高速公路機(jī)電工程中UPS的運(yùn)用

文/吳戰(zhàn)鋒 浙江泰侖電力集團(tuán)有限責(zé)任公司 浙江湖州 313000

監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)稱為公路機(jī)電工程的三個(gè)系統(tǒng)，如果把高速公路作為計(jì)算機(jī)，那么這三個(gè)系統(tǒng)對(duì)這一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至關(guān)重要。高速公路通車(chē)后，機(jī)電系統(tǒng)的三大系統(tǒng)起著極其重要的作用。機(jī)電三大系統(tǒng)正常運(yùn)行，公路才能正常運(yùn)行，反而會(huì)使整個(gè)公路癱瘓，將給國(guó)家的財(cái)產(chǎn)，人民的生命和健康帶來(lái)非常嚴(yán)重的后果。為了保證三個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，UPS是不可缺少的機(jī)電設(shè)備之一。在高速公路信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用中，UPS供電系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、不間斷顯得越來(lái)越重要，UPS電池系統(tǒng)的安全性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

1、UPS概念

不間斷電源，以下簡(jiǎn)稱UPS（Uninterruptible Power Supply），它是在信息技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，是一個(gè)高科技的電力設(shè)備，集信號(hào)檢測(cè)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電力電子技術(shù)于一身，那么在電信移動(dòng)通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和各種全自動(dòng)生產(chǎn)線，以及其他應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，UPS在高速公路領(lǐng)域也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，UPS雖然使用了很多年，但許多人仍然不知道UPS的性能指標(biāo)，供電配置和供電系統(tǒng)沒(méi)有引起足夠的重視。

2、UPS配置

2.1 高速公路用電環(huán)境復(fù)雜多變

選擇寬輸入范圍寬、容量大、適合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)環(huán)境的在線型UPS。其主要特點(diǎn)是：電網(wǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，電壓范圍±25%，輸入輸出都有變壓器隔離，負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，整機(jī)配套性好。

2.2 UPS容量的選擇

確定UPS容量大小應(yīng)參考因素主要有;實(shí)際負(fù)載容量、負(fù)載的類(lèi)型、潛在擴(kuò)容需求等。

(1)實(shí)際負(fù)載容量

這是決定UPS容量大小的最根本因素。UPS的輸出能力必須達(dá)到或超過(guò)負(fù)載要求，以保證正常的供電。實(shí)踐中認(rèn)為UPS采用集中供電和分布式供電方式。集中供電的總負(fù)荷應(yīng)為所有UPS的總電源。分布式電源是根據(jù)每個(gè)UPS的負(fù)載來(lái)確定的。在公路機(jī)電系統(tǒng)中，UPS一般采用集中供電方式，計(jì)算出入口車(chē)道設(shè)備內(nèi)的機(jī)房負(fù)荷，監(jiān)控外場(chǎng)設(shè)備和收費(fèi)站。

(2)負(fù)載的類(lèi)型

不同類(lèi)型的負(fù)荷對(duì)有功功率和無(wú)功功率的比例不同，但UPS需要同時(shí)提供足夠的有功功率和無(wú)功功率，實(shí)際的輸出容量受負(fù)荷類(lèi)型的限制。對(duì)于計(jì)算機(jī)級(jí)負(fù)載，UPS基本上可以輸出額定功率。如果負(fù)載是電阻性或電感性的，那么UPS的輸出功率將下降，需要增加UPS的容量。

(3)潛在擴(kuò)容需求

UPS容量的配置應(yīng)考慮機(jī)電設(shè)備容量的擴(kuò)大，留有一定的剩余量，未來(lái)負(fù)荷增加的時(shí)候，以免再次購(gòu)買(mǎi)UPS。此外，盡可能選擇具有并機(jī)功能的機(jī)型，整個(gè)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，采用主從式n＋1機(jī)型，可通過(guò)增加并機(jī)來(lái)滿足未來(lái)的容量要求，并在所有的并機(jī)系統(tǒng)負(fù)載時(shí)，必要時(shí)可通過(guò)UPS并機(jī)成倍擴(kuò)大輸出容量

3、UPS在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

3.1 UPS的選用

因?yàn)楦鶕?jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)涉及很多類(lèi)型，且各有優(yōu)缺點(diǎn)，這就要求高速公路機(jī)電系統(tǒng)配備UPS不間斷電源時(shí)，應(yīng)與實(shí)際情況相結(jié)合，如考慮公路環(huán)境是否復(fù)雜，和工作狀態(tài)的電氣和機(jī)械設(shè)備、精密電子，操作效率和壽命是電源與穩(wěn)定性直接相關(guān)，所以選擇適應(yīng)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)、負(fù)載能力強(qiáng)，具有較寬的頻率范圍的在線式UPS，至于其容量的確定，可以考慮負(fù)載類(lèi)型，實(shí)際的負(fù)載能力和其他因素。

