地质录井机房UPS供电详解

UPS，就是不间断电源。通常是弱电机房工程系统之一，也是录井机房非常重要的组成部分，是将蓄电池与主机设备相连接，主要用于给设备提供稳定、不间断的电力供应。

当井场电输入正常时，UPS将井场电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当井场电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载端软件、硬件不受损坏。

UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。下面我们了解一下UPS基本知识。

UPS的基本原理及主要技术参数

什么是UPS？

利用电池化学能作为后备能量，在井场断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置

为什么需要UPS？

井场电网提供的电力供应，看上去正常，可是不可靠：表面正常的电力，实际危机四伏。

电源中断：数据丢失、信中断、井数据损坏、设备停运、仪表失灵

电源污染：瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲、造成服务器等设备硬件损坏

UPS的四大功能

不停电功能-解决电网停电问题

交流稳压功能-能解决网压剧烈波动问题

净化功能-解决电网与电源污染问题

管理功能-解决交流动力维护问题

录井数据监控平台也是UPS的重要组成部分之一

UPS主要技术参数

输入特性：

1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会，延迟电池寿命。

2、输入功率因数 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，影响干扰其他设备

3、主电源频率允许范围

4、输入电流谐波分量

输出特性：

1、静态稳定度。大型为1﹪，中小型为2﹪

2、输出瞬态特性。大型为5﹪，中小型为8﹪

3、输出过载能力（如：过载125﹪ 5MIN； 过载150﹪ 10S）

4、输出功率因数。（0.8、0.9、1）

UPS相关配置及计算

UPS系统基本由以下部分组成：

1、UPS主机

2、必选功能件

3、蓄电池

4、配套电池柜/架、电池开关等

5、功能选件（如防雷、监控、谐波治理、上出线等）

需要进行的计算：

1、UPS主机容量计算与选择

2、UPS后备电池的容量计算与选择

UPS容量计算与选择

首先获得负载的总功率，并统一单位到KVA

例如：一般个人计算机负载约200VA，小型服务器负载约1500VA，大中型服务器负载约3000VA，电流I（A安培）及功耗W（瓦特）与VA的轉化关系

VA=I*220

VA=W/0.8（计算时通常考虑20KVA以下为0.7，20KVA以上为0.8）

考虑到UPS运行时在60-80﹪的区间是最佳运行状态，一般建议在计算时将上面的结果除以0.8在一次放大后，在选取最靠近的UPS产品

UPS供电方案介绍

1、集中供电

优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，减小传输误码率。

缺点：初期投资大，单机故障影响大

分散供电方式：

优点：方案布置灵活，故障影响小

缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰

1、单机供电：

UPS解决方案中最简单的一种

每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下，各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护

2、主从机串联‘热备份

适用于中小型网络、服务器群、办公室、仪表等场所

由UPS主机、UPS从机、电池系统、配电系统组成

优点：两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。

缺点：从机长期处于空载运行状态、效率低。从机电池组长期处于浮充状态，得定期带载放电维护机会少，影响电池寿命。所以必须有良好的带阶跃负载能力。相对于并联系统平均无故障时间偏低。

无扩容功能

相对于‘并联冗余系统平均无故障时间偏低。

3、模块并联供电

全部交流负载集中供电，由一台模块化并联UPS供电。

模块化UPS包括：机架、可并联功率模块、可并联电池模块、充电模块等

适用于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合。

功率模块配置为N+1冗余，减少了MTTR共用输入、输出、并联的电池系统、控制系统

4、N+1直接并联冗余

适合于中大型网络、数据中心、大楼集中供电、工业厂矿等应用场合。

由直接并机的N+1台UPS、电池模块、配电系统组成

系统N+1冗余，可靠性高于单机UPS

易于扩容、维护便捷式应用最广泛的方案

优点：完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。良好的扩容性（N+1），避免了“串联”热备份方式的缺点。

缺点：对设备本身同步锁相技术要求高，对设备制造技术要求高—输出阻抗接近。对逆变器输出电压调节性能要求高—分相调节。UPS必须同型号、同容量。

6、双母线

解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂、投资大、安装调试要求高。

总结

电有利于工作。综上述几种UPS配置方案，结合录井施工现场实际情况，采用单机供电方式。

作者简介：

刘欣欣，性别（女），出生年（1985），籍贯（内蒙古通辽市），民族（汉），职称（无），学历（本科），研究方向（电气，仪表设备检测）