ups及eps的应用技术与发展趋势

1、ups及eps的应用技术与发展趋势摘要：就当前一体化机房供电系统、ups与eps的应用特点及发展趋势进行了 阐述。关键词：ups； eps （应急电源）；应用技术；发展趋势1 一体化机房供电系统的新理念1.1电力不足与电力灾难2003年8月14日下午美国东北部、屮四部和加拿人南部发生人面积停电，这次持续2 9个小时的大面积停电，不仅给5000万美国人和加拿大人的生活带來极大不便，而h造成 300亿美元以上的直接和间接经济损失。我国也而临着电力供不应求的尖锐才盾与事故频频发牛的严峻形势。今年6月我国电 力部门己宣布，今年将发朱严重的“电荒”，决定对24个省市白治区采取拉闸限电的措施來 保证基木的

2、电力供应。我们应从北美发生人停电的教训中得到警示，意识到h身电网存在的 问题和隐患。随着中国信息化建设的成熟，信息系统已经涵盖了各种系统，其中包括航空、气彖、 金融、通讯以及交通等重点行业，这些系统无疑是国家的关键基础设施，而电力系统则是维 持这些基础设施不间断运行的必要保ffio显然，用户不可能左右整个电网的可靠性，但町以积极地做好白身小坏境的电力保护, 因此，用户自我保护是当前解决企业电力问题的现实z举，而ups能够有效地解决停电事 故和电力质量不稳定的问题，在美国、fi木以及西欧等国家ups c得到广泛应用。现在用户已经认识到ups和备用发电机（汕机）的重要性。我国用户多采用长延时ups

3、, 而国外用八多采用“ups +油机”的方式。事实上，ups的电池与油机的初始成本相差不多, 但汕机后期维护成本更低一些，而ups的电池则需要定期充放电，每隔儿年需要更换，并 且供电维持时间很难超过8h,而出现电力事故时，ups的任务主要是承担从电力中断到柴 油发电机起动的这段时间内的供电，保证电力供应不岀现中断，而此后的供电应当交给发电 机。图1 供电系统保护功能的变化双路供电也是金业实现小环境电力保护的一种有效方式，但双路供电必须有來b不同配 电站的电源供给。并且，机房的ups还要有冗余的备份设备。对金业小环境电源保护系统的配置，用户应考虑关键设备的主次z分。首先应保护最 重要的关键设备，

4、然示是相对次要的负载。并根据设备的重要程度选择适当的电力保护措施, 避免不必要的投资，造成浪费。1.2不间断供电系统口从计算机问世以来，对其供电系统的研究就成为保证计算机系统正常运行的重要课 题。计算机类（计算机及其它it设备等股备对供电系统的要求是比较苛刻的，它不仅要求 供电系统提供高质量的电源，保证供电的连续性，还要求提供相应的环境物理条件和必要的 系统安全保证措施，供电系统应有很高的“可维护性”和“可管理性”，以及能够适m计算机和 网络系统不断发展变化的“可扩展性”。计算机和网络系统的供电以市电为主。影响供电质最的客观因素一方面是一个国家或个地区的发电机总装机容量和配电水平、供电网络结构

5、和配电设备以及维护管理口动化水 平的落后，是供电质量差、叮靠性低的重要原因；另一方面是各种不同性质的负载，特别是 一些大容量感性、容性、冲击性、非线性的负载，对电网造成污染，使电网电压的幅值变化、 波形畸变、频率漂移；另外，口然或人为的原因，如地震、雷击、输变电系统断路或短路等, 都会危害电力的正常供应，从而影响负载设备的止常运行。当前，从全球经济模式及商务运作形式一直到人们的fi常牛活方式都在发牛着巨大的 变化，其中最明显的莫过于internet互联网）和e-business（电子商务）的迅猛发展，全球网 络、全球通讯、信息实吋处理以及一年365天（8760h）的贸易，将逐渐变成日常牛活中不

6、 可或缺的组成部分。在计算机网络系统中，所冇的锁件加在一起的费用也只是全部网络费川 的一小部分（约20%）,而大部分费用用在检查错误，服务器的重新启动，维护和更新以及数 据重建等上而。从某种意义上讲，保护用户的数据比保护用八的网络设备更为重要。一个人 型企业，深知自己成功与否取决于计算机，即使供电系统出现很短时间的故障，就口j能岀现 如下的致命后果：有损形彖；丢失合同；丢失客户；中止客户服务；产品积压；丢失运行的 数据。一个网站宕机，一个潜在的用户在8s内离开，一个路由器宕机，局域网上可能冇儿 百个用户无法工作；一个光纤室宕机，可能有儿千个用户断开网络连接。i充电器逆变器n投转换装w消防联动

