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摘要：在对UPS电源组成及工作原理进行简单阐述后，对UPS电源系统在建筑电气中的应用现状进行简单归纳总结。最后，结合多年实际工作经验，对高层建筑智能信息化系统UPS电源选用技术要点进行了详细分析研究。
关键词：高层建筑；智能信息化系统；UPS电源
随着城市居民生活水平的进一步提高，建筑智能化、网络化、自动化技术发展也非常快，尤其是以网络通讯技术为基础发展起来的高层建筑智能信息化系统，已成为高层楼宇建筑智能人性化服务的重要功能系统。为了提高住宅小区人性化智能服务水平，很大大规模高层建筑开发商竞相引进各种弱电智能自动化集成系统，以提高整个高层楼宇建筑的智能人性化服务水平，实现楼宇建筑机电设备管理自动化（BA）、通讯自动化（CA）、以及协同办公自动化等功能。在建筑智能信息化系统中，UPS供电系统的运行稳定性和动作可靠性，对确保信息化网络及智能自动化设备功能的正常发挥和安全稳定运行，就显得尤为重要。
1 UPS电源组成及工作原理
UPS（Uninterruptible Power System）不间断电源，主要由市电输入滤波电路、整流充电电路、蓄电池充电控制回路、逆变输出回路、自动切换开关、逻辑动作波爱护电路等共同组成，当UPS系统中充电电池性能变差或存在安全隐患时，UPS会自动校验并报警，提醒相关运行管理人员及时维护处理，避免由于UPS电源系统失电而造成事故的发生或扩大。UPS电源其供电原理是当市电正常供电时，系统会通过内部转换电路将交流电转为直流，对能够储能装置中的电池进行充电，以备市电突然中断后重新启动使用；当高层建筑市电供电系统发生突然中断时，UPS系统就会将储存于储能装置中直流电能通过逆变电路转换为交流电源，向高层建筑供配电系统中的特殊弱电系统（如：计算机监控系统、楼宇信息化系统、中心机房等弱电系统）继续提供电能资源，确保高层楼宇建筑特殊系统的正常稳定运行。UPS电源系统并不是简单的供电停电后才会动作，而是当市电供电系统出现非正常运行工况如：雷电过电压、瞬间浪涌、以及超荷低电压等会影响到高层楼宇建筑弱电系统和信息化系统正常稳定运行时，均会自启动为这些特殊系统或设备提供稳定且纯净的电能资源，确保其稳定可靠的运行。高层楼宇建筑供配电系统中一般负载（如：水泵电机、风机、冰蓄能空调等）在启动瞬间均会对建筑供配电系统产生冲击电流，虽然UPS电源内部功率电力电子元件均有一定的安全工作区，且在UPS电力电子元件选配过程中均会留有一定余地，但由于供配电系统中过大的冲击波，还是会降低UPS系统内部元器件的工作性能，缩短其使用寿命，甚至还会造成一些元器件发生烧损等危害。因此，在UPS系统选型、设计、调试、使用维护过程中，应尽量避免或减少冲击电流对UPS系统带来的影响[1]。
2 UPS电源系统在建筑电气中的应用现状
UPS和EPS（Emergency Power Supply）应急供电电源系统，其工作原理基本相同，均是通过蓄电池在正常供电情况进行蓄电以作为后备电源，但两个系统所支持的负载类型、切换时间、控制保护方式等均存在很大差异。的性质不同,切换时间、控制方式都有所差别。EPS电源系统主要支持电感性和混合性的负载(如水泵电机、风机、安全照明、应急照明、消防系统等)，其过载能力较强，但对切换时间要求不是非常高。大部分EPS电源系统生产厂家其将切换时间控制在0.1～0.25s范围，这显然不能满足智能信息化数据处理弱电系统运行需求。UPS不间断供电电源，可用于允许中断供电时间在ms级范围的特殊供电场所或系统，后备式（暗备用）UPS电源系统其电源转换时间应控制在2～10ms范围；而在线式（明备用）UPS电源系统，则不存在转换时间问题。绝大部分UPS电源系统，还可以提供在线自检高、低电压动态保护，能够进行供电电源波形失真自动校正处理，且具有频率稳定、供电电压稳定功能，同时还能起到抑制差模、共模等噪声污染问题。因此，UPS电源系统在高层楼宇建筑中弱电及生命安全维系系统领域中，得到广泛推广应用，发挥着非常强大的功能。
