UPS设备在线监测技术的应用实践研究

2021-03-16宁旭

通信电源技术 2021年19期

关键词：实时性汇总监测技术

宁旭

（中海油石化工程有限公司，山东青岛 266001）

0 引言

UPS设备作为重要的电源装置，不仅具备安全、稳定的优势，而且还能打造合理且规范的电源保护模式，是在线监控技术发展和智能化转型的关键。为了有效整合技术内容，需要打造更加完善的控制系统，提高设备应用效率。

1 UPS设备的应用现状

1.1 UPS设备概述

UPS设备是指不间断电源设备，主要由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关等元件组成，其最大的优势在于不会因为短暂停电而出现电源供电中断的问题，能始终提供高品质电源，便于保护精密仪器。从应用原理角度分析，UPS设备是含有储能装置、以逆变器为基础功能元件的电源设备，可以实现稳压稳频实时性电源保护[1]。

1.2 UPS设备的应用

UPS设备的应用范围较为广泛，石油化工、交通运输、移动通信以及计算机等行业都在应用UPS设备，主要是匹配应急照明系统、消防安全报警系统、安全防范系统以及自动控制系统等，还能为太阳能储能转换设备提供电源，从而有效维持相应设备运行的稳定性和安全性，市场价值空间较大[2]。

应用UPS设备在线监测技术能实现蓄电池组的在线监控（见图1），实时采集蓄电池内阻参数，从而有效评估蓄电池的质量水平。此外，能在线实时监测单体电池电压参数、总电压参数、电流参数、环境温度参数等，也能支持放电测试和数据分析核对，保证整体在线监控管理的规范效果。具体功能如下：一是实现7×24 h连续监测，对电压、电流、内阻等予以汇总，及时发现电池质量问题，减少故障停电[3]；二是图形化显示电池参数，并能保存获取的历史数据进行对比，依据数据完成异常电池的剔除，为电池组寿命提供保障；三是电池异常现象汇总后就能及时报警，以便于相关工作人员及时采取相应处理措施，能在断电出现后第一时间定位故障电池；四是自动检测电池组性能的均衡性，并且诊断电池故障问题，有效分析电池的健康情况；五是实现自定义设定内阻测试间隔参数，以便于及时掌握相关信息，为维护人员工作的顺利开展提供支持[4]。

图1 蓄电池组在线监测

2 UPS设备在线监测的关键技术

运用在线监测技术对UPS设备实时监测，能实现科学、实时地对运行参数集中监控和管理，便于工作人员掌握UPS设备的运行状态，及时发现UPS设备异常情况，并按照指示规范处理相应故障。

2.1 在线监测的硬件设施

在UPS设备在线监测体系中，主要是借助智能监测模块对设备的运行状态、参数等予以实时汇总，并及时完成信号信息的上传，配合集中监测站落实相应的控制工作，针对异常状态完成预警信息和告警信息的触发处理。在线监测系统能同时监测多台UPS设备，多个监测单元采取总线方式完成连接处理。UPS设备在线监测系统中，要对输入电压、输出电压、输入频率、输出频率、电池电压以及输出电流等予以监控，因此需要配置对应传感器和主控设备。

2.2 在线监测技术的构架

在UPS监测技术体系中，为了保证整体应用效果的合理性和规范性，需利用监测模块对UPS设备信息进行汇总统计，并上传至在线监测主控设备，实现多台UPS设备实时性监测、数据记录和故障报警。整体框架结构见图2。

图2 UPS设备在线监测整体框架

对UPS运行参数和应用状态予以实时性监测处理，能在保障UPS功能的同时及时发现故障现象和问题，降低因UPS故障造成的影响。同时，匹配模块化设计和总线式供电处理机制具备较好的扩展效果，无论是设备安装还是故障处理，均较为便利。