7、远程控制 运彳丁状态图2 照明eps的供电系统by.急照明供电系统除了要向负载捉供髙质量的电源外，保证供电的连续性己经成为重要的不可缺 少的功能，不i'可断供电系统（ups）就是在这种形势下应运而生的。ups供电系统从产生到现 在已有几i年的发展历程，在技术不断发展和改进的过程屮，其保护功能也在不断地发生变 化，特别是在网络技术高速发展的今天，这种变化就更明显，图1显示了这个变化过程。1 993年以前着重追求对硕件的保护，1993年开始，更多的用户把电源对数据的保护要求放 在了最重要的地位。1.3 一体化网络系统随着网络应用的深入和用户需求的个性化，对ups的应用要求呈现高可靠性、可管

8、理 性以及经济性并重的趋势，集不间断电源、机柜、电源管理、散热、电力电缆和数据布线为 一体的全套电源供应与管理的“整体方案”可以大大便利用户的选购、安装、维护和扩容，降 低口常管理、维护的成木。这种应用趋势演变为厂商之间综合实力的竞争，包含产品技术、 方案提供以及现场服务等多方面的因索。当前所说供电机房已不再是传统意义的ups设备，而是网络关键物理基础设施的体现, 它是一套集成系统，ups设备只能说成是该系统的核心部件。由于ups和eps （应急电源）等电源保障系统是支持大型电脑、电了设备、电机设备 系统的，这些系统要有集屮测控的设备來监控整个过程的运行。10年前电源保障比较简单, 只是单机单

9、元进行监视与维护。后来随着系统愈来愈人，所用的ups容最也愈来愈人，并 要求高可靠性。例如民航导航与空管站的ups,要求冇两套来自不同电网的功率均分并机 系统，两台ups再并机,即用双总线系统来保证高可靠性与高可用性。如一台ups出故 障，可山并机的另一台承担。一路市电岀问题，还有另-路市电來承担。与此同时还要求能 监控每一块电池，对发电机组也需监控，对电机的起动电池也得监控。于是电源就成了一个 与负载电脑设备、电子设备、机电设备同等重要而复朵的系统。当然，技术上是可以解 决的，但最终受限于成本和价格。于是电源网络化与it化结合起來，形成“电源、发电机、 电池及被保护的电脑、电了、机电”网络一

10、体化的系统。也就是把ups、eps、电池、发电 机，与被保护的电脑、电子、机电系统看作是一个整体。即“电源、电池、电机、电脑、电 了、机电”的“六电一体化网络系统”。只顾眼前利益忽视安全耍求是非常危险的。近来报道的一些厂矿事故、城市火灾、坍 塌事故等乃是这种意识的严重后果。对于“六电一体网”的建设绝不是一个把ups、eps、电 池、电机与被保护的电脑、电子（如雷达、导航、通信）、机电设备（自动化系统）简单地接在 一个ethernet （以太网）上就行了。还要保证物流、能流、人流打信息流能够充分地流动起 來。三相1输入；11充电器广逆变器禅态开关检测单兀消防联动 远程控帶 运行状态vvj. vc

11、t图3 混合负载型eps供电系统2 ups与eps的应用特点2.1常用型ups的特点及功能ups按其设计原理与工作方式町分为离线式ups、在线式ups、在线互动式ups三 种。离线式ups亦称后备式ups,以小功率（5kva以下）为主，主要对市电进行滤波、 稳压调整，以便向负载提供更为稳定的电压，同时通过充电器把电能转变为化学能储存在蓄 电池内，一旦电力中断、电网电压或电网频率超出ups的输入范围，可在极短的时间内（儿 ms）jtjrf自身的储备电源，向负载供电，此类ups的特点是转换效率高、易于维护r价格 低廉，为绝大多数中小功率用户电源保护的首选。在线式ups以中大功率（5kva以上）为主