3 高层建筑智能信息化系统UPS电源选用技术要点
UPS作为高层楼宇建筑信息化系统中计算机和其他先进电子设备，正常稳定运行不可缺少的供电保护系统，其在建筑智能信息化系统中发挥着非常重要的功能。但由于长期以来，设计、调试、运行管理等人员，对UPS电源系统的性能、特点、动作保护特性等不够了解，从而造成选择不当，使其在工程应用中使用寿命大大缩短、故障率较高，不仅大大影响了UPS电源系统性能的正常发挥，同时给高层楼宇建筑智能信息化系统安全稳定运行埋下巨大安全隐患。
3.1 UPS类型选择
目前，在工程中常用的UPS电源系统主要包括后备式、在线交互式、以及双变换在线式三大类，其中，后备式和在线交互式UPS电源系统，由于其逆变器电路结构按照一些不是十分苛刻的应用场所进行设计的，其在运行过程中对暂态干扰的综合处理能力有限；双变换在线式UPS电源系统，由于其逆变器电路结构具备在线实时监测校正工作，能对建筑供电系统中所有电源故障或异常冲击进行有效隔离处理，非常适用于存在大量非线性负载的高层楼宇建筑低压配电网，能够有效隔离建筑低压配电网系统中时刻存在的各种暂态干扰分量，进而可以避免低压配电网中任何可能的电源故障，对高层楼宇建筑重要信息计算机机房等关键设备带来破坏。因此，双变换在线式UPS电源系统，是高层楼宇建筑智能信息化系统不间断供电电源的最佳选择[2]。
3.2 UPS电源系统输出电性能指标选择
不同类型UPS电源系统，其所适用的范围不同，其所能达到的电性能指标也有很大差异，因此，合理选择UPS电源系统的输出电性能指标也是UPS电源选用的重要点之一。不同类型UPS电源系统其输出电性能指标如表1所示：
从表1可知，双变换在线式UPS电源系统，其电压稳定精度可以达到±1%，电压波形失真度(<3%，线性负载；<5%，非线性负载)，负载不平衡度可以自动调整到100%。高层楼宇建筑智能信息化系统中，计算机负载的输入端均是脉宽调制开关电源，其对输入交流电的质量要求并不是相当高，因此，在进行智能信息化系统UPS电源选型设计时，应根据负载类型和使用场所技术性能要求，不应过分追求UPS电源系统常规输出电性能指标的高标准，要从技术、经济等角度出发，选择技术指标符合应用要求，性能较为优越的UPS电源类型。因此，高层楼宇建筑智能信息化系统用户，第一次在计算机机房内配置UPS电源系统时，应对UPS电源系统的功能特性进行全面全方位了解，不仅要了解UPS电源系统的输出电性能指标，同时还应从供电可靠性、供电经济性、对低压配电网适应能力、运行维护管理、以及与其他信息化系统匹配功能等方面，进行全面系统的考察分析。
3.3 UPS容量选择
UPS电源系统中，蓄电池供电时长主要受负载大小、电池容量、环境温度、以及电池放电截止电压等因素影响。因此，在UPS电源实际工程选型设计时，可以按以下式进行估算：蓄电池运行安时数(Ah) = UPS电源功率(VA)×延时时间(h)÷UPS电源起动电压(V)，也就是根据设计要求，在知道UPS电源功率、延长时间、以及起动电压三个分量后，就可以计算出UPS电源的运行安时数。在选择UPS电源系统容量时，除了要考虑高层建筑智能信息化系统UPS电源额定工作容量外，还要考虑一定的裕量，通常按照各设备额定功率总和的1.5倍进行容量设计。
4 结束语
在高层楼宇建筑智能信息化系统UPS电源选用过程中，只有合理地选配、正确地使用与维护，才能确保UPS电源系统在具有较高质量和运行稳定性的基础上，获得最大经济效益，充分发挥UPS电源系统的性能，确保现代高层楼宇建筑智能信息化系统的安全正常稳定运行。
参考文献
[1] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].
