基于DCS系統(tǒng)的UPS電源供電的配置

某化工企業(yè)的化工操作、監(jiān)視、控制都采用DCS系統(tǒng)，如何向DCS系統(tǒng)提供高質(zhì)量、安全可靠的電源就顯得非常重要。該廠采用UPS向DCS系統(tǒng)供電，UPS系統(tǒng)由整流模塊、充電模塊、蓄電池、逆變模塊、自動(dòng)旁路開關(guān)、手動(dòng)維修旁路開關(guān)等組成，UPS可以向DCS提供高質(zhì)量、安全可靠的電源，保證化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、可靠。

該廠對(duì)DCS系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)比較少，采用雙交流進(jìn)線單UPS供電方式，對(duì)DCS系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)多，采用雙交流進(jìn)線雙UPS并機(jī)供電方式。

UPS系統(tǒng)的工作原理：將供電質(zhì)量較差的廠用電源首先經(jīng)整流裝置變換成直流電源,一路經(jīng)充電模塊向蓄電池充電，另一路采用高頻脈寬調(diào)制(SPWM)法在逆變裝置內(nèi)重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量的正弦波電源向負(fù)載供電。當(dāng)交流工作電源消失或整流裝置等元器件故障時(shí),由蓄電池組經(jīng)電池開關(guān)向逆變裝置供電。當(dāng)逆變裝置故障輸出電壓異?；蜻^載時(shí),則切換到自動(dòng)旁路開關(guān)由廠用電直接向負(fù)載供電。

1、雙交流進(jìn)線單UPS接線

雙交流進(jìn)線單UPS供電接線如圖1所示：圖中正常情況下，由交流輸入1向UPS供電，當(dāng)交流輸入1有故障時(shí)，自動(dòng)切換到交流輸入2向UPS供電，交流電源1和2進(jìn)行電路聯(lián)鎖。

圖1 雙交流進(jìn)線單UPS供電接線

UPS正常工作狀態(tài)下，按“交流輸入1—整流—逆變—負(fù)載”的運(yùn)行方式工作;當(dāng)整流器模塊有故障時(shí)，按“蓄電池—逆變—負(fù)載”的運(yùn)行方式工作;當(dāng)蓄電池放電完畢以后自動(dòng)切換到由自動(dòng)旁路開關(guān)向負(fù)載直接供交流電;當(dāng)逆變器模塊有故障時(shí)，按“交流輸入1—自動(dòng)旁路開關(guān)—負(fù)載”的運(yùn)行方式直接向負(fù)載供廠用電;當(dāng)UPS有嚴(yán)重的故障需維修或更換時(shí)，按“交流輸入1—手動(dòng)維修旁路開關(guān)”的運(yùn)行方式向負(fù)載供廠用電，這時(shí)UPS被短接，可以交出檢修或更換，而不影響負(fù)載的正常供電。

2、雙交流進(jìn)線雙UPS并機(jī)供電方式

雙交流進(jìn)線雙UPS并機(jī)供電方式如入2所示：通過將兩臺(tái)具有相同功率的UPS的輸出直接并聯(lián)起來，要求并聯(lián)兩臺(tái)UPS的輸出電壓相同、頻率相同、相位相同并所帶的負(fù)荷電流大小基本平衡。

圖2 雙交流進(jìn)線雙UPS并機(jī)供電方式

在雙UPS并機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)UPS各帶1/2的負(fù)荷電流，一臺(tái)UPS發(fā)生故障，則由另一臺(tái)帶所有的負(fù)荷，但必須降負(fù)荷使用。這種并機(jī)雙UPS系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間是單機(jī)系統(tǒng)的7～8倍，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。但是雙UPS并機(jī)系統(tǒng)的2臺(tái)UPS之間的控制有一定的聯(lián)系，操作時(shí)一定要弄清楚并機(jī)板的控制邏輯，不然會(huì)因操作不當(dāng)而引起并機(jī)板誤判斷造成輸出電壓下陷，對(duì)負(fù)荷造成不良影響。

3、UPS使用注意事項(xiàng)

(1)UPS在選配上要留一定余量，如4KVA的負(fù)載，UPS的應(yīng)配置5KVA以上。

(2)UPS應(yīng)避免頻繁開、停機(jī)，最好在長時(shí)間開機(jī)狀態(tài)。

(3)要定期檢查UPS，每月檢查一次浮充電壓，如浮充電壓低于2.2V，應(yīng)對(duì)整組電池進(jìn)行均衡充電。

(4)新購的UPS應(yīng)進(jìn)行充放電，這樣有利于延長UPS電池的使用壽命。一般采用恒壓充電，充電初始電流不得大于0.5*C5安培(C5可以用電池的額定容量計(jì)算出)，每個(gè)電池的電壓控制在2.30～2.35V，以免損壞電池。充電電流連續(xù)3小時(shí)不變，證明電池已充足，一般充電時(shí)間為12～24小時(shí)。