12、，逆变器始终处于工作状态，与用电设备同时 运行，在供电状态下的主要功能是稳压和防止电压波动和干扰，避免负载遭到长期低品质电 力的侵害，一旦市电屮断，ups屮的逆变器会利用机内蓄电池所提供的电能来维持负载的 正常运转，供电转换时间为零，真正实现了不间断供电。该类ups供电质量高，但价格昂 贵。在线互动式ups以网络使用为主，它结合了离线式效率高和在线式供电质量高的特点, 与离线式ups和比切换时间短。一台ups应该包括传统意义上的以下环节和功能：能在各种复杂的电网环境下运行； 在运行中不会对市电产生附加的干扰；输岀电性能指标应该是全而的、高质量的，能满足负 载的各项耍求；ups本身应具有很高的效

13、率，有接近实际市电的输出能力；是一台智能化 程度很高的设备，有高度智能化的白检功能，白动显示、报警、状态记忆功能，以及通讯功 能；ups不仅向由它直接供电的各种驶件设备提供全面的保护，在互联网时代，述应该向 他们所运行的软件以及数据传输途径提供安全可靠的保护，对配置相应的电源临控软件，使 其貝有远程管理能力，使用八可执行ups与网络管理平台之间的监控和数据通讯操作。图4电机专用型eps的供电系统2.2 ups与网络和数据密切相关随着技术的发展，现在的ups,特别是屮人型ups,不只是一台停电后可以继续向负 载供电的整机产品，而且己成为一个小型的，或者说局部的高度可靠、性能齐全、高度智能 化的供

14、电中心。在网络化吋代，ups已经成为-个高度智能化的设备，它对整个网络中的 硬件设备、运行程序和数据以及数据的传输途径进行全面的保护，使之成为不间断网络。它具有如卜技术特性。2.2.1高可靠性具有能在365天（每天24h）连续提供高质量输出电压的供电能力。这就意味着，在ups供电系统的运行屮既不允许出现任何瞬间供电屮断或停电事故，也不允许出现由市电经交 流旁路直接向负载供电的局面。为此，要求ups供电系统应满足如下要求：1）ups单机木身的故障率低，冃前大型ups产品的平均无故障工作时间（mtbf）nj-达 （24） xl05h；2）采用具有高度容错功能的“n + 1”型ups冗余并机系统來进

15、-步捉髙ups供电系统 的可靠性1 + 1”型兀余并机系统的典型mtbf值可达（1420）x105h）；3）在整套ups供电系统屮，不应存在单点瓶颈性故障隐患；4）允许在ups逆变器连续供电的条件下，执行不停电的维护和检修操作；5）丿j一在丿ij户设备端出现短路故障时，应将故障的影响范围缩小到尽可能小的范围。2.2.2高抗干扰性ups供电系统能使互联网设备获得100%的高可利用率（低误码率,低数据传输丢失率、 高网络接通率），创造优良的运行环境。s i!输出输入图5 ups供电系统图6 eps供电系统大量的运行实践表明，电源t扰问题是造成互联网设备可利用率下降的重要原因z。能否尽可能地消除电源

16、t扰是确保信息网络能否获得100%的高可利用率的关键所在。应当说明的是，电源干扰不仅来源于普通的市电电网，还来源于设计不完善的ups本身及用户的互联网设备本身。这是因为配置在idc（互联网数据中心）和mdc（多媒体数据中心）机房内的服务器、磁盘阵列机、交换机等均内置有开关电源。这种整流滤波型非线性负载会向ups供电系统反射323次谐波t扰，其可能带來的后果z是降低语音通话质量。实践证明，过人或过多出现电源干扰，轻者会导致互联网的传输速率下降、网络服务器的数据丢失率增大、modem的上网掉线率增大等隐形故障，从而导致空联网设备被迫进入降额使用状态，严重时还会导致网络瘫痪。从这个角度來看，高速倍息

17、网络技术的迅猛发展在给ups产业带来巨大商机的同时，也对ups所能提供的供电质量提出更为严格的耍求。2.2.3具有防雷击及抗浪涌的功能雷击、闪电及电网上的浪涌严重威胁ups系统利计算机网络的安全。如无相应的保护 措施，将造成ups系统及计算机网络的硬件和软件的损坏。ups应具有这方而的保护电路, 其指标应符合国家及国际安规标准。2.2.4过载能力强由于计算机等属于整流滤波型负载，在启动时往往有较人的瞬态冲击电流，如果ups 的过载能力弱，有可能造成严重示果导致系统不能正常运行。2.2.5智能化监控在ups和计算机/网络z间建立起双向通信监控管理功能。利用监控软件管理ups 的运行、操作。当市电