除此之外，UPS设备在线监控还具备工程化设计单元。监测模块采用导轨式安装，集中设置在监测机柜位置，配合通信总线提高监测功能的实效性水平[5]。

2.3 在线监测技术的模块

整个UPS设备在线监测系统利用串行处理的方式和UPS设备建立通信模式，配合UPS模拟量信息采集过程、状态量采集过程以及报警量信息管理过程，打造完整的信息控制模式，并且能对监测获取的信息予以预处理，建立统一格式支持下的数据管理体系。此外，监测模块借助电源通信总线和集中监测站机建立通信通道，实时性获取接收站机的控制指令，并且能将采集的信息集中上传到站机位置。在实际应用框架内，合理化的应用模块能提升整个系统抗干扰效果，依据UPS接口、电源接口、通信总线接口等完成外围接口（图3）的联动处理，并且配置合理的隔离措施。

图3 外围接口

除此之外，为了满足模块应用处理的基本需求，需要从安装、供电以及通信处理3个方面落实监测模块控制方案。

（1）安装方式。结合信号应用要求将模块集中在监测机柜位置，采用导轨式安装方式完成固定操作。

（2）供电方式。利用总线供电处理模式完成信号集中监测，并供给24 V直流电源。

（3）通信方式。借助RS-485协议完成接入处理，不仅能够满足信号集中监控处理的要求，还能实现数据通信的实时性目标，维持良好的应用状态，最大程度提高设备在线监测的水平。

2.4 在线监测技术的功能

在UPS设备在线监测技术方案中，信号集中监测站机要借助UPS监测模块完成信息的上报处理，并且打造完整的显示机制和存储机制，配合UPS报警信息和信号集中监测处理信息，实现人机界面控制要求，完成上报监测中心和各级终端处理工作。此外，信号集中监测系统也要设置UPS监测独立菜单项，并完成相应的调阅控制工作，无论是预警信息还是报警信息都能在集中监测系统界面上予以显示，为设备维护人员开展常规工作提供保障。

2.4.1 分类监测信息

对UPS设备运行信息和状态信息予以监测汇总，配合相应的分析机制和信息汇总管理机制及时完成对应信息的读取，保证后续针对信息传递问题实施科学有效的控制措施，减少UPS设备异常情况造成的不良影响，最大程度提高系统综合效益[6]。信息监测具体内容包括运行信息和状态信息，其中运行信息包括输出电压、输入电压、频率、负载功率以及电池电压等，状态信息包括输入电源失效、电池电量不足、UPS异常以及UPS将关闭负载等。

2.4.2 预警、报警指令

UPS设备出现状态信息异常后就会形成报警信息，利用直接报警的处理方式将异常信息直接汇总到监控中心或各级终端。与此同时，信号集中监测站机也会对运行信息予以分析和实时性处理，完成阈值的判定评估，针对发现的异常情况予以上报。

2.4.3 信息查询

在UPS设备应用工序中，为了保证实时了解设备的运行情况和要求，需要配置信息查询和统计指令功能单元，有效完成历史数据的查询和处理。此外，结合历史数据年、月、日进行报表变化的评估，利用变化曲线直接反映出UPS设备的应用情况。与此同时，完成告警查询和数据统计后，就能针对日后的工作制定进行更加合理的规划，确保UPS设备在线监测控制方案符合应用标准[7]。

2.4.4 抗干扰功能

UPS设备一般都会应用在独立信息系统体系内，低电平参数本身就具有差异性，加之设备运行电磁环境较为复杂，为了保证总线式可靠通信，需要配合抗干扰技术单元实现安全隔离。在总结实验室环境下电磁兼容测试结果和现场试验测试结果的基础上，改进设计方案，从而更好地满足实际环境条件下对技术体系的需求[8]。

3 UPS设备在线监测的预期效果

通过UPS设备在线监测配合完整的安全隔离通信技术，打造更加科学且高效的在线监测应用体系，维持良好的应用效能，满足UPS设备应用和维护的基本需求[9]。在应用UPS设备监测模块后，融入既有信号建立集中监控测试平台，形成独立的信息系统，保证UPS设备应用情况的实时性分析和监测汇总。针对记录信息予以对比分析，及时预判异常情况，并根据报警信息采取相应的处理措施。工作人员利用UPS设备在线监测技术能实时掌握UPS性能的变化趋势，便于发现安全隐患并进行处理，同时还能提升UPS设备的维护效率，减少故障率和设备维护成本，为综合应用效果的全面提升提供支持[10]。