直流220V电池电源替代UPS不间断电源系统研究

魏义强

摘 要：UPS不间断电源当前在很多变电设施和供电系统中都得到了广泛的应用，在应对突然断电事故和减少停电造成的不必要损失等方面发挥了重要作用。不过利用220 V的直流电池电源取代不间断电源系统，也可以发挥电源的持续供应作用，而且能够降低费用支出，避免增加很大的后期检修养护投入，保障电力设施的安全稳定运行。该文结合不间断电源的工作特性，针对其使用中存在的问题，对220 V直流电池电源的应用进行分析和阐述。

关键词：直流电源 220 V电池 UPS不间断电源 应用分析

中图分类号：TM91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0028-02

近年来，在很多的石油化工、电能供应、金属冶炼等领域都配备了UPS不间断电源设施，在避免突然出现断电的时候影响监控系统正常发挥功能，以及提供后期检修维护重要依据，防止出现不必要的损失现象等方面实现了良好的效果。UPS不间断电源设施主要是电力供应中断的时候，把原有的直流电转换为监控设施实际需要的交流电，所以将不间断电源用正常使用的220 V的直流电源系统取代，也可以实现电源供应的持续保证，而且能够减少投入大量的资金购买设施，避免了增加后期的维修次数。因此，笔者试就220 V的直流电池电源代替UPS不间断电源系统，进行粗浅的分析研究。

1 UPS不间断电源的工作特性及其应用中存在的问题

1.1 基本运行原理

某变电站将UPS不间断电源系统应用到了2台330 MW的供电机组中，其主要结构类型和工作原理如下：该系统由4路电源进行连接：一是A段母线，经由调压设施和阻隔变压设施的旁路回路系统；二是B段母线，通过滤波器、逆变设施和阻隔变压设施的主电力系统；三是厂用直流端，通过二极管分隔并且与二路电源整流、逆变设施连接，作为电力补充系统；四是当不间断电源出现故障进行维护的时候应用的电源设施。UPS不间断电源平时使用的时候，通常利用的是二路系统，一旦出现了突然断电，逆变设施对蓄电池电量进行转换供应，瞬间实现电力的正常输送和监控，不会影响电力设备的正常运行。对UPS不间断电源系统进行检查维护以及不使用二路系统的时候，将其转换到一路系统中，但是从一路电源转换成逆变的供电系统，往往比更换电池的时限要高出很多，非常不便利，所以通常应用的主要就是逆变系统，而往往不会应用一路或者二路电源设施。而且，即使UPS不间断电源提供了3套的电力保障供应设施，不过仍然需要依赖直流电源以应不时之需。

1.2 应用中存在的薄弱环节

变电站供电机组使用的UPS不间断电源非常复杂，而且购买时投入了很大资金，对电能资源的消耗也非常高，特别是在进行设备安装调试、后期检修维护的时候也需要投入很大的人力和财力。比如这种不间断电源设施在电路结构上具有一定的复杂性，在日常使用的时候，就出现了突然断电而备用电源切换不及时导致DCS系统失常，并且严重损坏油泵、机轴等机械设施的故障问题，在检修和维护的时候增加了很大的资金支出和人力投入。

2 220 V直流电池电源系统应用分析

2.1 直流220 V电池电源应用实践

考虑到UPS不间断电源在应用中经常发生的一些故障问题，某变电站探索使用了220 V的直流电池电源，取代了以往的UPS不间断电源系统，但是经常出现突然断电影响交流电正常供应的DCS监控设施中，至此之后就始终没有影响到监控系统的顺畅使用。只不过与以往不间断电源系统使用在电力设施的配置上，唯一区别的就是在交流电源的部位安装了一台电源打印设备，借此来控制直流电量的超负荷运行。而后在2台330 MW的供电机组中，将UPS不间断电源系统应用220 V的直流电池设施进行了更换，比以往设备资金投入降低了大约280万元，阻隔变电、调压整流、逆变切换等UPS不间断电源设施的电能损耗每年降低了大约36万元，而且也极大地降低了后期在电源设备上的检查和维修数量，在人、财、物的投放上得到了大大的削减。