18、屮断或ups蓄电池电压处于低限时，监控软件可将计算机屮的数据 自动安全存盘、系统安全关机，然后关闭ups,避免因电力突然中断而造成操作系统的损 坏和数据资料的损失，以实现数据的完整性保护。2.3 eps的兴起及现状eps已被广泛应用于建筑电气领域和特殊应急供电场合。随着社会发展，越是倍息化、 现代化，就越依赖于电力。突然的断电必然会给人们正常的生活秩序和学习带来彩响，尤其 是对于生产、生活中特别重要的负荷，一旦中断供电，将会造成重大的经济损失。然阳，电 力故障具冇突发性，不以人们的意志为转移，即使电网设施再先进，意外的断电也在所难免。 目前，城市供电系统的安全对策一般是采用并网供电，为城市电力

19、提供可靠的电源保护。但 从企业及工业、民用建筑使用情况来看，仅仅靠公用电网还远远不够，必须具备应急供电系 统(eps)，其重要性是在事故发生的悄况下确保捉供所需啲应急电力，以冇效降低因为断 电而造成的损失，为人们牛产和牛活安全提供保障。因此，eps也被称为“城市牛命线系统” 的重要纟r成部分。atsups 饥入 配电模块热 插拔冗 余ml iups图7 集成化ups供电系统示意图2.3.1 eps的分类ri前市场上的eps品牌众多，大家在设计上所釆用的控制方式和控制手段不尽相同， 但针对所带负载的种类大致可以归纳为以下三种：一是主要用于应急照明和事故照明的单相 eps；二是用于应急照明、事故照

20、明之外，还有应用于空调、电梯、卷帘门、排气风机、水 泵等电感性负载或兼而有z的混合供电的三和系列eps；二是直接给电动机供电的变频系 列 epso2.3.2 eps的设计要求eps可以说是近两年才迅猛发展起来的一个新兴产业，相比丁发展成熟的ups而言, 有相同之处，也有不同之处。其相同点在于都具备在市电故障（中断）情况下继续向负载捉供 交流电源的功能，均采川了 ig盯逆变技术和脉宽调制（pwm）技术。不同之处是ups除了 提供不间断供电外，还兼备改善市电品质的功能，而eps则丄要解决市电故障时的应急供 电问题；ups主要是为it行业设备提供用电保障，eps则适用于各种行业；ups供电模 式要求

21、切换时间很短（010ms）, eps则相对较宽（04s）； ups主要带计算机类负载，而 eps所带负载混杂；ups对于运行环境要求较高，eps则要求能适应各种环境；ups以 一般用户监控为主，eps主要用于应急供电，要求与消防联动；ups以维护信息传输畅通 为主要目的，eps以防范重人灾难事故为主要口的。町以形象地比喻，ups以“救数据”为 主，而eps以“救人”为主。一般eps功率较大，机内的逆变器处于备用状态，因而可以简 单地理解为：eps就是人功率后备式upso鉴于eps的主要设计思想是在市电突然中断时捉供安全可靠的应急电力供应，冇效避 免发生灾害时的人身伤亡和财产损失为原则。因此，在

22、设计eps吋应着重考虑其安全性、 可靠性、适用性及合理性。主要有：1）断电转换时间一般在毫秒级（25ms）,以保证供电的 及时性；2）负载适应能力强，包括电容性、电感性、混合型负载，而且过载能力和抗冲击能力 强；3）有多路输出，防止输出单一形成的故障；4）有消防联动和远程控制信号，可手动与口动相互转换；5）环境适应能力强，适用于各种恶劣环境，冇防止高低温、湿热、盐雾、灰尘、震动 及鼠咬等措施；6）使用寿命长，有电池快速充电能力和管理能力；7）节能，运行效率高，运行成本低；8）有无人值守、自动操作功能；9）报警功能齐全，能及时提供各种异常状况的报警；10）有强启动功能，避免电池环节保护示无法启动

