论UPS的基础配置与维护保养

付广荣

摘 要：不间断供电系统UPS（Uninterruptible Power System）作為保护设备或者数据的最后一道屏障，越来越受到用户的关注与重视，尤其是精密仪器较多的场所或者大型数据交互中心，人们对UPS的需求越来越高，在数量、质量、性能等方面都有了具体的要求。因此UPS在其物理结构、系统配置、电池后备时间、维护保养以及故障的响应时间等方面都有了长足的进步与发展，以满足当前时代发展的需要。

关键词：UPS（Uninterruptible Power System）；物理结构；系统配置；电池；后备时间

中图分类号：TL503.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0173-02

1 UPS结构、分类、原理与作用

UPS电源系统主要主路、自动旁路、手动维护旁路、电池组、进行AC/DC（交流/直流）变换的整流器、进行DC/AC（直流/交流）变换的逆变器等几大主要部分构成。其分类按结构可分为直流UPS与交流UPS；按备用时间可分为标准型与长效型；按工作原理可分为后备式、在线互动式、在线式三种类型……目前市面上容量大于3kV以上的UPS基本上是在线式（图1）。

从图1可以看出UPS工作的原理可以简单的表述为：当市电输入正常时，电源会经过整流器、逆变器从而使输出端获得优质、稳定的电源提供负载侧使用；当整流器发生故障时，先由电池组放电经逆变器供负载使用，而当放电完毕或者逆变器亦发生故障时，此时会切换至自动旁路进行供电，此时负载侧的电源是由市电直接供应，与经主路的电源质量相较会差一些；当自动旁路失效时或者该UPS需要进行停机检修时，我们需切换至手动维护旁路进行工作。从UPS的工作原理可以得出其主要的两点作用：（1）当市电稳定时，UPS作为稳定器为负载侧提供稳频、稳压、纯净的电源；（2）当市电异常时，由电池组为负载进行供电，因此电池组可近似等效于一台发电机。

2 选型与配置

UPS选型根据其原理我们一般选择在线式UPS作为我们的首选，这是考虑到UPS后续如何配置、对终端设备的稳定度以及对数据的保护作用等因素。那么选择在线式UPS的好处有哪些呢？首先在线式UPS的逆变器始终处于工作状态，保证了当市电失效时，可以实现无缝切换至电池组工作保证后续负载不断电；其次由于有整流器、逆变器的作用，当市电出现欠压、过压、谐波干扰等不可控因素时也能为负载提供稳频、稳压、无干扰的交流电，最大限度的保证了负载不受影响；再次在线式UPS可与外加电池组和优质发电机组联合工作，使得UPS成为长时间不间断供电电源。根据在线式UPS的工作特性以及用户的实际需求出发，用户可以根据设备的重要性及实际需求对UPS进行有效的配置，目前较为主流的配置方式有单旁路系统、双旁路系统、UPS+柴油发电机（组）、1+1冗余并机系统、N+1冗余并机系统等，以目前使用最为普遍且可靠度较高的1+1冗余并机系统为例（图2）。

从图2中我们可以很清楚的了解到1+1冗余并机系统的优点：首先，它的主选电源与备选电源可以通过前级的ATS进行选择后输入，因为ATS的作用是可以选择一路可靠的市电作为主选电源，另一路市电或者柴油发电机组可作为备用电源使用；其次，它的主路与旁路（静态旁路与手动维修旁路）的电源输入是独立的，当主路电源输入故障时，不会影响到旁路模式工作；再次，它的输出是冗余模式，当其中一台UPS发生故障时，所有负载设备会自动加载到另一台UPS上，由工作正常的UPS进行电源供应，以保持负载可以得到持续的纯净的交流电；最后所引入的UPS是双旁路结构，即使整流器、逆变器故障而导致UPS设备不能正常工作，也可切换至手动维护旁路状态，以保证负载优先得到市电保障。

3 电池配置

从第一部分的介绍中我们得知UPS本身不具备不间断供电的作用，在市电正常的情况下它只是一台稳定器，而它只有与外加电池组联合工作才能成为不间断供电系统，因此如何对电池组进行有效配置是发挥UPS作用的关键工作。图3是一个计算电池容量的一个简要公式。

从图3中的公式，很容易的计算出电池的放电时间即电池组的后备时间，而具体的后备时间则根据不同的场合进行不同的设计，其中还要涉及购买的电池的成本、电池放置的场所以及电池的更换等一系列后续工作等等，一般重要场所电池的后备时间以0.5h-4h为宜。

4 维护

UPS如此重要，因此对它的维护保养工作是必不可少的，首先，它需要在适宜的温湿度环境下工作，一般温度在0℃-35℃之间，推荐温度为25℃，湿度在0%-95%之间；其次，需要定期对设备主机进行巡检，这部分工作可由厂家或者设备代理商完成，使用专用软件对设备的运行参数、设备部件的运行情况、历史数据等等加以分析确保设备始终处在最优的工作状态之中；再次，要对电池组进行定期放电维护，因为UPS电池组始终处于浮充状态之下，而微放电会对电池的性能造成影响，最终导致电池的使用寿命缩短，因此有条件的地方可每3个月对电池组进行一次深度放电维护，查看电池的放电速率，测量每一节电池的电压、内阻、温度等参数，发现某节电池的性能出现下降时，要做电池活化或者更换该节电池，以免造成整组电池性能的下降；最后，我们可以对UPS的主机与电池组采取监控，在专用的监控软件下实时读取当前的设备的运行状态与参数，同时在每一次维护时可以将历史数据进行对比，以保证每一次的维护工作达到最优。

5 结束语

UPS的地位随着设备的不断发展而提高，当前UPS的结构、性能与配置也到了一个比较成熟的阶段，因此如何提高用户的使用满意度是我们作为服务人员所要思考的。只有将维护工作做到位，故障响应时间最短，维修准确、及时、到位，这样才能将UPS的性能发挥到极致，也才能满足不断增长的需求。

参考文献：

[1]张颖超，杨贵恒，常思浩，等.UPS原理与维修[M].北京：化学工业出版社，2007，3.

[2]周志敏.UPS供电系统设计与工程应用实例[M].北京：中国电力出版社，2012，2.

[3]周志敏，纪爱华.快速掌握UPS工程应用及故障处理[M].北京：化学工业出版社，2013，11.endprint