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自动化知识系列培训 编者 王海峰 红寺堡扬水工程筹建处 第一章高压柜二次原理 1 1电动机二次原理图 1 2厂用变压器二次原理图 1 3母联分段二次原理图 1 410KV母线PT二次原理图 第二章计算机网络基础 2 1计算机网络定义2 2计算机网络的基本组成2 3计算机网络分层2 4基本概念及相关术语 计算机网络定义 计算机网络是指将地理位置不同并且具有独立功能的多个计算机系统 通过通讯设备和通信线路连接起来 在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统 第二章计算机网络基础 计算机网络的基本组成 计算机网络的组成从总体上说包括硬件系统和软件系统两大部分 其中硬件系统是由计算机 传输介质两部分组成 计算机根据用途不同分成主机 即自主的计算机 和网络设备 即集线器 交换机 网桥 路由器 网关等 传输介质是指计算机网络中各种计算机之间实际的物理通路 常见的传输介质分成有线介质和无线介质 有线介质如双绞线 同轴电缆 光缆 无线介质如无线电波 微波 红外线等 软件系统由网络协议和网络操作系统以及相应的网络应用软件构成 第二章计算机网络基础 计算机网络分层 为了将复杂的问题简单化 以便于网络的设计和管理 对网络进行分层 1974年 美国的IBM公司宣布了他研制的系统网络体系结构SNA 这个网络标准就是按照分层的方法制订的 网络分层以后 使得一个公司所生产的各种设备都能够很容易地互联成网络 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 拓扑包括 物理拓扑 和 逻辑拓扑 物理拓扑是描述网络设备如何布线和连接 逻辑拓扑是关于数据是怎样沿着网络传播的 一个网络的物理拓扑结都和逻辑拓扑结构可能完全不同 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 城域网 广域网 局域网 互联网 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 局域网LAN LocalAreaNetwork 局域网的三个技术要点 传输介质 拓扑结构 介质访问控制方法 城域网MAN MetropolitanAreaNetwork 是大型的LAN 可以支持数据和声音 广域网WAN WideAreaNetwork 跨越较大区域的网络 通常包含一个国家或者一个洲 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 将若干广域网互连起来就构成了互联网 Internet是当今最流行的一种互联网 互联网的结构 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 按工作模式划分局域网 客户 服务器模式 Client Server 这是一种基于客户服务器的网络 在这种模式中 其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取 称为服务器 而将其他的应用处理工作分散到网络中其他微机上去做 构成分布式的处理系统 服务器控制管理数据的能力由文件管理方式上升为数据库管理方式 对等式网络 Peer to Peer 在这种网络模式中 每一个工作站既可以起客户机作用 也可以起服务器作用 当然它的缺点也是非常明显的 那就是提供较少的服务功能 并且难以确定文件的位置 使得整个网络难以管理 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 协议 Protocol 为了使数据分组可以在网络上从源传递到目的地 网络上所有设备需要 讲 相同的语言 这就是协议 protocol 协议是使网络通信更加有效的一组规则的集合 1 TCP IP协议 TCP IP协议除了包括TCP协议和IP协议 还包括一些其他协议如FTP和Telnet等工具 2 文件传输协议 FTP FTP协议可把文件进行上传 也可从网上得到许多应用程序和信息 下载 3 远程登录协议 Telnet Telnet协议用来登录远程计算机进行信息访问 4 简单邮件传输协议 SMTP 5 简单网络管理协议代理 SNMP 这个工具允许通过使用管理工具 如SunNetManages或HPOpenView 从远程管理计算机 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 数据传输方式 1 单工方式 信息只能沿一个方向传输 发送信号方只能发送信息不能接收 接收方只能接收不能发送信息 如学校开大会属此种情况 校长发信息 教职工 学生为接收方 还如电视广播 收音机广播等 2 半双工方式 信息可以沿两个方向传送 但通信双方不能同时发送信息 或同时接收信息 若一方发送信息则另一方接收信息 对讲机就属于此种方式 3 全双工方式 信息可以同时沿两个方向传送 通信的双方可以同时发送和接收信息 发送方发信息的同时也可以接收信息 电话就属于此种方式 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 信道信道是信号传输的通道 带宽带宽是指每秒发送的比特数 是在一定时间内能够通过一定空间的最大比特数 传输速率传输速率是指通信线路上传输信息的速率 有信号速率S b s 和调制速率B baud s 信息容量信息容量是指信道能够传输信息的最大能力 一般以单位时间内最大可传送信息的位数来表示 基带传输基带传输是指在通信线路上原封不动地传输由计算机或终端产生的数字信号1或0 其他术语 第二章计算机网络基础 基本概念及相关术语 其他术语 频带传输在进行远程通信时 