输油场站UPS的缺陷及改进方法分析

李岚鑫

中国石油西部管道新疆输油气分公司，新疆乌鲁木齐 830001

1 输油场站的UPS 简述及工作原理

随着西部输油管道事业的发展壮大，UPS 的应用也越来越广泛，它能为输油场站提供高质、稳定的电源供应，保证了生产系统的及时有效地运行。UPS 分四部分：整流、蓄能、逆变和开关控制，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

整流器是一种将交流转换成直流的装置，它的主要功能：一是将交流电变为直流电，然后经过滤波板后供给负载或逆变器；二是给蓄电池提供供电电压。

2）蓄电池

蓄电池是储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量的大小决定了维持放电的时间。它的主要功能是：当市电正常时将电能转换为化学能储存在电池内部；当市电出现故障时将化学能变为电能到逆变器或负载。

3）逆变器

逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置。

4）静态开关

是一种无触点交流开关，有两个晶闸管反向并联组成，其闭合和开启由逻辑控制器控制。

UPS 电源的工作原理为：在电网电压工作正常时，市电经过整流、逆变后输出稳定的电压供给负载，同时给蓄电池充电；当市电异常导致突然停电时，由蓄电池给负载提供电源以维持正常的生产；如果UPS 故障时，自动转到旁路供电，以保持系统的正常运行。

2 翠岭站UPS 故障分析及解决措施

1）UPS 机故障现象及应急措施

以新疆输油气分公司翠岭站为例，输油场站UPS 背板接线端子处冒出大量黑烟，导致UPS 停机及发生逆变输出故障。经检查发现，输油场站UPS 背板接线端子排上方的滤波板被烧毁而造成主路、旁路的电源跳闸而发生断电，最终导致了UPS 停机或发生逆变输出故障。应急措施：这种断电事故发生时需要排查人员及时实施补救措施，比如对UPS 实施电气隔离，拆除 UPS 的主路、旁路电源及输出电缆，并测量UPS 电池组的电池运行情况等。处理完毕后，看UPS 逆变是否恢复工作及所带负荷是否恢复供电，否则需要现场的维修人员进一步对电池的滤波板、电源滤波板、输出滤波板、电源板及主控板等进行检查，一旦发现有损坏现象则及时进行更换处理，以使UPS 正常投运。

2）造成UPS 机被烧毁及输出停止的原因分析

根据翠岭站UPS 事故现场的情形，当时滤波板被烧毁的过程中产生了大量的热量，损毁了端子的隔板，将滤波板上的金属导电体融化导致大量的黑烟，金属导电体融化飞溅出来的颗粒物使UPS 内部绝缘下降，输出滤波板、电源根据滤波板、主控板、电源板短路损毁。 根据多年来UPS 在实际生产中的应用分析，造成这种电池滤波板出现电弧放电的现象可能的原因是飞虫或金属导体搭接造成的。

翠岭站UPS 输出是由两台UPS 在各自输出端子排后并联运行，一台UPS 发生故障造成停机时，它的输出端会发生短路现象，导致另一台UPS 输出交流接触器断开，静态旁路未进行切换而无法正常输出而立刻停止工作，

3）UPS 事故总结及补救措施

翠岭站UPS 为双机并联冗余的运行方式，这种接线方式的优势在于如果单台机发生故障不会对其他的UPS 机造成影响，但是由于UPS 运行方式及接线方式存在一定的缺陷，造成了其他的UPS 机全部出现了损坏。为了避免这种情况的再次发生，需要对UPS 的接线方式进行相应的整改优化。整改措施为先分离所有的UPS 输出，并在各个输出部位均加一个输出开关，输出开关必须由带选线功能的控制器控制，然后从旁路电源另引一路辅助电源至所带负荷。注意：UPS 输出应与新加的辅助电源互为闭锁，这样可以避免出现相序不同的问题。

3 UPS 在实际应用中存在的缺陷分析

作为输油场站的不间断供电设备，UPS 系统在实际的应用中存在一定的缺陷，造成了各种故障的发生使供电停止，甚至出现人身安全事故。现将UPS 的缺陷简单总结如下：

1）单机故障影响到整个系统的缺陷

虽然输油场站内的所有UPS 机均采用并联冗余的接线方式，但是由于运行方式和接线方式上存在一定的缺陷，比如，两台或多台输出UPS 机之间连接过于紧密，没有各自的控制输出开关，或者有各自的控制输出开关但是并没有由带选线功能的控制器控制，这种运行方式及接线方式往往会导致一台UPS 机发生故障后会影响到整个供电系统发生故障。

2）配置模块化UPS 存在的缺陷

为了提高UPS 的可靠性，所有Masterys 模型一般被安装为并联冗余的模块化配置，但是这种配置在实际应用中存在着很多缺陷：首先，由于并联模块较多，其可靠性会随着模块数量的增多而下降，即模块数量越多，控制单元越多，那么随之故障点就会增多；其次，冗余系统中的UPS 功率越大会导致整套UPS 冗余并机系统的“输出功率的余量”越小，那么必然会造成UPS 系统抗“输出过载”的能力下降；第三，如果需要增加容量必然会考虑另外购买相应的功率模块，造成投资的加大，同时必然会带动维护成本的增加。