(5)要經(jīng)常用軟布擦試電池，以保持電池表面清潔。

(6)UPS運(yùn)行過程中的溫度控制，因使UPS運(yùn)行過程中溫度范圍控制在20℃～25℃內(nèi)，以延長UPS蓄電池的使用壽命。在沒有空調(diào)的環(huán)境中，UPS的溫度控制尤為重要。

(7)外接電池組至UPS的距離盡量短，導(dǎo)線的截面積應(yīng)盡量大，以增大導(dǎo)線的導(dǎo)電量，減少線路上的電能損耗，尤其是大電流工作時(shí)，線路上的損耗更不可忽視。

(8)UPS在使用后應(yīng)立即進(jìn)行充電，使電池恢復(fù)到正常狀態(tài)。

(9)如廠用電一直正常，UPS就沒有工作的機(jī)會(huì)，其電池在長期浮充狀態(tài)有可能損壞，應(yīng)定期對(duì)UPS進(jìn)行充放電，這樣不僅可以活化電池，也可檢驗(yàn)UPS是否處于正常工作狀態(tài)。

4、UPS的日常維護(hù)及一般故障處理

4.1 日常維護(hù)

(1)每天查看UPS操作顯示屏，確認(rèn)UPS電源的運(yùn)行狀態(tài)模擬指示燈是否在正常運(yùn)行狀態(tài)。(2)用耳聽UPS電源是否有異常響動(dòng)，主要是功率模塊及隔離輸出變壓器的冷卻風(fēng)扇，以及變壓器是否有異常的震動(dòng)聲音。(3)檢查UPS電源的排風(fēng)口有無堵塞現(xiàn)象。(4)每周在UPS電源的顯示屏查看電池的浮充電壓、UPS的輸出電壓、電流，并作好記錄，與以前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如數(shù)據(jù)變化比較大，則應(yīng)及時(shí)查明原因。

4.2 一般故障處理

當(dāng)UPS電源在運(yùn)行過程中出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，切勿慌亂操作UPS的任何開關(guān)和按鈕，以免將事故擴(kuò)大甚至造成UPS輸出中斷。UPS電源出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，首先應(yīng)看清顯示面板上的狀態(tài)指示燈及液晶顯示屏的提示。

UPS具有自診斷功能，一旦出現(xiàn)故障會(huì)通過狀態(tài)指示燈、液晶顯示屏提供故障類型、故障時(shí)間等信息。待看清狀態(tài)指示燈及液晶顯示屏提供故障類型提示后，再根據(jù)不同的故障類型進(jìn)行進(jìn)行相應(yīng)的處理。UPS運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)以下幾種故障。

(1)交流廠用電故障，也就是交流輸入停電或出現(xiàn)大范圍的波動(dòng)，UPS出現(xiàn)該告警時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)電池放電告警信息，此時(shí)UPS面板狀態(tài)指示燈的交流輸入燈熄滅，電池放電燈亮。處理辦法首先要確定是否交流廠用電故障，檢查UPS輸入開關(guān)是否跳閘、保險(xiǎn)是否熔斷。如確為廠用電故障，在不知道恢復(fù)時(shí)間的情況下，把不重要的負(fù)載切除，以保證重要負(fù)載的不間斷供電。

(2)旁路失效，出現(xiàn)該報(bào)警信號(hào)時(shí)，一般應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)逆變器不同步報(bào)警信號(hào)。這表明輸入的廠用電的電壓、頻率超出設(shè)定范圍，但滿足整流器要求，這時(shí)逆變器自起振，不再跟蹤旁路。這時(shí)不能再起動(dòng)大容量負(fù)荷，以免沖擊逆變器。

(3)逆變器故障，出現(xiàn)該報(bào)警的同時(shí)，出現(xiàn)自動(dòng)旁路開關(guān)帶載告警，首先確認(rèn)在面板上是否同時(shí)出現(xiàn)逆變器超載報(bào)警，如有，查看液晶顯示屏上的輸出電流，如超過額定電流，則關(guān)閉不重要的負(fù)荷，直到輸出電流小于額定輸出電流，然后按復(fù)位鍵消除報(bào)警后，重新啟動(dòng)逆變器并輸出。如沒有超載報(bào)警信號(hào)，說明逆變器不是因?yàn)闆_擊電流而保護(hù)關(guān)閉，而是IGBT器件或驅(qū)動(dòng)控制有故障，應(yīng)及時(shí)通知廠家進(jìn)行維修。

5、結(jié)束語

只要UPS電源配置合理，日常注意維護(hù)和保養(yǎng)，做到防患于未然，就可以使UPS運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，從而向DCS系統(tǒng)安全、可靠、高質(zhì)量地供電，確保化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、長周期地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] SALICRU UPS用戶操作手冊. [2] 張國光.UPS使用注意事項(xiàng).現(xiàn)代通訊[J]，2004.8