需要将数字信号调制成音频信号后发送 接收端再将音频信号解调成数字信号 宽带传输当在传输介质的频带较宽时 信息传输的频带为300MHz 400MHz左右 系统设计时将此频带分割成几个子频带 采用多路复用技术 在一个信道中可传输多种信息 数据交换方式网络中的计算机通常通过公用传输线路进行数据交换 以提高传输设备的效率 局域网中的交换方式有线路交换和存储交换 存储交换有报文交换和报文组交换 第二章计算机网络基础 第三章光缆简介 3 1光缆的分类及用途 3 2光缆产品介绍 3 1光缆的分类及用途 按光纤类型分 单模光纤光缆 多模光纤光缆按缆芯结构分 中心束管式 层绞式 自承式 带状 骨架式按护层结构分 聚乙烯护套A 铝 聚乙烯粘结护套 简称A护套 S 钢 聚乙烯粘结护套 简称S护套 W 夹带钢丝的钢 聚乙烯粘结护套 简称W护套 M 夹带钢丝的铝 聚乙烯粘结护套 简称M护套按敷设方式分 架空 管道 直埋 室内 海底 水下 第三章光缆简介 3 2光缆产品介绍 9 2um 125um 245um 包层 涂覆层 纤芯 普通单模光纤截面示意图 第三章光缆简介 型式 GYTS2 216芯结构 金属中心加强 松套层绞填充式 钢 聚乙烯粘结护套 应用适用于多种敷设条件 如架空 管道等 尤其适用于环境条件恶劣的场合 松套层绞式光缆 第三章光缆简介 型式 GYTA2 216芯结构 光纤松套管 金属中心加强件 缆芯填充油膏 双面涂塑轧纹铝带粘结聚乙烯外护套 应用适用于管道或架空敷设 尤其适用于防潮性能要求高的场合 松套层绞式光缆 第三章光缆简介 中心束管式光缆 型式 GYXTW2 96芯结构 中心松套管 缆芯全填充 双面涂塑轧纹钢带聚乙烯粘结外护套 PE护套内加双钢丝 应用可防汽枪子弹击穿 适用于架空 管道敷设 第三章光缆简介 型式 GYTY532 216芯结构 光纤松套管 金属中心加强件 缆芯填充油膏 PE内护套 双面涂塑轧纹钢带粘结PE外护套 应用钢带铠装适用于直接埋地敷设 可有效地防止啮齿动物如老鼠的损害 松套层绞式光缆 单铠装型 第三章光缆简介 型式 GYTA532 216芯结构 光纤松套管 金属中心加强件 缆芯填充油膏 铝 聚乙烯粘结内护套 轧纹钢 聚乙烯粘结外护套 应用PAP护层和钢带铠装适用于直接埋地敷设 具有更高的机械性能和更有效地防止啮齿动物如老鼠的损害 松套层绞式光缆 双铠装型 第三章光缆简介 型式 GYDTA12 432芯结构 12芯光纤带结构 金属中心加强件 缆芯填充油膏 双面涂塑铝带粘结PE内护套 应用 适用于局间通信和接入网通信 管道敷设方式 层绞式光纤带光缆 第三章光缆简介 第四章交换机操作 保养与维护 交换机状态灯全解交换机常见故障及排除方法 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 交换机的前面板有几个指示灯 用于监控系统的活动和性能 这些指示灯称之为发光二极管 LED 前面板上的指示灯包括 系统指示灯远程电源供应指示灯端口状态指示灯 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 系统 SYS 指示灯 显示系统是否已经接通电源并且正常工作 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 远程电源供应 RPS 指示灯 指示灯显示交换机是否有远程电源供电 RPS指示灯表明了交换机的RPS状态 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 端口状态指示灯 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 STAT端口状态指示灯 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 UTIL交换机利用率指示灯 第四章交换机操作 保养与维护 第一节交换机状态灯全解 Duplx端口双工模式指示灯 SPEED端口速度指示灯 第四章交换机操作 保养与维护 第二节交换机常见故障及排除方法 交换机的优越性能和价格的大幅度下降 促使了交换机的迅速普及 在工作中经常会遇到各种各样的交换机故障 如何迅速 准确地查出故障并排除故障呢 本节就常见的故障类型和排障步骤做一个简单的介绍 由于交换机在网络中应用范围非常广泛 从低端到中端 从中端到高端 几乎涉及每个级别的产品 所以交换机发生故障的机率比路由器 硬件防火墙等要高很多 这也是为什么我们要讨论交换机故障的分类与排除故障步骤的原因 第四章交换机操作 保养与维护 第二节交换机常见故障及排除方法 交换机故障分类 交换机故障一般可以分为硬件故障和软件故障两大类 硬件故障主要指交换机电源 背板 模块 端口等部件的故障 可以分为以下几类 1 电源故障 2 端口故障 3 模块故障 4 背板故障 5 线缆故障 第四章交换机操作 保养与维护 第二节交换机常见故障及排除方法 1 电源故障 由于外部供电不稳定 或者电源线路老化或者雷击等原因导致电源损坏或者风扇停止 从而不能正常工作 由于电源缘故而导致机内其他部件损坏的事情也经常发生 如果面板上的POWER指示灯是绿色的 就表示是正常的 如果该指示灯灭了 则说明交换机没有正常供电 这类问题很容易发现 也很容易解决 同时也是最容易预防的 针对这类故障 首先应该做好外部电源的供应工作 一般通过引入独立的电力线来提供独立的电源 并添加稳压器来避免瞬间高压或低压现象 如果条件允许 可以添加UPS 不间断电源 来保证交换机的正常供电 有的UPS提供稳压功能 而有的没有 选择时要注意 在机房内设置专业的避雷措施 来避免雷电对交换机的伤害 第四章交换机操作 保养与维护 2 端口故障 这是最常见的硬件故障 无论是光纤端口还是双绞线的RJ 45端口 