23、；11）无烟雾、无噪音、无公害等；12）维护简单，维护费用低。2.3.3 eps的设计原理1）应急照明和事故照明类照明型的eps -般以单相为主，主要为应急照明场合（商 场、娱乐场所、办公场所、交易场所等）提供集中供电，如图2所示。当输入电源正常时, 市电一路通过转换装置输出给口常照明，期一路通过充电器给电池组充电，当控制器检测到 市电屮断或界帘（偏低或偏高）时，向逆变器发出启动信号，并控制耳投转换装直转至逆变器 输出。当然，对于eps的接法不同，还可以把eps当作二路电源、三路电源使用。输入整流器变频器图8 变频起动2）应急照明及混合型负载类此类型eps 般适用于负载性质比较复杂的场合，警如

24、既 有照明型负载，乂有动力型负载，所以一般以三相居多，如图3所示。适用场合为宾馆、 高层建筑、庚院、大型商场等。3）电机专用的变频起动类此种类型eps主要为电机类负载而设计，避免因电机起动 过程中的大电流冲击而损坏设备。被广泛应用于大功率电动机负载，比如电梯、消防水泵、 大型风机等。与其他eps的不同z处是此类eps 般只有单路输出，如图4所示。当三 相输入市电正常时经整流示给逆变器提供肓流电，同时经充电器对电池纟fl充电；当三相输入 断电或界常时，自动转市电池组给变频器提供直流电。当需要电机负载工作时，送给变频器 启动信号（运行信号、远程控制信号等），变频器会立即输出。从050hz变频，供给

25、电动 机进行变频起动，当其频率到达50hz后保持正常运行。2.3.4 eps领域的现状随着科技的不断发展，众多的智能人厦拔地而起，人们在对其居住环境提出了更高要 求的同时，也提出了电力保障和消防安全问题。但eps的起步较发电机和ups要晚，人 们对其认识的程度还不够，所以在众多的应急供电场合，还是以发电机和ups为主要应急 供电方式来实现eps的功能。就提供应急供电能力而言，这两种方式已暴露出许多不足z 处。1）用柴油发电机组作为应急电源是it前大部分丄程所采用的，也是最常见的应急备用 电源，由于柴汕发电机的容最较人，可并机运行且连续供电时间长，所以已经有较长的应用 历史。然而，无论发电机的起

26、动速度冇多快，从停电后使发电机接到起动信号开始，至发电 机电压、频率等达到稳定町以供电时为止，至少需要数十s至数min,这段时间，所有川电 设备均停止工作，就可能造成少数设备的损坏或出现生命财产的安全问题。而eps的启动 -般不会超过25ms,所以不会影响设备的止常工作。另一方而，柴油发电机应用在应急供电场合，有诸多不利之处，主要有：（1）在高层建筑中，柴油发电机组一般放在地下室，设计难度大，造价高，配备进风、 冷却、排烟、减震、消音等设施都需要充分考虑；（2）存在火灾隐患。其油罐像一个极为危险的“炸弹”，万一失火，后果不堪设想；（3）日常维护比较频繁，工作量大；（4）柴油发电机噪音大，产生公

27、害；（5）排烟中冇大量的二氧化硫，污染严璽，影响环保。以负载容量为200kw为例，将eps与柴油发电机组的性价比作一个比较。选用eps 时，其额定功率与负载功率比为仁1即可，其总价约为60万元左右。而选用柴油发电机 时，其额定功率与负载功率比应为4.31.5： 1,对200kw的负载,柴油发电机组需250k va规格，该机组价格为40万元左右，但是除机组本身价格z外，述需外加其他辅助装置 费用约1629万元，现以20万元计算，即选用柴油发电机组总价为60万元左右。所以， 二者价格相差不多。从中也不难看出，如果eps容量小于200kw时，其价格要小于柴油 发电机组的综合造价。目前消防应急供电场合

28、的负载总容量一般在200kw以下，从投资的 长远利益考虑，eps较柴汕发电机组经济得多。2）用ups作为应急电源eps从原理结构上和ups人同小异。在线式ups不论市电 是否正常，它都一直由逆变器供电，即按照“市电输入t整流-> 逆变t输出”的顺序进行，只 有在逆变器故障或过载时才改由旁路输出，如图5所示。而eps,当市电正常时，市电通 过开关s输出给负载，同时充电器对电池充电。当控制系统检测到市电停电时，逆变器工 作，使开关s切换至逆变输岀状态，向负载提供电能，如图6所示。从以上供电系统图可以看出，ups是一种双变换结构的不间断电源，主耍为负载提供 稳定的高质虽电能，不受市电电网的影响