[2] 张乃国.UPS供电系统应用手册[M].北京:电子工业出版社, 2004.
关键词：高层建筑；智能信息化系统；UPS电源
随着城市居民生活水平的进一步提高，建筑智能化、网络化、自动化技术发展也非常快，尤其是以网络通讯技术为基础发展起来的高层建筑智能信息化系统，已成为高层楼宇建筑智能人性化服务的重要功能系统。为了提高住宅小区人性化智能服务水平，很大大规模高层建筑开发商竞相引进各种弱电智能自动化集成系统，以提高整个高层楼宇建筑的智能人性化服务水平，实现楼宇建筑机电设备管理自动化（BA）、通讯自动化（CA）、以及协同办公自动化等功能。在建筑智能信息化系统中，UPS供电系统的运行稳定性和动作可靠性，对确保信息化网络及智能自动化设备功能的正常发挥和安全稳定运行，就显得尤为重要。
1 UPS电源组成及工作原理
UPS（Uninterruptible Power System）不间断电源，主要由市电输入滤波电路、整流充电电路、蓄电池充电控制回路、逆变输出回路、自动切换开关、逻辑动作波爱护电路等共同组成，当UPS系统中充电电池性能变差或存在安全隐患时，UPS会自动校验并报警，提醒相关运行管理人员及时维护处理，避免由于UPS电源系统失电而造成事故的发生或扩大。UPS电源其供电原理是当市电正常供电时，系统会通过内部转换电路将交流电转为直流，对能够储能装置中的电池进行充电，以备市电突然中断后重新启动使用；当高层建筑市电供电系统发生突然中断时，UPS系统就会将储存于储能装置中直流电能通过逆变电路转换为交流电源，向高层建筑供配电系统中的特殊弱电系统（如：计算机监控系统、楼宇信息化系统、中心机房等弱电系统）继续提供电能资源，确保高层楼宇建筑特殊系统的正常稳定运行。UPS电源系统并不是简单的供电停电后才会动作，而是当市电供电系统出现非正常运行工况如：雷电过电压、瞬间浪涌、以及超荷低电压等会影响到高层楼宇建筑弱电系统和信息化系统正常稳定运行时，均会自启动为这些特殊系统或设备提供稳定且纯净的电能资源，确保其稳定可靠的运行。高层楼宇建筑供配电系统中一般负载（如：水泵电机、风机、冰蓄能空调等）在启动瞬间均会对建筑供配电系统产生冲击电流，虽然UPS电源内部功率电力电子元件均有一定的安全工作区，且在UPS电力电子元件选配过程中均会留有一定余地，但由于供配电系统中过大的冲击波，还是会降低UPS系统内部元器件的工作性能，缩短其使用寿命，甚至还会造成一些元器件发生烧损等危害。因此，在UPS系统选型、设计、调试、使用维护过程中，应尽量避免或减少冲击电流对UPS系统带来的影响[1]。
2 UPS电源系统在建筑电气中的应用现状
UPS和EPS（Emergency Power Supply）应急供电电源系统，其工作原理基本相同，均是通过蓄电池在正常供电情况进行蓄电以作为后备电源，但两个系统所支持的负载类型、切换时间、控制保护方式等均存在很大差异。的性质不同,切换时间、控制方式都有所差别。EPS电源系统主要支持电感性和混合性的负载(如水泵电机、风机、安全照明、应急照明、消防系统等)，其过载能力较强，但对切换时间要求不是非常高。大部分EPS电源系统生产厂家其将切换时间控制在0.1～0.25s范围，这显然不能满足智能信息化数据处理弱电系统运行需求。UPS不间断供电电源，可用于允许中断供电时间在ms级范围的特殊供电场所或系统，后备式（暗备用）UPS电源系统其电源转换时间应控制在2～10ms范围；而在线式（明备用）UPS电源系统，则不存在转换时间问题。绝大部分UPS电源系统，还可以提供在线自检高、低电压动态保护，能够进行供电电源波形失真自动校正处理，且具有频率稳定、供电电压稳定功能，同时还能起到抑制差模、共模等噪声污染问题。因此，UPS电源系统在高层楼宇建筑中弱电及生命安全维系系统领域中，得到广泛推广应用，发挥着非常强大的功能。