在插拔接头时一定要小心 如果不小心把光纤插头弄脏 可能导致光纤端口污染而不能正常通讯 我们经常看到很多人喜欢带电插拔接头 理论上讲是可以的 但是这样也无意中增加了端口的故障发生率 在搬运时不小心 也可能导致端口物理损坏 如果购买的水晶头尺寸偏大 插入交换机时 也容易破坏端口 此外 如果接在端口上的双绞线有一段暴露在室外 万一这根电缆被雷电击中 就会导致所连交换机端口被击坏 或者造成更加不可预料的损伤 一般情况下 端口故障是某一个或者几个端口损坏 所以 在排除了端口所连计算机的故障后 可以通过更换所连端口 来判断其是否损坏 遇到此类故障 可以在电源关闭后 用酒精棉球清洗端口 如果端口确实被损坏 那就只能更换端口了 第四章交换机操作 保养与维护 3 模块故障 交换机是由很多模块组成 比如 堆叠模块 管理模块 也叫控制模块 扩展模块等 这些模块发生故障的机率很小 不过一旦出现问题 就会遭受巨大的经济损失 如果插拔模块时不小心 或者搬运交换机时受到碰撞 或者电源不稳定等情况 都可能导致此类故障的发生 当然上面提到的这3个模块都有外部接口 比较容易辨认 有的还可以通过模块上的指示灯来辨别故障 比如 堆叠模块上有一个扁平的梯形端口 或者有的交换机上是一个类似于USB的接口 管理模块上有一个CONSOLE口 用于和网管计算机建立连接 方便管理 如果扩展模块是光纤连接的话 会有一对光纤接口 第四章交换机操作 保养与维护 在排除此类故障时 首先确保交换机及模块的电源正常供应 然后检查各个模块是否插在正确的位置上 最后检查连接模块的线缆是否正常 在连接管理模块时 还要考虑它是否采用规定的连接速率 是否有奇偶校验 是否有数据流控制等因素 连接扩展模块时 需要检查是否匹配通信模式 比如 使用全双工模式还是半双工模式 当然如果确认模块有故障 解决的方法只有一个 那就是应当立即联系供应商给以更换 3 模块故障 第四章交换机操作 保养与维护 4 背板故障 交换机的各个模块都是接插在背板上的 如果环境潮湿 电路板受潮短路 或者元器件因高温 雷击等因素而受损都会造成电路板不能正常工作 比如 散热性能不好或环境温度太高导致机内温度升高 致使元器件烧坏 在外部电源正常供电的情况下 如果交换机的各个内部模块都不能正常工作 那就可能是背板坏了 遇到这种情况即使是电器维修工程师 恐怕也无计可施 惟一的办法就是更换背板了 第四章交换机操作 保养与维护 5 线缆故障 其实这类故障从理论上讲 不属于交换机本身的故障 但在实际使用中 电缆故障经常导致交换机系统或端口不能正常工作 所以这里也把这类故障归入交换机硬件故障 比如接头接插不紧 线缆制作时顺序排列错误或者不规范 线缆连接时应该用交叉线却使用了直连线 光缆中的两根光纤交错连接 错误的线路连接导致网络环路等 从上面的几种硬件故障来看 机房环境不佳极易导致各种硬件故障 所以我们必须先做好防雷接地及供电电源 室内温度 室内湿度 防电磁干扰 防静电等环境的建设 为网络设备的正常工作提供良好的环境 第四章交换机操作 保养与维护 第二节交换机常见故障及排除方法 交换机软件故障 交换机的软件故障是指系统及其配置上的故障 总的来说软件故障应该比硬件故障较难查找 解决问题时 可能不需要花费过多的金钱 而需要较多的时间 而且这类故障对于一般技术人员解决起来也是比较的困难 在这里我就不做介绍了 有兴趣的同志课后我们可以互相探讨一下 第五章UPS电源操作 保养与维护 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的工作原理 作用及工作方式UPS电源安装 使用维护及保养UPS电源电池的维护和保养UPS电源常见故障及排除方法 第五章UPS电源操作 保养与维护 第一节UPS电源的工作原理 作用及工作方式 UPS电源的工作原理UPS电源的分类UPS电源的作用UPS电源的工作方式 第五章UPS电源操作 保养与维护 什么是UPS不间断电源 UPS是不间断电源的英文名称 UninterruptiblePowerSupply 的缩写 是一种含有储能装置 以逆变器为主要组成部分 具有稳压 稳频 滤波 抗电磁和射频干扰 防电压峰谷浪涌等功能的用电设备电源保护系统 从原理上来说 UPS是一种集数字和模拟电路 自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备 从功能上来说 UPS可以在市电出现异常时 有效地净化市电 还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电 使你能有充裕的时间应付 从用途上来说 随着信息化社会的来临 UPS广泛地应用于从信息采集 传送 处理 储存到应用的各个环节 其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的工作原理 UPS作为计算机的重要外设 在保护计算机数据 保证电网电压和频率的稳定 改进电网质量 防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害等是非常重要的 一 工作原理是这样的 当市电正常时 通过 内部的整流 稳压 滤波 直接输出220 电压 并对机内的蓄电池组浮充电 电池及逆变等器件都处于后备状态 当市电中断时 蓄电池组由充电状态变为放电状态 各部件处于逆变状态 经逆变器和升压器处理输出220 电压供计算机使用 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 UPS主要组成部份 整流充电器 把市电的交流电能变为直流电能 为逆变器和电池提供能量 其性能的优劣直接影响UPS的输入指标 可控硅整流器 输出容量大 可靠性高 工作频率低 滤波器体积大 噪声大 适应输入电压小 适用于大功率UPS 二极管 IGBT 