DCS控制系統(tǒng)中UPS電源的配置使用和維護(hù)

　　ups電源

　　UPS即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過(guò)主機(jī)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(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)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(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將電池的直流電能，通過(guò)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(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過(guò)高或電壓過(guò)低都能提供保護(hù)。

　　UPS是針對(duì)中國(guó)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(duì)電源的可靠性要求，克服中、大型計(jì)算機(jī)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(wèn)題，以全新的數(shù)字技術(shù)研制出的第三代工頻純?cè)诰€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(jī)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(hù)管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風(fēng)機(jī)等易損件，大修時(shí)做電池活化等；②改造或采用換代設(shè)備，使用高級(jí)工具測(cè)試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高，維護(hù)人員工作量大，不易實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，設(shè)備事故預(yù)防能力低。實(shí)施在線維護(hù)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(yǔ)“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)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(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DCS，也可直譯為“分散控制系統(tǒng)”或“分布式計(jì)算機(jī)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(jì)思想，采用多層分級(jí)、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(jí)遞階結(jié)構(gòu)，如圖3.1所示，每一級(jí)由若干子系統(tǒng)組成，每一個(gè)子系統(tǒng)實(shí)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(jì)上廣泛實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)、故障自診斷和自動(dòng)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(wàn)甚至幾十萬(wàn)小時(shí)。

　　DCS控制系統(tǒng)中UPS電源的配置使用和維護(hù)

　　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(shí)，由蓄電池組經(jīng)電池開(kāi)關(guān)向逆變裝置供電。當(dāng)逆變裝置故障輸出電壓異?；蜻^(guò)載時(shí)，則切換到自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)由廠用電直接向負(fù)載供電。

　　該廠對(duì)DCS系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)比較少，采用雙交流進(jìn)線單UPS供電方式，對(duì)DCS系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)多，采用雙交流進(jìn)線雙UPS并機(jī)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(shí)，自動(dòng)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(yùn)行方式工作；當(dāng)整流器模塊有故障時(shí)，按“蓄電池—逆變—負(fù)載”的運(yùn)行方式工作；當(dāng)蓄電池放電完畢以后自動(dòng)切換到由自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)向負(fù)載直接供交流電；當(dāng)逆變器模塊有故障時(shí)，按“交流輸入1—自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)—負(fù)載”的運(yùn)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(shí)，按“交流輸入1—手動(dòng)維修旁路開(kāi)關(guān)”的運(yùn)行方式向負(fù)載供廠用電，這時(shí)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(jī)供電方式

　　來(lái)，要求并聯(lián)兩臺(tái)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(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)UPS各帶1/2的負(fù)荷電流，一臺(tái)UPS發(fā)生故障，則由另一臺(tái)帶所有的負(fù)荷，但必須降負(fù)荷使用。這種并機(jī)雙UPS系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間是單機(jī)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(jī)系統(tǒng)的2臺(tái)UPS之間的控制有一定的聯(lián)系，操作時(shí)一定要弄清楚并機(jī)板的控制邏輯，不然會(huì)因操作不當(dāng)而引起并機(jī)板誤判斷造成輸出電壓下陷，對(duì)負(fù)荷造成不良影響。

　　3 UPS使用注意事項(xiàng)

　?。?）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。

　?。?）UPS應(yīng)避免頻繁開(kāi)、停機(jī)，最好在長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)狀態(tài)。

　?。?）新購(gòu)的UPS應(yīng)進(jìn)行充放電，這樣有利于延長(zhǎng)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(jì)算出），每個(gè)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(shí)不變，證明電池已充足，一般充電時(shí)間為12～24小時(shí)。

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

　?。?）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(duì)整組電池進(jìn)行均衡充電。

　?。?）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(jī)供電方式如入2所示：通過(guò)將兩臺(tái)具有相同功率的UPS的輸出直接并聯(lián)起 （7）UPS運(yùn)行過(guò)程中的溫度控制，因使UPS運(yùn)行過(guò)程中溫度范圍控制在20℃～25℃內(nèi)，以延長(zhǎng)UPS蓄電池的使用壽命。在沒(méi)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)。

　?。?）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(shí)，線路上的損耗更不可忽視。

　　4 UPS的日常維護(hù)及一般故障處理

　　4.1 日常維護(hù)

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

　　（2）用耳聽(tīng)UPS電源是否有異常響動(dòng)，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(dòng)聲音。

　　（3）檢查UPS電源的排風(fēng)口有無(wú)堵塞現(xiàn)象。

　?。?）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(shí)查明原因。

　　4.2 一般故障處理

　　當(dāng)UPS電源在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，切勿慌亂操作UPS的任何開(kāi)關(guān)和按鈕，以免將事故擴(kuò)大甚至造成UPS輸出中斷。UPS電源出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，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(huì)通過(guò)狀態(tài)指示燈、液晶顯示屏提供故障類型、故障時(shí)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(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)以下幾種故障。

　?。?）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(dòng)，UPS出現(xiàn)該告警時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)電池放電告警信息，此時(shí)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(kāi)關(guān)是否跳閘、保險(xiǎn)是否熔斷。如確為廠用電故障，在不知道恢復(fù)時(shí)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。

　?。?）逆變器故障，出現(xiàn)該報(bào)警的同時(shí)，出現(xiàn)自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)帶載告警，首先確認(rèn)在面板上是否同時(shí)出現(xiàn)逆變器超載報(bào)警，如有，查看液晶顯示屏上的輸出電流，如超過(guò)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(bào)警后，重新啟動(dòng)逆變器并輸出。如沒(méi)有超載報(bào)警信號(hào)，說(shuō)明逆變器不是因?yàn)闆_擊電流而保護(hù)關(guān)閉，而是IGBT器件或驅(qū)動(dòng)控制有故障，應(yīng)及時(shí)通知廠家進(jìn)行維修。

　　（3）旁路失效，出現(xiàn)該報(bào)警信號(hào)時(shí)，一般應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)逆變器不同步報(bào)警信號(hào)。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(shí)逆變器自起振，不再跟蹤旁路。這時(shí)不能再起動(dòng)大容量負(fù)荷，以免沖擊逆變器。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　只要UPS電源配置合理，日常注意維護(hù)和保養(yǎng)，做到防患于未然，就可以使UPS運(yùn)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(zhǎng)周期地運(yùn)行。