2.2 直流220 V电池电源使用原理

当前在220 V的交流电源监控系统中，切换为48、24和5 V的直流电，主要是利用常规的稳压电源串联和稳压调研开关两个办法。稳压电源串联通常是将50 Hz的工频电源设施使用线圈和硅钢材料缠绕之后切换为正常使用的电压，整流、过滤、稳固处理之后提供给电力设施和监控系统，由于配备了电源变压设施，因而依靠的必须是交流电。而稳压电源开关不仅在应用的时候比串联类型具有较高的工作效能，而且其自身的质量和体积均非常小，在电力资源的消耗上也非常的少，只不过在电路结构上具有一定的复杂性。在近年来各种电子信息科技应用的不断推陈出新，这种稳压电源开关设备已经得到了极大的改进，电路系统的复杂化得到了很好地解决，因此目前很多电力设施上都使用这种电源系统，取代UPS不间断电源以保障电力切换供应。

一方面，这种稳压电源开关设施在使用的时候，先是将220 V的交流电源进行噪音控制，然后通过电源波段的整流、过滤，切换成300 V左右的直流电，接下来把这种直流电转换为100 kHz以上的高频，在经过物理阻隔变压、整流、过滤之后，将高频中的交流电转换成稳定的电压电源，如果这种电压电源出现了一定程度的波动，经由调制设施的变频，就可以实现安全可靠的输出电压。

另一方面，应用这种稳压电源开关设施通过220 V的直流电进行供应，需要对220 V的交流电在整流、过滤之后，转换成220 V的直流电来利用，只不过需要增加一道整流和过滤的过程，但是切换成的电压至少要低100 V左右，而且比以往电源电源要高出很大的应用空间，所以在稳压电源开关设施中使用220 V的直流电源具有很强的安全性和可靠性。

同时，新配备的DCS系统使用直流电池电源，也可以仍然使用原有的UPS不间断电源系统的辅助电池和整流设施，能够减少辅助电池和整流充电设施的安装数量，之前应用的不间断电源设施重新调整变更为直流电源系统，以及电力荷载结构的重新配置设计，在技术处理上也不是很复杂，在后期投入使用的时候无需进行重复操作。

另外，由于这种稳压电源开关设施的良好使用效果，同时配备了整流设施，导入220 V直流电在极性上要求不是很高，使用哪种连接方式都适宜，所以目前在打印设备、网络交换系统、DPU监控系统、变电站等DCS系统电源切换中得到了广泛的应用，并且越来越取代了以往的UPS不间断电源设备。尤其是这种稳压电源客观系统在DCS监控设施上使用，通过二路电源系统进行电力供应，其中一路电源能够顺畅使用即可满足电力设备的正常运转，而且这二路电源之间相互转换无需太多的时间，传统也不用重新启动。

3 结语

综上所述，将传统的UPS不间断电源设施使用220 V的直流电池电源来代替，改变原有的监控系统电力保障设备，不仅会极大地减少电源设施安装调试的复杂操作，降低电力设施的资金投入，而且也能够有效地削减后期电源系统使用上的能源损耗，降低在设备运行检修养护上的人力和财力支出，确保电力设施的安全稳定运行，所以在各个领域中使用220 V的直流电池电源取代以往的UPS不间断电源设施，更方便、更高效，应用空间也更为广阔。

参考文献

[1] 纪亚非.直流220 V电池电源替代UPS不间断电源系统[J].自动化与仪表，2012（3）：57-60.

[2] 林旭东.浅谈UPS（不间断电源）技术在单位机房建设供电系统中的应用[J].科技创新与应用，2013（22）：160.

[3] 杨培和，曹清.直流不间断电源（DC UPS）蓄电池管理系统[J].电源技术应用，2011（9）：38-41.