工作频率高 具有功率因数校正功能 滤波器体积小 噪声低 可靠性高 适用于中小功率UPS 逆变器 把市电油变换后的直流电能或电池的直流电能转换为稳压稳频的交流电能 其性能的优劣直接影响UPS的输出性能指标 IGBT逆变器 工作频率高 滤波器体积小 噪声低 可靠性高 工作频率20KHz 旁路开关 提高UPS系统工作的可靠性 承受负载的瞬时过载或短路 IGBT过载能力有限 当过载时转到旁路 市电内阻小 可允许充分大电流 提供足够的时间 使过载部分跳闸 使其他负载继续供电 静态 可控硅 转换时无间断 损耗大 l动态 接触器 转换时有间断 损耗小 电池 为UPS提供一定的后备时间 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的分类 UPS作为计算机的重要外设 已从最初的提供后备时间单一功能发展到今天的提供后备时间及改善电网质量的双重功能 在保护计算机数据 改善电网质量 防止停电和电网污染对用户造成危害等方面起着很重要的作用 目前 市场上的UPS品牌种类繁多 但可从电路主结构 后备时间 输入输出方式 输出波形和输出容量等五方面对其进行分类 其中从电路主结构进行分类是现行最被接受的 第五章UPS电源操作 保养与维护 一 从电路主结构分 后备式UPS在市电供电正常时 市电直接通过交流旁路和转换开关供电于负载 逆变器不工作 当市电异常 市电电压 频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断 时 UPS通过转换开关切换到电池状态 逆变器进入工作状态 此时输出波形为交流正弦波或方波 后备式UPS存在切换时间 一般为4毫秒 10毫秒 但对一般的计算机设备的工作不会造成影响 由于后备式UPS工作时输出波形大都为方波 供电质量相对较差 只适用于要求不高的场合 并且功率一般都较小 多在2000瓦以下 但后备式UPS产品有着价格优势 比较便宜 适合于小型办公企业和家庭用户使用 1 后备式 第五章UPS电源操作 保养与维护 2 在线互动式在线互动式UPS是界于后备式和在线式工作方式之间的UPS设备 它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点 在线互动式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电 当市电偏低或偏高时 通过UPS内部稳压线路稳压后输出 当市电异常或停电时 通过转换开关转为电池逆变供电 其特点是 有较宽的输入电压范围 噪音低 体积小等特点 但同样存在切换时间 第五章UPS电源操作 保养与维护 3 在线式在线式UPS在市电正常时 由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作 由逆变器向负载提供交流电 在市电异常时 逆变器由电池提供能量 逆变器始终处于工作状态 保证无间断输出 其特点是 有极宽的输入电压范围 无切换时间且输出电压稳定精度高 特别适合对电源要求较高的场合 但是成本较高 目前 功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS 第五章UPS电源操作 保养与维护 4 双逆变电压补偿在线式双逆变电压补偿技术也称为Delta技术 是目前国际上最领先的技术 它成功地将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中 当市电存在时 两组逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿 逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20 所以功率强度很小 功率余量大 这就增强了UPS的输出能力和过载能力 不再对负载电流波峰系数予以限制 可从容地对付冲击性负载 不再对负载功率因数进行限制 输出有功功率可以等于标定的KVA值 总而言之 Delta技术的运用 不仅弥补了原来在线式的不足 还使得许多主要指标有了新的突破 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 从后备时间分 UPS配备有内置的电池组 则称为标准机 由于受UPS体积和重量的限制 标准机局限于中 小功率的UPS 标准机一般是配置小容量的电池 所以后备时间不长 现行的标准机大多采用7Ah 12V的电池 功率越大的UPS 一般所用电池的节数也增加 如1KVA在线式的UPS用3节7Ah 12V的电池 3KVA的用8节 6KVA的用20节 其实电池的使用个数根本上决定于电池的规格和UPS的充电电压 因为大功率UPS的充电电压比小功率UPS的充电电压要大 对于同一规格的蓄电池 自然使用的电池节数就要增多 1 标准机 UPS需外接电池组的 则称为长效机 长效机包括从小功率到大功率的UPS 长效机有着很大的机动性 用户可以根据自己所需后备时间的长短来确定采用何种容量的电池 2 长效机 第五章UPS电源操作 保养与维护 三 按输入输出方式分 1 单相输入 单相输出 正弦波输出的UPS电源适合阻性和感性负载 我们通常所见到的灯泡 电炉 电饭锅等属于阻性负载 电扇 电源变压器 不包括开关电源 属于感性负载 适用的范围宽 当然其价格也要高一些 1 正弦波 2 三相输入 单相输出 3 三相输入 三相输出 四 按输出波形分 2 方波 方波输出的UPS电源一般只适合阻性负载 不适合带感性负载 因为感性负载会使得方波产生瞬态尖波 从而给UPS和负载设备带来破坏 其携带负载的能力低 当负载过重时 其电压衰减会很大 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的作用 