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摘要：UPS供电系统的应用，不仅有效改善了电网运行效率，同时也增加了系统的可靠性。随着应用需求量的增加，对UPS供电系统技术维护工作提出来更高的要求。笔者结合工作实践，从UPS供电系统的基本架构着手，对其可靠性以及使用维护进行了系统分析，供同行参考。
关键词：UPS供电系统；可靠性；使用维护
不间断供电电源系统（简称UPS）。该类电源设备的电源负载相对较为稳定、持续。从输出电流类别分析，UPS供电系统分不间断直流、交流电源系统两类。文章所提及的UPS电源系统，多为后者。UPS电源系统，分为整流滤波电路、逆变器、充电器、静态开关等诸部分。实践中，UPS供电系统设计/技术人员水平的高低，很大程度上决定着系统的供电方式、接地设计、零低电压处理效率。
一、UPS电源系统基本架构
UPS电源系统，通常包含整流、逆变、储能和开关四个部分。整流器：确保系统的稳压输出。一般而言，我们多选择可控硅、高频开关两类整流器，以便更好地对实际输出的电压幅度进行控制。当外界输入电压改变，整流器能持续输出幅度平稳的整流电压。不过，UPS的整流器无法完全避免外界带来的脉冲干扰。因此，电压过整流后，仍存于干扰脉冲。除对直流电能进行存储外，UPS储能电池还能作为电容器，其电能的存储能力和电容容量呈正相关。UPS电源系统，由主机、储能电池两部分组成。电源系统的额定输出功率和主机结构相关，其负载功率约为UPS电源的70%。选定负载功率后，我们可根据电池寿命来决定储能电池的容量。
二、UPS供电系统的可靠性分析
设计UPS供电系统时，我们通常会选择高模块、集成度的电路元件。而制作中的元件数量越多，UPS供电系统的可靠性相对也会降低。因此，应从软件设计视角，考虑减少电路元件。制造商应具有合理的知识产权，先进的软件制造技术，确保UPS系统经得起实践检验。设计软件模块时，应确保每个软件单元明了，设备内部控制、功能齐全，性能良好。各单元调试结果，应确保科学、准确，关键部分的设计、制造工艺质量不可马虎。
（一）UPS系统配电
从UPS电源系统可靠性来看，通过隔离变压器IT系统（输出不接地）较为适宜。主要是因为，该系统在所有单点接地，均能确保设备正常运行。只要对系统进行科学监控、实时处理，其跳闸频度要远低于直接接地系统，有助于持续、稳定供电。此外，该系统还具有抗雷击功能，即便遭遇雷击，地电位也不会骤然上升。
（二）UPS供电系统保护
UPS电源保护，需遵循选择性、灵敏性、速动性及可靠性等要求。现实中，UPS电源系统所选择的均为小型断路器，需对各断路器实行检验。为保证断路器能正常运行，我们就必需为UPS供电系统提供稳定的短路电流，避免配出电路短路时中止。设计UPS供电系统时，通常不会将熔断器用于保护器。虽然熔断器生效期间不会产生拒动，其可靠性相对较高；但其动作后需借助专用设备，才能持续送电，这无疑增加了工作强度。另外，在电源系统内配备过电压吸收器，能有效提高UPS的安全系数；在输入/出侧均安装，能有效避免雷电波侵袭和损坏现场。
三、UPS供电系统的使用与维护重点
（一）对UPS供电系统予以定期检查
使用UPS供电系统时，既要定期检查其主要元件，同时也应检测UPS电池组及其电池单元端电压、内阻。一旦发现电池单元端电压差值高于0.4V，内阻高于0.08Ω时，应将电池单元-电池组两者间的导向切断，借助外置独立充电器来对电池单元实行充电，充电电压（12V蓄电池）应介于13.5-13.8V间，充电时间为10-12h。值得一提的是，UPS电源使用期间，各电池单元充电有所不同，使得单元端电压、内阻失衡。上述问题，我们均无法通过UPS电源系统的充电回路、充电动作予以避免。若未能及时脱机电池单元，进行均衡充电，问题将变得更为严重。因此，单独充电有助于将内阻恢复至0.03Ω内；而充完电后将电池单元接入电池组，可对UPS充电系统进行充电。
（二）重视UPS系统首次充电，避免过度放电
使用新的UPS电源前，应对电池进行直接充电12h，并确保充电处于无负载状态。若UPS电源长期浮充，且未进行放电操作，UPS转为长期储电状态，则系统的电池功能将逐渐降低。长此以往，电池也会逐渐失效甚至报废。因此，建议每隔3个月，经UPS电池对设备进行供电，确保UPS电池能正常放电，其电压控制高于允许最低值即可。为避免UPS供电系统的电池单元由于充电不足而损坏，UPS用户应尽量在夜间进行电池充电，确保放电后，能对电池进行稳定、有效充电。另外，应控制UPS电源的放电次数，避免由于放电过度降低电池寿命。当电力供电系统停止，由UPS蓄电池组进行电流输出时，系统电源会发出供电状态的警报，间隔4-5s；当警报声周期缩短，提示电池即将过度放电。此时，我们应做好应急处理，用发电机组取代电力供电系统，对UPS系统供电，避免电池组过度放电。假如UPS电池组过度放电且修复不及时，则整个电池组寿命也会降低很多。