29、，而n英转换时间一般在10ms以内，所以，up s被广泛应用于计算机、程控交换机、医疗设备及精密电子仪器等不能屮断供电的场所。但 正因为ups不仅担负着应急供电外，还担负着改善电力品质的任务，所以其逆变器要连续 不断地工作，使用寿命相对较短，一般为58年，尤其是电池的更换较为频繁。另一方面, ups的逆变器长期处于工作屮，b身的损耗较大，而且对使用环境要求很高，只能放在计 算机房或空调房间里。ups专为it行业的计算机类和通讯类负载而设计，其负载适应能力不及eps,举例 说明，如果应急供电场合含有-交流感应式电动机一类的感性负载，那么在ups的设计选型 和使用中就会出现很大问题。由于交流电动机

30、的起动电流通常是其额定电流的57倍，而 ups的过载能力标准规定：过载125%时，a类为10min, b类为1min, c类为30s；过 载150%时10s。如果想要ups能承受电动机起动电流的冲击能力，势必要增人ups的额 定容虽，这无疑将加大投资，还未必能彻底解决问题。因此，选用ups作为应急电源，工 作既不可靠，述得花费大量资金。3ups/eps的发展趋势3.1 ups的控制技术中小型ups的ac / dc和dc / ac变换人多数仍采用模拟控制电路，ac / dc变换 器的控制芯片大多数已集成化，使用简单，工作町靠。dc/ac变换器的控制有两种基本 方式，一种是单闭环控制，另一种是双闭

31、环控制。前者控制电路简单，但难于实现输出端短 路自动恢复。后者控制冇电流内环和电压外环，电压调节器的输出为电流调节器的给定，因 此，限制电流给定幅值也就限制了逆变器的最大输出电流。当前，数字控制已成为新型ups控制技术发展的主流，数字控制器具有精度高，抗t 扰能力强，易于实现对ups的检测、故障诊断和隔离，易于实现遥控遥测，实现多台ups 的并联和热插拔，易于实现对蓄电池的监控和管理。也就是说，计算机的介入使ups具备 了智能化，可以使其运行在最优状态。3.1.1 dsp的应用采用数字信号处理器(dsp)的数字pwm技术，是数字控制技术的核心，川丁保证up s输出电压的质量，即保证输出电压、频

32、率和输出电压波形满足技术指标的耍求。数字控制 的另一个重要功能是实现ups的初始口检和运行自检，进行故障保护和故障隔离，这是模 拟控制器无法胜任的。由于数字控制器的灵活性，使ups控制器的硬件电路町以标准化， 从而简化了生产、使用和维修，也大大提高了工作可靠性。3.1.2控制电路的全微处理器化ups电路是由以下几部分组成的：主电路、驱动电路、监控显示及控制保护电路和通 信界而电路。其小监控、显示及控制保护电路和通信界面电路，可以运用数字化设计技巧简 化其电路，并解决原类比电路需要调整、具有温漂及参数调整不易的缺欠。采用的方法是:1) 全微处理器化利川微处理器来执行监控、显示及控制保护电路和通信

33、界面电路的功能；2) 半微处理器化利用类比电路处理快速反馈保护电路，而曲处理器处理慢速反馈、报警、显示及通信界面的功能。3.2蓄电池技术蓄电池是ups的心脏，不竹ups电路多么先进，其性能最终取决于它的电池，一旦 电池失效，再好的ups也无法提供不间断供电。目前，ups 般都使用免维护密封铅酸蓄电池，山于采用阴极吸收式密封技术，克服 了普通蓄电池需要定期补水的缺点，具冇“免维护”、使用方便、不污染环境、体积小、m 轻的优点。它使用高氢过电位的板栅材料，减少了电池在存放和充电过程中的气体分解。正 极表血的超细玻璃纤维膜，阻止了活性物质脱落，提高了电池的寿命。安全阀的使用使蓄电 池很少产生气体，乂