一 实现双路电源的不间断相互切换 瞬间停电时立即由UPS将电池直流电源转换成交流电继续供电 二 隔离作用 将瞬间间断 谐波 电压波动 频率波动及电压噪声等电网干扰阻挡在负载之前 由于电力经由输配电线路传送至客户端 各种机器设备的使用 往往造成市电电压波形的失真 因为波形失真将产生谐波干扰设备且会使电力系统变压器温度升高 一般要求失真率 5 一般UPS设计失真率 3 抑制横模噪声 横模噪声产生在火线与中性线之间 抑制共模噪声 共模噪声产生在火线 中性线与地线之间 三 电压变换 稳压作用 市电电压过高或过低时UPS内建稳压器 AVR 将做适当的调整 使市电的电压保持在可使用的范围 若电压过低或过高超过可使用范围 UPS将电池直流电源转换成交流电源继续供电 以保护用户设备 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的作用 四 频率变换 稳频作用 市电频率分为50Hz 60Hz两种 所谓频率就是每一秒变动的周次 50Hz就是每秒50周次 台湾市电的频率是60Hz 大陆是50Hz 发电机运转时受到客户端用电量的突然变化造成转速的变动将使转换出来的电力频率飘移不定 UPS转换的电力可提供稳定的频率 五 监控电源 配合UPS的智能型通讯接口及监控软件可纪录市电电压 频率 停电时间及次数来达到电源的监控 并可安排UPS定时开关机的时间表来节约能源 六 提供一定的后备时间 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的工作方式 一 正常运行方式 不断电系统的供电原理是当市电正常时 机器会将市电的交流电转换为直流电 而后对电池充电 以备电力中断时使用 这里跟各位强调的是不断电系统并不是停电时才会动作 像是遇到电压过低或过高 瞬间突波等 足以影响设备正常运转的电力品质时 不断电系统均会动作 提供设备稳定且干净的电力 当市电正常供电时 市电经滤波回路后 分为两个回路同时动作 其一是经由充电回路对电池组充电 另一个则是经整流回路 作为逆变器的输入 再经过逆变器的转换提供电力给负载使用 由此可知 在线式不断电系统的输出完全由逆变器来供应 因此不论市电电力品质如何 其输出均是稳定而不受任何影响 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 电池工作方式 一旦市电发生异常时 将储存于电池中的直流电转换为交流电 此时逆变器的输入改由电池组来供应 逆变器持续提供电力 供给负载继续使用 达到不断电的功能 不断电系统的电力来源是电池 而电池的容量是有限的 因此不断电系统不会像市电一般无限制的供应 所以不论多大容量的不断电系统 在其满载的的状态下 其所供电的时间必定有限 若要延长放电时间 须购买长时间型不断电系统 当在线式UPS超载 旁路命令 手动或自动 逆变器过热或机器故障 UPS一般将逆变输出转为旁路输出 即由市电直接供电 由于旁路时 UPS输出频率相位需与市电频率相位相同 因而采用锁相同步技术确保UPS输出与市电同步 旁路开关双向可控硅并联工作方式 解决了旁路切换时间问题 真正做到了不间断切换 控制电路复杂 一般应用在中大功率UPS上 如果在过载时 必须人为减少负载 否则旁路短路器会自动切断输出 三 旁路运行方式 第五章UPS电源操作 保养与维护 四 旁路维护方式 当UPS进行检修时 通过手动旁路保证负载设备的正常供电 当维修操作完成后 重新启动UPS UPS转为正常运行 极低的维护率 MTTR为15分钟 极大地提高UPS可用性 第五章UPS电源操作 保养与维护 第二节UPS电源安装 使用维护及保养 UPS电源的安装UPS电源的使用UPS电源的维护及保养 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电源的安装 UPS安装质量好坏直接影响到UPS系统今后的长期运行 尤其是大中型UPS 因此大中型UPS在规划到安装过程中都应该规范 一般来讲 UPS在安装时主要考虑以下几方面因素 电网情况 负载容量及特性 使用环境 接地情况 配线及开关容量等 第五章UPS电源操作 保养与维护 一 电网情况 主要包括电网电压波动范围 停电频率等以确定UPS备用时间的备用容量 如有必要可以在UPS前增设其他保护措施 在电脑系统中为了确保电脑系统稳定可靠工作 防止寄生电容耦合干扰 保护设备及人身安全 因此必须要有良好的接地系统 在接地系统中以接地电阻来表示接地好坏 一般接地电阻小于5 较为理想 三 接地情况 二 使用环境 温度 要求为0 40 湿度 要求为10 90 落尘 UPS周围环境要保持清洁 这样可以减少有害灰尘对UPS内部线路的腐蚀 结构 UPS长延时配置时 电池可能较重 此时应考虑地板承重问题 空间大小 应保证UPS进行维护时 工程人员有一定的施展空间 第五章UPS电源操作 保养与维护 一 日常操作 由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流 而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围 尽管我们在选用器件时都留有一定的余量 但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命 甚至造成元器件损坏 因此 在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害 一般UPS在旁路工作时 抗冲击能力较强 我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式进行 先送市电给UPS 使其处于旁路工作 再逐个打开负载 先开冲击电流较大的负载 再开冲击电流较小的负载 