3.2 UPS的使用

使用ups時(shí)，應(yīng)確保在清潔通風(fēng)的工作環(huán)境下，避免溫度影響其使用壽命，避免串聯(lián)廠家、性能、容量、電池不同，以免影響UPS電池的實(shí)際性能。開(kāi)機(jī)時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)，然后依次啟動(dòng)負(fù)載，其中顯示器等大電流沖擊負(fù)荷應(yīng)優(yōu)先打開(kāi)，然后小負(fù)荷再打開(kāi)，最后打開(kāi)UPS面板開(kāi)關(guān)，使其處于逆變狀態(tài)；當(dāng)它關(guān)閉時(shí)，負(fù)載、面板開(kāi)關(guān)和市電供應(yīng)依次關(guān)閉。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，盡可能給UPS負(fù)載輸出控制在60%左右，因?yàn)槿绻麧M負(fù)荷運(yùn)行，可能會(huì)損壞整流濾波器、逆變器，而輕負(fù)荷運(yùn)行容易導(dǎo)致電池?fù)p壞；如果在電源的機(jī)械和電氣系統(tǒng)長(zhǎng)期的穩(wěn)定性來(lái)看，為安全起見(jiàn)，建議每2至3個(gè)月對(duì)市電輸入進(jìn)行斷電操作，使UPS處于工作狀態(tài)，等待儲(chǔ)能不足然后報(bào)警后再恢復(fù)供電，用來(lái)提高UPS電池的活性，延長(zhǎng)其使用壽命。為了保證設(shè)備在同一時(shí)間的正常運(yùn)行，避免事故的發(fā)生，應(yīng)連接4Ω接地電阻，提高接地保護(hù)的能力。

3.3 UPS故障處理

UPS用于高速公路機(jī)電系統(tǒng)，可能會(huì)出現(xiàn)故障，如果不能有效的處理故障，是很容易為系統(tǒng)電源穩(wěn)定性埋下安全隱患，所以如果電源中斷，無(wú)法為UPS提供電源，導(dǎo)致UPS關(guān)機(jī)，應(yīng)更換電池，使電力可以盡快恢復(fù)；如果UPS經(jīng)常轉(zhuǎn)換到旁路電源和影響穩(wěn)定的電力供應(yīng)，可在旁路模式集中啟停設(shè)備，重新啟動(dòng)后，UPS設(shè)備避免沖擊電流，也可以在正常方式下逐步加載用于分散沖擊電流;若UPS無(wú)法正常啟動(dòng)，應(yīng)先后對(duì)其輸入電壓、三相輸入進(jìn)行檢查，以此確定是否存在電壓相序有誤、零線與火線接反、缺相等故障，進(jìn)而予以針對(duì)性的解決;如果UPS的實(shí)際放電時(shí)間低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，可能是充電器故障或電池的損耗，這時(shí)可通過(guò)重新放電進(jìn)行驗(yàn)證，必要時(shí)應(yīng)更換電池，但應(yīng)注意先關(guān)閉電池后面板開(kāi)關(guān)，然后用絕緣膠布將固定扳手包好，用于避免電流釋放對(duì)人的傷害。

3.4 UPS日常維護(hù)

除了保證合理的選擇，在使用過(guò)程中，日常維護(hù)也是UPS在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的重要工作之一，畢竟公路環(huán)境比較惡劣，干擾較大，而UPS與機(jī)械和電氣系統(tǒng)的監(jiān)控、通信、供電和充電設(shè)備直接有關(guān)，如電壓運(yùn)行穩(wěn)定，所以加強(qiáng)對(duì)其的維護(hù)具有重大的意義。這就要求我們完善的日常管理制度，定期檢查和維護(hù)，如檢查主機(jī)、配電、連接端口的鉛電池，看是否有接觸不良現(xiàn)象，檢查電纜、柔性接頭、饋線母線連接是否可靠，檢查自動(dòng)保護(hù)，故障指示、報(bào)警等是否正常，檢查風(fēng)扇電機(jī)溫度、主要模塊是否在正常范圍內(nèi)，檢查內(nèi)部設(shè)備是否有異常，測(cè)量溫度和壓力的下降是否正常等，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，在此之外，還應(yīng)定期對(duì)網(wǎng)格，散熱風(fēng)口進(jìn)行必要的清洗，以提高UPS電源的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。UPS在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)顯示出了巨大的作用，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，UPS將逐漸向網(wǎng)絡(luò)化、智能化數(shù)字控制方式發(fā)展，它的自動(dòng)檢測(cè)、直流啟動(dòng)，雙機(jī)熱備份，過(guò)載能力強(qiáng)，自我保護(hù)功能會(huì)越來(lái)越完善，為機(jī)電系統(tǒng)提供一個(gè)更加穩(wěn)定，安全和不間斷的電源。

4、UPS發(fā)展方向

（1）智能化、網(wǎng)絡(luò)化的全數(shù)字控制方式。通過(guò)內(nèi)部的CPU機(jī)器進(jìn)行編程控制的。UPS可以連接多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)通信接口與計(jì)算機(jī)通信可以使用，使用智能化監(jiān)控軟件及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可進(jìn)行方便、高效地管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（2）高可靠性和安全性。配備自動(dòng)檢測(cè)、自我保護(hù)、直流啟動(dòng)、過(guò)載能力高、雙機(jī)熱備份功能。

結(jié)語(yǔ)：

近年來(lái)，隨著公路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，推動(dòng)了UPS在機(jī)械和電氣系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這主要是由于其優(yōu)勢(shì)持續(xù)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，因此，為保持電壓穩(wěn)定和設(shè)備的正常運(yùn)行提供了重要保障，我們有必要研究高速公路機(jī)電系統(tǒng)中UPS的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)不足，及時(shí)改進(jìn)，更好地推動(dòng)UPS電源為高速公路的發(fā)展和機(jī)電系統(tǒng)系提供服務(wù)。