扩容一个20kVA的模块即可，节省大笔资金的投入。


三、提高UPS自身能效，优化负载效率曲线


目前UPS均为在线式双变换构架，在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为60kVA的UPS为例，每度电按1.2元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为5045.76元。可见提高UPS的工作效率，可以为数据中心节省笔电费，也是降低整个机房能耗的直接方法。因此采购UPS应尽量采购效率更高的UPS。


当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高，同时也必须具备一个较高的效率曲线，特别是在"1+1"并机系统时，根据系统规划，每台UPS容量不得大于50%，如果此次效率仅为90%以下，就算满载效率达到95%以上，也是没有意义的，所以要求UPS必须采取措施优化效率曲线，使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。


除了提高UPS自身的效率之外，UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式，其原理是在较好的市电环境下，激活此功能，使UPS由静态旁路直接供电，此时逆变器处于待机状态，正常工作但不输出能量，_旦市电异常，UPS立即切换到逆变器供电状态，切换时间一般在1毫秒以内，由于逆变器处于待机状态，所以自身损耗很小，此时UPS的整机效率可以达~1J97%以上，比正常模式减少3%以上的损耗。


使用ECO模式必须具备2个条件:一是静态旁路必须采用两组高可靠晶闸管，不得采用接触器加晶闸管的组合，因为接触器吸合时接触点会打火，一般工作数百次之后就不能正常工作，而晶闸管则不存在此问题，同时可以缩短切换时间。二是建议在较好的电力环境下使用，比如一级供电单位等。


四、降低输入电流谐波，提高功率因数


谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络。由于非线性负载产生的非正弦电流，造成电路中电流和电压畸变，称为谐波。谐波的危害包括:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温度升高，效率低，加速绝缘老化，降低使用寿命;干扰设备正常工作;无功功率增加，电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振，特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对电网而言是一个非线性负载，在工作时会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例，其输入功率因数一般为0.75左右，谐波大于30%。降低UPS32作谐波的主要方法有以下几种。


(一)12脉冲整流器


其原理是在原有6脉冲整流器基础上，在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后，可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单，谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限，价格略高。


(二)无源滤波器


依据LC滤波电路原理，对UPS产生的谐波进行滤除，并对功率因数进行补偿。优点是技术简单，成本较低;缺点是只能补偿将点阶次的谐波，同时受负载阻抗影响较大，无法适用于全功率段。


(三)有源滤波器


原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波，且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。


(四)高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计


整流器原理是采用高频率PWM控制IGBT导通，对输入电压波形进行分割，使输入的电流波形尽量接近正弦波，并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻，价格便宜，效果好;缺点是技术结构复杂，不易维护，受功率器件影响，目前容量大小受到限制。


以上几种技术，性能及投资对比，可以根据实际需求选择合适的方案。


五、电池管理及配电管理技术


UPS都配备了电池，用户在电池组上的投资往往占整个UPS供电系统投资的很大比例，甚至**过UPS本身的投资，而电池的使用年限明显低于UPS主机。由于电池主要材料是重金属铅、硫酸和不易分解的塑料，都会对环境造成严重的污染。因此减少电池使用数量，延长电池循环使用寿命，不仅节省直接和间接的电池投资，而且还减少整个机房设备对环境的污染。所以UPS可以通过以下几个技术实现电池的节能。


(一)并机共用电池组功能


共用电池组原理是通过的整流器隔离故障，使并机系统中的2台或多台UPS的整流同步，母线均流，使系统中的各台UPS母线直接并联，然后将满足系统后备时间要求的电池并联后接人并联母线系统中，实现电池的共享，减少电池投资。以"1+1"为例，传统的UPS方案，系统后备-小时，考虑其中一台UPS故障时，UPS2的电池不能为UPS1使用，所以UPS1和UPS2必须各配置一套-4,时的电池组，才能**系统在断电后还能备用一小时。采用共用电池组方案后，因为UPS1故障后，系统中的电池仍能为UPS2提供能量，所以整个系统仅需配置一套一小时电池即可。这不仅节省了电池直接投资，同时也节约机房在空间、承重及空调等方面的投资，也降低了对环境的污染。


(二)智能电池管理技术


影响电池寿命的因素有很多，主要包括温度、充电、放电、循环次数等。如果能够对上述几个因素进行综合处理，可以大大延长电池的使用寿命，延长电池更换周期，节约电池投资。UPS的智能电池管理击包括:电池均浮充管理(均浮充控制)、充电温月智能放电终止电压控制，除此之外还应具备电动检测和电池漏液检测功能。另外还可以选压范围较宽的UPS，减少电池放电次数。通过上述几种技术，可大幅度延长电池寿命2--3年。


(三)智能UPS配电管理技术


原理是通过侦测UPS电池电压或者管理时间，实现对机房中不同等级负载的多次下电保护功能，减少电池投资，提高电池使用率。智能UP理技术主要有2种方案:软件实现方式及硬式。以台达UPS为例，其软件方式是在UPS中，在负载服务器安装Deltashutd0wnAgent关机代理程序。当市电异常并满足电池电压或者定时条件时，会自动保存系统程序，然后关闭服务器。


硬件方式是UPS输出配置一个智能配电屏，通过PLC侦测UPS电池电压或定时要求，当满足上述条件时，智能配电屏根据设定分时关断某路输出。目前此方案已经在国内多条地铁的UPS供电系统中应用。

基本组成
编辑
电力UPS主要有以下几个系统组成，采用两级变换。级变换采用整流器（AC-DC），
把经过输入隔离变压器后的交流电变成稳定的直流电。*二级变换（DC-AC）采用逆变电源，把整流后输出的直流电变换成正弦波交流电经过隔离输出给负载。
隔离部分：输入隔离变将交流输入和直流隔离开，保护直流侧设备；输出隔离变将交、直流输入与交流输出隔离开，保护负载端设备。双隔离保证了直流输入、交流输入与交流输出三个端口的真正完全的电气隔离。
整流部分：将输入的交流市电转变为稳定的直流，送入逆变设备。
逆变部分：将外部直流或经过整流后的直流电源转变为稳定的正弦波交流电源。
控制部分：控制逆变器电源跟随基准市电，并与其保持相同的相位和频率，自动调节，并使电源在规定的范围内，按照设定的保护定值运行或保护。
显示部分：采用LCD及LED状态模拟盘，准确反映设备运行状态及故障信息。
切换部分：采用继电器或静态电子开关，对旁路、市电和逆变器输出电源进行自动切换。 [2]

从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。1)整流器:整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能:，将交流电(AC)变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器;*二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用;


2)蓄电池:蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间。其主要功能是:1当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。2当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载;


3)逆变器:通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成;


4)静态开关:静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。


折叠编辑本段种类
UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式类。


其中，我们常用的是后备式UPS，它具备了自动稳压、断电保护等UPS基础也重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波，但由于结构简单而具有价格便宜，可靠性高等优点，因此广泛应用于微机、外设、等领域。


在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，如四通PS系列，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题;由于需要较大的投资，通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。


在线互动式UPS，同后备式相比较，在线互动式具有滤波功能，抗市电干扰能力很强，转换时间小于4ms，逆变输出为模拟正弦波，所以能配备服务器、路由器等网络设备，或者用在电力环境较恶劣的地区。
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