然后UPS面板开机 使其处于逆变工作状态 开机时千万不能将所有负载同时开启 也不可带载开机 1 正常的开机顺序 UPS电源的使用 第五章UPS电源操作 保养与维护 一 日常操作 先逐个关闭负载 再将UPS面板关机 使UPS处于旁路工作而充电器继续对电池组充电 如果需要UPS输出 将UPS完全关闭 则再将输入市电断开即可 2 正常的关机顺序 后备式UPS一般在市电状态下没有负载检测功能 只靠输入保险丝起保护 如用户使用时不注意这点 在市电时很容易带载过大 虽然市电状态下 UPS还可能继续工作 但一旦市电异常转电池逆变工作时 UPS就会因过载保护而关机 严重时会造成UPS损坏 以上情况都会造成输出中断 给用户带来一定的损失 因此在使用后备式UPS时应特别注意不要带载过量 3 后备式UPS的使用 第五章UPS电源操作 保养与维护 一 日常操作 长延时型UPS由于采用外接电池组以延长供电时间 外接电池的好坏直接影响到UPS的放电时间 因此在使用长延时型UPS时应特别注意电池的使用和保养 关于电池使用保养问题的详细说明请参阅以后内容 由于长延时型UPS外置电池与UPS主机是分开的 相互间由电池连线连接 一般正常使用时不会有什么问题 但是当用户在装机或移机时 就会需要进行重新连线 在连线时应注意以下几个问题 4 延时型UPS的使用 A 电池连接时电压极性要正确 B 电池与主机之间的连线先不要连接 等UPS市电输入产生充电电压后再连接 即UPS先上市电 再接电池 后备长延时机以及C系6KVAS以上机器则应该先接电池 否则无法开机 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 使用注意事项 放置位置必须平稳 UPS机箱各面距墙壁必须保持足够的通风距离 远离热源 无阳光直射 无腐蚀性 保持正常的温度和湿度 保持室内洁净 1 UPS的使用环境要求 UPS额定输出功率是标志该产品能驱动多大功率负载的重要参数 它随负载功率因数的变化而变化 如1kVA的UPS并不一定能驱动1kVA的负载 为了延长UPS的使用寿命 UPS不宜长期处于满载状态下运行 后备式UPS一般选取额定功率的60 70 的负载量 在线式UPS一般选取额定功率的70 80 的负载量 同时UPS也不宜长期处于过度轻载状态下运行 2 使用UPS时须考虑负载的大小及特性 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 使用注意事项 雷击是所有电器的天敌 一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护 雷害主要是因雷云空对地或空对空放电所引起的一系列反应造成的 当云层放电时 附近架空电源线和通信线路因电磁感应现象会产生感应高电位脉冲 这些高电位脉冲沿着电源线或通信线进入UPS 而UPS中采用了大量的CMOS集成电路模块和控制用的CPU等微电子器件 它们对雷电的电磁脉冲非常敏感 因此很容易被击坏 在UPS具备有效屏蔽和良好保护接地的前提下 一定要做好电源线和通信线 例如远端监控信号线 的防雷过压保护 3 做好UPS的防感应雷害工作 4 使用时 电池一定要充足电 且蓄电池接线应接触良好 电压过低或不接电池时不要开启 否则有可能发生危险 5 每次开机前 一定要关闭 所带的全部负载 一定要在市电正常的情况下开 待 正常供出电压后 再让负载用电 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 使用注意事项 当市电断电后 要尽快把工作处理好先关闭机器 再关 关闭后 一定要等10秒以上再开启 以防损坏 6 在无市电的情况下不要开启 7 在电池充电时间足够的情况下 逆变器负载在70 左右时 若 工作2 3个月后报警信号变得短且急促 则说明蓄电池寿命到了极限 必须更换电池 否则 不但影响工作 还可能造成其它不良后果 新电池要经过充电 才可正常使用 8 在 工作时 一定要有人看守 遇到市电中断时 报警要及时关掉 否则蓄电池会因放电过量而缩短寿命 或者烧坏逆变管 注意到以上几点 一般不会出现问题 且蓄电池使用寿命可达3 5年 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 使用注意事项 由于每台计算机都有可能因电源电压不稳定或者其他原因引起计算机在使用过程中突然掉电 对于普通计算机来说 这种突然掉电可能是再平常不过的事情了 但如果对那些存放有重要信息的计算机来说 突然掉电可能会给用户带来不可估量的损失 因此从保护的实用价值角度出发 用户应该只对那些少数的重要计算机进行电源保护 以便让UPS电源物有所值 9 对存放重要信息的计算机进行重点保护 10 不能长期按照额定功率来运行UPS 在许多人看来 要充分发挥UPS的功效的话 就应该让UPS一直处于额定功率状态下运行 这样的话虽然正确 但是如果UPS长期满载运行可能会大大缩短UPS的使用寿命 UPS使用的原则应该是让UPS尽量用到最需要的地方 而不是把一些根本就没有必要进行电源保护的设备都连接到UPS上 这样只能额外加重UPS的运行负担 让UPS电源在不知不觉中 老死 正确的做法是适度控制好UPS电源的连接负载 保证UPS的负载量不超过其额定功率的85 也就是说用户可以将UPS电源控制柜后面的几个接口适当地保持空闲状态 当然大家也没有必要让UPS电源过分低载运行 这样UPS电源就会失去购买价值了 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 使用注意事项 为了确保UPS电源的使用安全 我们还必须注意与UPS相连的配电柜的使用开关 因为如果接UPS的配电柜采用普通的老式闸刀开关 这种开关在接通或者断开电源的一刹那有拉弧现象 