UPS在高速公路機電系統(tǒng)中的應用

李夢麟

摘要：介紹了UPS的工作原理及分類，根據高速公路的實際分析了UPS供電方式的選擇及其優(yōu)缺點，并探討了UPS選型及使用保養(yǎng)方面的注意事項。

關鍵詞：UPS ?供電方式 ?高速公路

在我國，高速公路建設事業(yè)正蓬勃發(fā)展，高速公路的營運管理水平也日益提高。在與管理配套的三大機電系統(tǒng)硬件設施中大量使用了計算機和各種新型電子電器設備。由于這些電子設備在高速公路營運管理中起著非常重要的作用，必須24小時連續(xù)穩(wěn)定運行，且對電源的電壓、頻率及諧波干擾等質量指標要求較高，因此，必須提供一個指標良好并且連續(xù)不間斷的電源、UPS不間斷電源系統(tǒng)即能滿足這種需求。

UPS作為高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，在保護計算機數據、通信、收費、監(jiān)控設備穩(wěn)定運行，保證電壓的穩(wěn)定，防止瞬時停電對系統(tǒng)造成的危害等是非常重要的。

UPS的原理及使用

UPS （Uninterruptible Power System），就是不間斷電源，是一種儲能裝備，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。將市電加在UPS上，UPS再把市電壓供應給負載使用，同時還向機內電池充電：市電中斷時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載。UPS的性能參數具有重要意義，是我們考慮重點。市電電壓輸入范圍表明對市電的利用能力強弱（減少電池放電）。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性，電壓穩(wěn)定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時，輸出電壓的穩(wěn)定性。另外，UPS效率、功率因數、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數，決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好，保護能力越強。

UPS供電形式

高速公路機電系統(tǒng)中機電設備眾多，如果每一臺機電設備都用一臺UPS供電，那么需要有UPS供電的多臺機電設備就需要有很多臺UPS電源進行供電，這種供電方式就是傳統(tǒng)的分散式供電方式。如果用一臺大功率的UPS同時給集中起來的多臺機電設備進行供電，這種方式就是集中供電方式。

兩種方式的優(yōu)缺點

分散式的供電：它首先在于安裝的簡便。分散式供電的UPS只為一臺或者少數幾臺設備供電，每臺UPS的功率小體積小接觸的線圈數量就少，這樣安裝起來就比較方便，同時它的功率小價格低能有效降低前期投資壓力。但是小功率的UPS電源，故障率往往較大規(guī)模的供電系統(tǒng)，故障率高，維修費用相對來說較高，由于缺乏自動檢測功能，可靠性相對較低。

集中式供電：供電質量高，實踐表明大型的UPS電源相對于小型的UPS電源，電壓更加穩(wěn)定，故障率更低維修保障費用也更小，設備更加可靠高效。

但是大型的UPS供電設備也存在著一些不足，由于大型UPS供電設備供電范圍廣，一旦出現(xiàn)問題就極難排除故障影響范圍也較大。

從高速公路機電系統(tǒng)的供電特點出發(fā)，在UPS選型時應注意以下幾點：

1.從UPS工作模式及電池容量選擇根據UPS逆變器的工作方式，將UPS分成三種類型：后備式、在線式。根據電池后備時間可分成標機及長延時機。

高速公路機電系統(tǒng)的設備供電采用相對集中的供電方式，在數個收費站及服務區(qū)設供電中心，集中向該中心附近的設備供電，供電中心取電于地方用電甚至是農村用電，農用電源供電條件不好，比如電壓波動幅度大、經常停電，而收費系統(tǒng)和監(jiān)控中心、分中心及各通信站，屬于一類負荷，對電源質量有較高的要求，這就需要UPS選型時選用長延時在線式UPS。在UPS中，蓄電池對確保其輸出的穩(wěn)定可靠起著十分關鍵的作用，在市電中斷時，UPS將蓄電池的電能提供給用電設備使用，以保證系統(tǒng)的持續(xù)運行，蓄電池的容量就決定了UPS能持續(xù)不間斷供電的時間。高速公路機電系統(tǒng)的供電一般都使用柴油發(fā)電機作為備用電源，在市電中斷后啟用柴油發(fā)電機對系統(tǒng)進行持續(xù)供電，從市電中斷到柴油發(fā)電機啟動后正常供電的間隔時間，即是所配置UPS中蓄電池應不間斷供電時間，一般都要求所配蓄電池能提供電能給系統(tǒng)工作半個小時到一個小時。

2.UPS安全運行高速公路機電系統(tǒng)中，市電通過交流參數穩(wěn)壓器穩(wěn)壓、過濾后輸出，到指定的動力柜，在動力柜上將收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)供電電源獨立分開，各自引入到所屬的UPS控制器，有UPS控制器再次穩(wěn)壓、過濾后才提供給三大系統(tǒng)等重要設備。過濾后的市電與UPS之間能夠自動進行轉換，確保對上述系統(tǒng)中的重要負載不間斷供電。

安裝UPS供電設施，應該盡量選擇一個清潔的環(huán)境，并且保證通風，與其他電子設備保持一定距離，特別是大功率的UPS電源安裝時工作環(huán)境不能超過23℃。溫度每升高10℃，電池的壽命就會相應的縮短50%左右，因此有條件的地方應該采取空調降溫的措施來保證UPS供電設備的使用。同時我們建議定期檢查UPS供電設備的各個單元，儲蓄電池的電壓和電阻。如果電壓與額定電壓有差值，我們就應該對各個單元內的蓄電池進行均衡充電，另外我們還要檢查蓄電池的電極是否由有生銹痕跡，接頭有無松動的現(xiàn)象。

對于UPS供電設備長期處于正常供電狀態(tài)，應當每兩個月到三個月左右，進行一次斷電的輸入讓UPS供電設備向負載供電的狀態(tài)過渡，直到UPS電源儲能不足開始報警，此時便可以接通市電恢復正常供電，這樣我們就可以了解社會后期的性能，有利于保持UPS電源的活性。

總之，UPS在機電系統(tǒng)中的應用使得網絡數據的安全性越來越高，越來越人性化。

參考文獻：

[1]張乃國 UPS供電系統(tǒng)應用手冊。 北京;電子工業(yè)出版社

[2]廣東恩億梯電源有限公司 UPS產品手冊

[3]《明水至哈密高速公路機電施工聯(lián)合設計》

[4]李成章，王淑芳.新型UPS不間斷電源原理與維修技術.電子工業(yè)出版社