34、可使已产生的氧气被负极铅所吸收，使蓄电池无水的损火，达到了密封 免维护的目的。一般情况下，影响电池性能的主要因素是连续充电，电池连续充电大约要减少一半的 使用寿命。目前国外使用一种abm(advancedbatterymanagement)三阶段电池管理方案， 即充电分成三个阶段：笫一阶段是恒流均衡充电，将电池容量充到90%；笫二阶段是浮充 充电，将电池容量充到100%,然后停止充电；第三阶段是白然放电，在这个阶段里，电池 利用白身的漏电流放电，一肓到规定的电压下限，再重复上述的三个阶段。这种方式改变了 以前那种充满电后，仍使电池处于一天24h的浮充状态，因此延长了电池的寿命。金加化镰2(电池

35、具有高能量密度的优点，而且又无镰镉电池可能造成的镉污染，将其 应用于ups可以收到小型轻量化的优点。但其缺点是售价太高。美国alupowe公司研发 的高功率铅一空气备丿ij电源装置(rpu),运行50h,功率从600w到6000w,电压有dc24v和48v两种，其能量密度是铅酸电池的十多倍，重量只冇铅酸电池的1/10,所占空间 只有铅酸电池的1 / 7,有望取代铅酸蓄电池应用于upso3.3 ups的冗余技术和在线维护（热插拔）开关整流器的并联和热插拔己成为通信电源的基本运行方式，这种运行方式即所谓n + 1冗余供电方式，用于取代主备方式，使电源的可靠性大幅度提高。主备方式的备份电源 的容量和

36、主电源相同，因此使电源成木提高，而且在转换时还会造成电能屮断。n + 1兀余 供电方式不仅降低了电源成木，并还保证了供电不中断。这种冗余供电方式的实质是通过 并联平行操作的电源模块提供分布式电源，所有的模块并联运行并平均负担当前的负载，电 源阵列比额定容蜃多配置一个功率模块，当一个模块出现故障时，特设的电路将故障模块从 负载上断开，其它模块将立即支持所冇负载，使其连续不间断地供电。替换模块后ups的 控制电路和蓄电池均能在线运行。这种灵活的模块化设计，用户可以白行堆叠电池模块，以 增加ups的输出功率，延长供电吋间，大大增强了电源的可靠性。ups的并联和热插拔技术耍比开关整流器的并联复杂得多，

37、这是因为交流电的变量比 肓流电多，有相序、频率、相位、电压幅值和波形等5个变最，其任意一个与市电电源不 一致，都不能使ups投入电网。在投入电网后还必须不断地检测各台ups输出的冇功功 率和无功功率，通过调节电压和相位实现各ups输出有功功率和无功功率的平均分配。山此可见，ups的并联工作有3个方面。一是正常工作的ups自动投入电网，二是 并联运行的upsz间，有功功率和无功功率的均匀分配，三是ups退出并联，特别是在 不干扰电网的情况卜快速切除故障ups。这3个要求的实现，也就解决了 ups的热插技术。3.4儕能化ups的管理系统所谓智能化ups,是指将传统ups通过与计算机相连的硬件接口，

38、结合特殊设计的软 件，以提供计算机及数据资料的双重保护。当前ups智能化技术有两个方面：一是加强u ps浙功能，与服务器上的软件协同工作，使ups除了完成最基本的不间断供电功能外， 还能实现网络上事件记录、故障告警、参数自动测试分析和调节等；另一方而是加强ups 的节能功能。智能化的ups,除了完成一般ups所能完成的全部工作外，还应具备的功能是:1）对运行中的ups进行监测，随时将采样点的状态信息送入计算机进行处理，一方 面获取ups工作的有关参数，另一方面监视电路各部的工作状态，从屮分析电路各部分工 作是否正常；2）故障时，根据监测的结果进行故障诊断，指出故障部位，给出处理办法；3）完成部

39、分处理工作，除了实现对ups工作的控制外，还能在发生故障吋，根据需 要采取必要的应急控制，此外通过对鉴流部分的控制，按照对不同蓄电池的不同要求，自动 完成对蓄电池的分阶段充电；4）口动显示所检测的参数，在界常或发生故障时，可以口动记录有关异常或故障的信 息；5）按照技术说明书给出的指标，口动定期地进行口检，并形成口检记录文件；6）能够用程序控制ups的启动或停机，实现无人值守的口动操作；7）具有交换信息功能，可以随时向计算机输入信息或从计算机获取信息；8）通过通信接口与计算机互联，实现网络化监控管理。推动ups技术发展的主耍动力在丁全球计算机网络的迅速发展。为了便ups能够更 好地适应网络环境