这种现象会产生突发尖端电流从而对市电电网产生额外的干扰 而如果配电柜采用新式的空气开关的话 就可以利用该开关的消弧功能来避免拉弧现象 从而确保市电电网的稳定性 另外旧式开关由于采用的是熔断式保险丝 在电流响应方面比较迟钝 这样一旦遇到短路或者其他特殊情况时 就不容易及时切断电源 11 应确保与UPS相连的配电柜使用的是空气开关 12 正确对UPS电源进行维修 如果在UPS电源运行过程中出现故障时 用户可以根据故障现象 用万用表分别测量各组件的工作电压 并与正常值进行比较 这样可逐步缩小故障范围 当将故障定位于某组件后 依次检查与该组件有关的外围电路 如果外围电路无故障 一般来说 是组件损坏所致 更换后即可排除故障 不过 笔者在这里要提醒大家的是 如果大家对UPS电源不熟悉的话 千万不要自行对UPS电源维修 因为维修过程中可能存在安全威胁 第五章UPS电源操作 保养与维护 1 禁止在UPS输出端口接带有感性的负载 UPS电源的维护及保养 2 使用UPS电源时 应务必遵守产品说明书或使用手册中的有关规定 保证所接的火线 零线 地线符合要求 用户不得随意改变其相互的顺序 3 严格按照正确的开机 关机顺序进行操作 避免因负载突然加载或突然减载时 UPS电源的电压输出波动大 而使UPS电源无法正常工作 4 严禁频繁地关闭和开启UPS电源 一般要求在关闭UPS电源后 至少等待10秒钟后才能开启UPS电源 否则 UPS电源可能进入 启动失败 的状态 即UPS电源进入既无市电输出 又无逆变输出的状态 5 禁止超负载使用 UPS电源的最大启动负载最好控制在80 之内 如果超载使用 在逆变状态下 时常会击穿逆变管 实践证明 对于绝大多数UPS电源而言 将其负载控制在30 60 额定输出功率范围内是最佳工作方式 第五章UPS电源操作 保养与维护 6 电池的放电要求 一般UPS对电池放电有保护措施 但放电至保护关机后 电池又可以恢复到一定的电压 但这时不允许重新开机 否则会造成电池过放电 UPS必须重新充电后才能投入正常使用 7 新购买的UPS 或存放一段时间的UPS 必须先对电池充电之后才能投入正常使用 否则无法保证备用时间 8 尽量不要接打印机 特别是在停电时尽量少用打印机之类的负载 以免启动打印机时的超额定工作电流引起 瞬间超载 而损坏 电源 如果非用不可 则要尽可能关掉其它不用的负载 以有足够的余量启动打印机 9 不论是在浮充工作状态还是在充电 放电检修测试状态 都要保证电压 电流符合规定要求 过高的电压或电流可能会造成电池的热失控或失水 电压 电流过小会造成电池亏电 这都会影响电池的使用寿命 前者的影响更大 10 对电池应避免大电流充放电 虽说在充电时可以接受大电流 但在实际操作中应尽量避免 否则会造成电池极板膨胀变形 使得极板活性物质脱落 电池内阻增大 温升越高 严重时将造成容量下降 寿命提前终止 第五章UPS电源操作 保养与维护 11 对于长期无停电的UPS 应当每隔3 6个月对UPS放电 建议每三个月左右拔掉交流电源 使逆变器工作 让蓄电池组放电 直至其报警信号变短时 再接通外部电源 这样可以检查蓄电池及逆变器工作是否正常 放电时间可根据蓄电池的容量和负载的大小而定 一次全负荷放电完毕后 然后重新充电 按规定一般要充电 小时以上 这样才能延长电池的使用寿命 而且还可以延长蓄电池的使用寿命 12 对于长期存放的UPS 应当每隔3 6个月对UPS开机使用和充电 一般每隔 个月开机一天为宜 使其充分充电 然后在逆变器方式供电状态下放电 分钟 使蓄电池激活 以延长使用寿命 因为过大的充电电流会导致蓄电池的使用寿命缩短 还需严格控制蓄电池的充电电流不得超过蓄电池允许的最大充电电流 否则UPS主机和电池都会损坏 13 定期对UPS电源进行维护工作 清除机内的积尘 测量蓄电池组的电压 检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等 第五章UPS电源操作 保养与维护 第三节UPS电源电池的维护和保养 UPS常用电池的种类UPS电池供电时间计算UPS电池日常维护及保养 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS常用电池的种类 在UPS应用中的电池共有三种 包括开放型液体铅酸电池 免维护电池 镍铬电池 现UPS厂家所配的电池一般为免维护电池 下面以免维护电池为主介绍三种电池的特点 第五章UPS电源操作 保养与维护 一 开放型液体铅酸电池 此电池充电后不能运输 因而必须在现场安装后充电初充电一般需55 90小时 正常每节电压为2V 初充电电压为2 6 2 7v UPS常用电池的种类 此类电池按结构可分为8 10年 15 20年寿命两种 由于此电池硫酸电解会产生腐蚀性气体 此类电池必须安装在通风并远离精密电子设备的房间 且电池房应铺设防腐蚀瓷砖 由于蒸发的原因 开放电池需定期测量比重 加酸加水 此电池可忍受高温高压和深放电 电池房应禁烟并用开放型电池架 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 免维护电池 B 电池寿命和温度的关系可参考如下规则 温度超过摄氏25度后 每高8 3度电池寿命将减一半 UPS常用电池的种类 又名阀控式密封铅酸蓄电池 在使用和维护中需遵循下列原则 A 密封电池可允许的运行范围为15度 50度 但5度 35度之内使用可延长电池寿命 在零下15度以下电池化学成分将发生变化而不能充电 在20度到25度范围内使用将获得最高寿命 电池在低温运行将获得长寿命但较低容量 在高温运行将获得较高容量但寿命短 C 免维护电池的设计浮充电压为2 3V 节 12V的电池为13 8V 在120节电池串联的情况下 温度高于摄氏25度后 温度每升高一度浮充电压应下调3MV 同样温度每降低一度为避免充电不足电压应上调3MV 