3 高层建筑智能信息化系统UPS电源选用技术要点
UPS作为高层楼宇建筑信息化系统中计算机和其他先进电子设备，正常稳定运行不可缺少的供电保护系统，其在建筑智能信息化系统中发挥着非常重要的功能。但由于长期以来，设计、调试、运行管理等人员，对UPS电源系统的性能、特点、动作保护特性等不够了解，从而造成选择不当，使其在工程应用中使用寿命大大缩短、故障率较高，不仅大大影响了UPS电源系统性能的正常发挥，同时给高层楼宇建筑智能信息化系统安全稳定运行埋下巨大安全隐患。
3.1 UPS类型选择
目前，在工程中常用的UPS电源系统主要包括后备式、在线交互式、以及双变换在线式三大类，其中，后备式和在线交互式UPS电源系统，由于其逆变器电路结构按照一些不是十分苛刻的应用场所进行设计的，其在运行过程中对暂态干扰的综合处理能力有限；双变换在线式UPS电源系统，由于其逆变器电路结构具备在线实时监测校正工作，能对建筑供电系统中所有电源故障或异常冲击进行有效隔离处理，非常适用于存在大量非线性负载的高层楼宇建筑低压配电网，能够有效隔离建筑低压配电网系统中时刻存在的各种暂态干扰分量，进而可以避免低压配电网中任何可能的电源故障，对高层楼宇建筑重要信息计算机机房等关键设备带来破坏。因此，双变换在线式UPS电源系统，是高层楼宇建筑智能信息化系统不间断供电电源的最佳选择[2]。
3.2 UPS电源系统输出电性能指标选择
不同类型UPS电源系统，其所适用的范围不同，其所能达到的电性能指标也有很大差异，因此，合理选择UPS电源系统的输出电性能指标也是UPS电源选用的重要点之一。不同类型UPS电源系统其输出电性能指标如表1所示：
从表1可知，双变换在线式UPS电源系统，其电压稳定精度可以达到±1%，电压波形失真度(<3%，线性负载；<5%，非线性负载)，负载不平衡度可以自动调整到100%。高层楼宇建筑智能信息化系统中，计算机负载的输入端均是脉宽调制开关电源，其对输入交流电的质量要求并不是相当高，因此，在进行智能信息化系统UPS电源选型设计时，应根据负载类型和使用场所技术性能要求，不应过分追求UPS电源系统常规输出电性能指标的高标准，要从技术、经济等角度出发，选择技术指标符合应用要求，性能较为优越的UPS电源类型。因此，高层楼宇建筑智能信息化系统用户，第一次在计算机机房内配置UPS电源系统时，应对UPS电源系统的功能特性进行全面全方位了解，不仅要了解UPS电源系统的输出电性能指标，同时还应从供电可靠性、供电经济性、对低压配电网适应能力、运行维护管理、以及与其他信息化系统匹配功能等方面，进行全面系统的考察分析。
3.3 UPS容量选择
UPS电源系统中，蓄电池供电时长主要受负载大小、电池容量、环境温度、以及电池放电截止电压等因素影响。因此，在UPS电源实际工程选型设计时，可以按以下式进行估算：蓄电池运行安时数(Ah) = UPS电源功率(VA)×延时时间(h)÷UPS电源起动电压(V)，也就是根据设计要求，在知道UPS电源功率、延长时间、以及起动电压三个分量后，就可以计算出UPS电源的运行安时数。在选择UPS电源系统容量时，除了要考虑高层建筑智能信息化系统UPS电源额定工作容量外，还要考虑一定的裕量，通常按照各设备额定功率总和的1.5倍进行容量设计。
4 结束语
在高层楼宇建筑智能信息化系统UPS电源选用过程中，只有合理地选配、正确地使用与维护，才能确保UPS电源系统在具有较高质量和运行稳定性的基础上，获得最大经济效益，充分发挥UPS电源系统的性能，确保现代高层楼宇建筑智能信息化系统的安全正常稳定运行。
参考文献
[1] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].
[2] 张乃国.UPS供电系统应用手册[M].北京:电子工业出版社, 2004.