4 对UPS 进行优化设计

1）改进并联冗余的接线方式

UPS 是长输管道业务中输油场站的一种不间断的供电装置，站内的UPS 系统大部分采用了并联冗余的接线方式，并且 UPS 进线设有了浪涌保护装置很好地避免了由于电池和市电源直接连接而造成触电事故的发生，同时两个UPS 电源分别引自两段不同的母线，一个UPS 电源发生故障不会影响到另一个。

2）自动诊断系统的应用

自动诊断系统的应用使得UPS 操作起来更加的直观和简单易行，它具有自动识别故障机监视环境的功能，能够及时将UPS 故障信息（如温度、过载等）通过电子邮件或调制的解调器发送诊断报告到支持中心，以便维修人员能够及时掌握故障信息和及时作出紧急抢救措施，避免造成设备停止的风险，保证系统的正常运行。

3）采用高效的供电模式

对UPS 采用一种可选择和可编程的高效操作模式，可提高综合效率到98%，大大节省了电能。这种操作模式可选择具体到每日或每周的间隔时间被编入程序从而直接从辅助市电供给应用设备动力。如果电源储运耗损，UPS 会自动转到逆变器并继续由电池给负载提供动力。这种高效的供电模式分为ECO 经济模式和Always On 总在模式：ECO 经济模式具有很高的供电效率，由于在普通操作条件下，应用通过自动旁路由辅助市电直接供给；创新的Always On 总在模式结合了非常高的效率和活跃的过滤谐波，通过畸变的负载再次被注入到上游市电，大大提高了供电效率。

4）节能模式的应用

该模式能够保证UPS 在待命时不使用任何动力，当以高负载激活机器的时候会以最大的生产力运转，这样UPS 总在最高的负载效率下运行，才能导致更高的系统效率。这种节能模式的成功之处在于：当负载增加时，待命的机器会立刻恢复激活以保证连续的供电。另外，监测运行时间意味着小时数被分配在所有UPS 上，交替时常被关闭的机器，这能延长机器的寿命并能减少故障风险。

5）网络监控系统的应用

随着科技的不断进步，网络的应用逐渐渗透到了各个领域，在长输管道业务中，为了更直观地对站内的UPS 系统进行监控和事故预警管理，对大型的UPS 系统进行了网络设置，即将UPS 连接到一个标准的LAN 局域网，则可以通过一台被连接到网络的电脑对UPS 的运行状态通过超文本的形式进行页面监测。拿UNI VISION PRO 举例来说，UNI VISION PRO 是通过RS232 接口或LAN 局域网连接到本地服务器以管理UPS的。它的主要功能有：通过网络浏览器的图形来监视UPS；通过串行接口控制本地服务器的停机作业；通过proxy 代理和选用的Java 停机客户遥控停机；通过电子邮件给其他地址（最多8 个）发送提醒邮件等。

6）警报系统的应用

系统警报系统能够在以下情况发生时及时发出报警信号：技术站点的温度高于推荐的最大值、辅助市电超过可被接受的容忍值、负载要求的功率高于可用功率、维护旁路被激活、使用条件不当、输入的市电超过可被接受的容忍值及错误的相周期方向等。

5 UPS 在日常维护中应注意的问题

为了更好地使UPS 不间断电源供电系统服务于输油场站，必须使UPS 在一个正常、高效的环境下运行，以提供最优的操作效率并避免设备停工的风险，这就需要为UPS 进行定期专业的预防性维护。应注意以下几点：

1）所有设备的维护操作必须有专业的UPS 人员或具有UPS 授权的人员执行。因为UPS 系统涉及的专业性非常强，各种定义、参数等非常复杂且操作起来需要很高的专业技术；

2）对UPS 机的维护与检修。UPS 主机的维护主要是防尘和定期除尘，在除尘的同时检查各连接件和插件有无松动和接触不牢的情况，一经发现，立即纠正。另外，每年定期对UPS系统进行维护与检修；

3）UPS 使用日常使用注意事项

（1）使用环境应保证清洁，无杂物尘土，并且通风良好，利于散热；

（2）切勿带感性负载，如针式打印机、日光灯、空调等；

（3）切忌UPS 带负载过轻，否则会造成电池的深度放电而影响电池的使用寿命；

（4）对UPS 适当放电，有助于电池的激活。

6 结论

作为输油场站的一种不间断供电电源，UPS 技术的发展日新月异，在现实应用中应根据实际情况选择合适的UPS，以发挥UPS 更大的功效。但是正所谓“再好的设备也有美中不足之处”，如何规避UPS 在实际应用中的缺陷，并采取合理有效的改进措施，严格做好日常维护检修工作，以保证设备的安全高效的运行。

[1]UPS安装操作手册.

[2]翠岭站UPS停机故障分析报告.

[3]模块化UPS技术缺陷.百度文库.

[4]传统数据中心采用UPS供电的缺陷.百度文库.