电力系统UPS详解

电力系统UPS详解

UPS的作用

UPS中文为“不间断电源”。是一种含储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分，为变电站内监控系统、自动化仪表、远方通信系统等设备提供恒压恒频的不间断电源。

UPS系统的主要作用有两方面：

（1）做为重要设备的交流供电电源，防止市电突然断电而影响正常工作，给设备造成损害；

（2）消除市电中的电涌、瞬间高/低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机等提供高质量的电源。

UPS的分类

UPS系统主要有有三种类型：后备式、互动式、在线式。

（1）后备式：具备自动稳压、断电保护等功能，转换时间10ms左右，逆变输出的交流电是方波，结构简单，价格便宜；

（2）互动式：具有滤波功能，抗式电干扰能力强，转换时间小于4ms，逆变输出为模拟正弦波，价格远低于在线式；

（3）在线式：结构较复杂，性能完善，能够持续不中断输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；价格高，通常应用在关键计算机和网络设备等对电力要求苛刻的环境中。

UPS的结构

变电站内UPS系统一般由电力UPS主机、旁路稳压柜、输出馈线柜等三部分组成（小功率时也可三合一）。

结构示意图如图所示，简单说说几个比较重要的部分的用处。

整流器：

有两个主要功能：

第一，将交流电（AC）变成直流电（DC），经滤波后供给逆变器；

第二，给蓄电池提供充电电压，起到一个充电器的作用；

逆变器：

将直流电（DC）转化为交流电（AC），供给负载使用；

蓄电池：

UPS用来作为储存电能的装置，使其在市电失电时，可以将直流电逆变后，为负载提供不间断电源。其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间；

静态开关：

又称静止开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制；

隔离变压器、稳压器：

在输入或输出部分将交流与直流隔离，稳压器除了隔离之外还有稳定电压的作用；

UPS的四种运行模式

UPS有4种运行模式，将UPS系统结构简化后示意图如下：

（1）正常操作模式：

在正常交流电源供应下，整流器将交流电转换为直流电，将市电中的“电源污染”消除，并同时对蓄电池充电。再供给逆变器将直流电转换为交流电，提供更稳定的电源给负载。

（2）停电模式：

当交流电源发生异常或整流器、电抗器故障时，蓄电池组提供直流电给逆变器，使交流输出不会有中断，进而达到保护负载的作用。

（3）备用电源模式：

当逆变器发生异常状况如逆变器保险丝熔断、短路等故障时，逆变器会自动切断以防止损坏，若此时旁路交流电源正常时，静态开关会将电源供应转为由旁路备用电源输出给负载使用。

（4）维护旁路模式：

当UPS要进行维修或更换电池而且负载供电又不能中断时，可以先切断逆变器开关然后激活维修旁路开关，再将整流器和旁路开关切断。交流电源经由维护旁路开关继续供应交流电给负载，此时，维护人员可以安全地对UPS 进行维护。

电力系统UPS的一些要求

（1）监控系统和远方通信系统对变电站十分重要，因此作为电源的UPS系统的可靠性也有非常高的要求；

（2）综自系统的负载大多数为单相负载，因此电力系统专用的UPS电源大多数要求为三相/单相输入、单相输出的中小型功率UPS ，容量一般在60kVA 范围之内；

（3）旁路静态切换开关应具有自动、手动两种工作方式，实现无间断切换；

（4）由于变电站有220V或110V 直流系统，并有直流充电屏给蓄电池充电。所以电力专用UPS自身不带蓄电池，直接使用直流系统作为UPS的直流输入，并且不需要具备充电功能；

（5）电力专用UPS 的直流输入端一般要求装有反灌杂讯抑制器，如逆止二极管等，使UPS 对直流母线的影响尽量小；

（6）UPS电源在带满全部设备后，应留有40%以上的供电容量。UPS在交流电失电后，不间断供电维持时间不小于60分钟。