40、的要求，ups正在向网络化管理和控制方向发展。新型的网络ups采用 一个集成的snmp适配器，掉电期间，即使ups不能通过网络传递信息，用户也可以依靠 ups通过串行端口适时关闭服务器，适配器接到ups通信端口上，以实现网络可维持局部 停机控制。网络管理人员通过网络屮的网管平台，将ups作为一个网络设备来管理，实时 处理电源故障及ups状态报警。snmp适配器和管理软件和配合可以同时向任何管理站发 出电源故障及ups状态报警。在无人值守的情况下，当市电小断时，软件会发出告警信息, 并开始倒计时，当倒计时计数到零时或电池耗尽前，软件即关闭应用程序，并将现场资料存 盘后关闭系统，向ups发岀关机命

41、令，切断ups,当市电恢复后可自动启动ups。智能化的网络ups最基本功能是在长吋间断电的情况下，能安全、口动地关闭网络， 确保网络系统及数据的女全性。此外，通过远程控制装置，用户也可以在远方通过电话遥控 ups,有些ups还可将ups状态或报警信息通过电子邮件、传真机或手机等通知外出网 络管理人员。3.5提高ups的可用性从20世纪90年代中期开始，随着信息技术的高速发展和网络时代的到来，对ups nj 用性的要求越來越高。所谓ups的可用性，其物理概念是，在规定的使用期间内，ups的 正常运行时间与整个时间的比例。根据这个定义要提高ups的可川性有两个办法：一是提 高ups的平均无故障时间

42、mtbf,二是降低ups的平均修复时间mttr,提高ups本身 mtbf的传统做法是，提高功率开关器件的规格和档次；改进控制技术，提高逻辑控制组件 的规格和档次；使用更先进的主电路结构；捉高智能管理和通信功能：严格牛产工艺，加强 质最管理（is09000）等。但当mtbf提高到一定程度后其效果就不明显了。用降低mttr 的办法，效果是非常明显的。降低ups的mttr的做法冇如下儿种。1）一般的做法是加强对ups,特别是其中的关键部件的维护；充足的备件并保证其完 好性；加强对维护人员操作技能的培训，特别是用户在采购ups时就要求厂家对传后服务 （包括备件捉供、反应吋间和修复速度）条件做岀严格承诺

43、。2）ups的模块化+冗余配置，把整个ups按电路功能分成几部分，并在结构上设计 成可以插拔的模块，例如功率模块（包括整流器和逆变器）、电池模块、智能管理和通信功能 模块。3）ups的冗余并机配置，在ups中，可以把控制电路集中起来作为一个独立的可插 拔模块，也可以把功率变换部分集中在一个结构中，作为一个可以热插拔的模块。为了适应 多台ups并联供电，也可以把每台ups看作一个模块，在兀余热备份配置的情况卞，同 样可以做到故障后热插拔修复，或考使每台ups都具备直接并机的功能。4）用集成设计提高ups的可用性，以适应由多种设备组成供电系统的需要。集成化 ups供电系统的基木思想和原则是，供电设

44、备制造和供应的统一化和标准化；系统屮供电 设备和包括负载机架结构的一体化和连接的规范化；系统中各供电设备和环节（包括负载机 架中的pdu）电源状态管理的集中化；系统中各供电设备和环节结构的模块化和连接的热 插拔功能。一个完整的供电系统的纽成，除ups设备外，还有输入配电柜、ats转换开关、变压 器、瞬态电压浪涌抑制器、负载配电开关柜、柴油发电机、交流稳压器、电池系统、各种开 关、断路器、熔断器、转插板，上百乃至儿百个连接点和相应的传输线。对于一个复杂的供 电系统如何提高其可用性呢？仅仅解决ups设备的nj靠性显然是不够的，根据系统实际运 行的故障数据表明，直接rti于ups故障引起系统宕机的比例毕竟是较少的，市于系统中其 他设备和环节以及人为事故造成的故障，或者由此引发的ups故障占大多数。但是模块化、 冗余配置、热插拔修复等设计原则还是适用的。当然，系统中各种设备和管理的标准化、统 一化和集中化，减少单路径故障点和大面枳掉电的隐患，加快建设速度和安装的规范化、对 环境和