放电终止电压在满负荷 30分钟 情况下为1 67V每节 在低放电率情况下 小电流长时间放电 要升高至1 7V 1 8V每节 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 免维护电池 E 电池在浮充或均充时 电池内部产生的气体在负极板电解成水 从而保持电池的容量且不必外加水 但电池极板的腐蚀将减低电池容量 D 放电结束后电池若在72小时内没有再次充电 硫酸盐将附着在极板上绝缘充电 而损坏电池 F 电池隔板寿命在环境温度为30 40度时仅为5 6个月 长时间存放的电池每6个月必须充电一次 电池必须存放在干燥凉爽的环境 在20度的环境下免维护电池的自放电率为3 4 每个月 并随温度变化 G 免维护电池都配有安全阀 当电池内部气压升高到一定程度时安全阀可自动排除过剩气体 在内部气压恢复时安全阀会自动恢复 第五章UPS电源操作 保养与维护 二 免维护电池 J IEEE定义电池寿命结束为容量不足标称容量AH的80 标称容量和实际后备时间非线性关系 容量减低20 相应后备时间会减低很多 一些UPS厂家定义电池的寿命终止为容量降至标称容量的50 60 I 电池在到达寿命时表现为容量衰减 内部短路 外壳变形 极板腐蚀 开路电压降低 K 绝对禁止不同容量和不同厂家的电池混用 否则会降低电池寿命 L 免维护电池意味着可以不用加液 但定期检查外壳有无裂缝 电解液有无渗漏等仍为必要的 H 电池的周期寿命 充放电次数寿命 取决于放电率 放电深度 和恢复性充电的方式 其中最重要的因素是放电深度 在放电率和时间一定时 放电深度越浅 电池周期寿命越长 免维护电池在25度100 深放电情况下周期寿命约为200次 第五章UPS电源操作 保养与维护 放电电流 UPS容量 VA 功率因数 UPS直流电压 效率 UPS电池供电时间计算 电池供电时间主要受负载大小 电池容量 环境温度 电池放电截止电压等因素影响 一般计算UPS电池供电时间 可以计算出电池放电电流 然后根据电池放电曲线查出其放电时间 电池放电电流可以按以下经验公式计算 该放电电流可视为该UPS满负载后备一小时所需的电池容量 例如APCSU3000UXICH机器 功率因数是0 75效率是0 8内置直流电压是48V 则放电一小时需要48V 58 59AH的电池容量 如果需后备2小时 即58 59 2 可选用一组48V100AH或两组48V65AH 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电池日常维护及保养 大家都知道 蓄电池是 的关键部件 在大中型 设备中 电池所占整机价格的比重要远远大于 主机 可以说电池维护好了就是对 的最大保护 电池保养可以分为例行保养和特殊保养两部分 第五章UPS电源操作 保养与维护 UPS电池日常维护及保养 1 例行保养 在不常停电的地区 每个月要对 进行一次浅放电处理 每 个月要进行一次中度放电处理 无论停电与否每 个月要做一次深度放电 电池的放电就是人为断开交流供电 使用 逆变为负载供电 浅放电一般放电量在电池总容量的 中度放电为电池容量的 深度放电为电池容量的 电池的例行保养目的是为了保持电池活性 可以有效避免电池极板酸化 使电池极板一直处于良好工作状态 要注意的是在 有效运转工作时间超过两年后放电程度要相应减少一些 2 特殊保养 设备在连续工作半年后就要进入电池的特别保养阶段了 特别保养的做法是定期 个月 检查电池组中的各电池容量差异 具体做法是分别测量电池组中各电池的端电压 当发现个别电池端电压差在 以上时就有必要对端电压低的电池进行单独补充充电 并要在今后的保养中对该电池进行特别关注 连续 次以上发现该电池电压异常后就要进行特别维护了 第五章UPS电源操作 保养与维护 4 平时每组电池至少应有8只电池作标示电池 作为了解全电池组工作情况的参考 对标示电池应定期测量并做好记录 3 核对性放电 不是首先追求放出容量的百分之多少 而是要关注发现和处理落后电池 经对落后电池处理后再作核对性放电实验 这样可防止事故 以免放电中落后电池恶化为反极电池 5 日常维护中需经常检查的项目有 清洁并检测电池两端电压 温度 连接处有无松动 腐蚀现象 检测连接条压降 电池外观是否完好 有无壳变形和渗漏 极柱 安全阀周围是否有酸雾逸出 主机设备是否正常 虽然电池的设计寿命一般在 年以上 但通常的 电源标称循环寿命在 年左右 缺乏科学有效保养的电池往往在 年左右的时间就寿命终结了 而经过精心保养的电池寿命往往可以达到 年甚至更长 第五章UPS电源操作 保养与维护 6 免维护电池要维护 不是什么无稽之谈 应从广义的维护立场出发 做到运行 日常管理的周到 细致和规范性 保证设备 包括主机设备 保持良好的运行状况 从而延长使用年限 保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量 保证电池运行和人员的安全可靠 这就是电池维护的目的 也是电池运行规程中包括的内容和进行规则 7 当电池组中发现电压反极 压降大 压差大和酸雾泄漏现象的电池时 应及时采用相应的方法恢复和修复 对不能恢复和修复的要更换 但不能把不同容量 不同性能 不同厂家的电池联在一起 否则可能会对整组电池带来不利影响 对寿命已过期的电池组要及时更换 以免影响到主机 第五章UPS电源操作 保养与维护 第四节UPS电源常见故障及排除方法 1 有市电时UPS输出正常 而无市电时蜂鸣器长鸣 无输出 故障分析 从现象判断为蓄电池和逆变器部分故障 可按以下程序检查 检查蓄电池电压 看蓄电池是否充电不足 若蓄电池充电不足 则要检查是蓄电池本身的故障还是充电电路故障 若蓄电池工作电压正常 检查逆变器驱动电路工作是否正常 若驱动电路输出正常 说明逆变器损坏 若逆变器驱动电路工作不正常 则检查波形产生