（三）确定充电保护工作点，重视电源负载链接
现阶段，UPS电源多采用密封蓄电池（均为免维护式）。充电系统，则多选择恒压载止充电回路，该电路能够对电池开设过压保护工作点，从而有效保护电池。不过，它并不能调整保护工作点的高度，因而也就无法避免电池过充、不足等问题。不少情况下，若充电保护工作点没选好，充电引起电池过流或过压，不仅会降低电池的使用期，甚至可能引起电池变形或爆炸，对人身、财产安全造成威胁。此外，UPS电源负载应确保接连正确。电池组拥有较强的电流，连接/维护时需借助绝缘性好的专用工具。电路连接时，需根据产品说明书、操作手册标准，正确连接火线、地线以及零线，用户不可肆意调整连接顺序，避免引起不必要的麻烦。
（五）提供适当的室内温度、工作环境
电池工作环境，与其储电容量存在很大关联。UPS电源对环境温度有较高的要求，通常为0-40℃，适宜温度25℃±5%。温度太高，逆变器可能会发出报警，并停止运行；电池寿命也会相应降低；温度太低，则会对蓄电池输出能力产生影响。夏季外界温度高，通风状况不佳的情况下，设备运行产生的热量无法排出，温度上升较快；若超过55℃，则逆变器运行中止。不论温度过高还是过低，对UPS电源系统性能及其使用寿命都有不利影响。
结论
至今为止，UPS供电系统历经了40余年，其设备技术与功能结构发生了很大变化。从最初的USP设备到独立的供电系统，从系统可靠性到可用性，再从供电系统到为IT系统运行提供物理设施，该类变化均以现代科技为支撑。如今，UPS供电系统的普及，有效改善了传统电网，提升了系统的运行可靠性。但，部分厂商对UPS供电系统使用及维护问题不够重视，降低了系统运行效率及寿命。为此，我们应从分析可靠性分析着手，正确使用系统蓄电池组，通过温度环境、技术改造、科学充电、放电等维护措施，延长UPS电源寿命。
参考文献：
[1]周焱.UPS供电系统在石化企业的使用及维护[J].中外企业家.2013（05）
[2]孙育河.HVDC和UPS供电系统在通信行业中的应用与分析[J].通信电源技术.2011（03）
[3]孙育河.HVDC和UPS供电系统在通信行业中的应用与分析[J].电源技术应用.2011（06）
[4]吴卫刚，任艺.UPS供电系统在通信机房应用方案研究[J].广西轻工业.2011（04）
[5]金薇.浅析直接并机型冗余式UPS供电系统[J].苏州市职业大学学报.2012（03）
摘要：UPS供电系统的应用，不仅有效改善了电网运行效率，同时也增加了系统的可靠性。随着应用需求量的增加，对UPS供电系统技术维护工作提出来更高的要求。笔者结合工作实践，从UPS供电系统的基本架构着手，对其可靠性以及使用维护进行了系统分析，供同行参考。
关键词：UPS供电系统；可靠性；使用维护
不间断供电电源系统（简称UPS）。该类电源设备的电源负载相对较为稳定、持续。从输出电流类别分析，UPS供电系统分不间断直流、交流电源系统两类。文章所提及的UPS电源系统，多为后者。UPS电源系统，分为整流滤波电路、逆变器、充电器、静态开关等诸部分。实践中，UPS供电系统设计/技术人员水平的高低，很大程度上决定着系统的供电方式、接地设计、零低电压处理效率。
一、UPS电源系统基本架构
UPS电源系统，通常包含整流、逆变、储能和开关四个部分。整流器：确保系统的稳压输出。一般而言，我们多选择可控硅、高频开关两类整流器，以便更好地对实际输出的电压幅度进行控制。当外界输入电压改变，整流器能持续输出幅度平稳的整流电压。不过，UPS的整流器无法完全避免外界带来的脉冲干扰。因此，电压过整流后，仍存于干扰脉冲。除对直流电能进行存储外，UPS储能电池还能作为电容器，其电能的存储能力和电容容量呈正相关。UPS电源系统，由主机、储能电池两部分组成。电源系统的额定输出功率和主机结构相关，其负载功率约为UPS电源的70%。选定负载功率后，我们可根据电池寿命来决定储能电池的容量。
二、UPS供电系统的可靠性分析
设计UPS供电系统时，我们通常会选择高模块、集成度的电路元件。而制作中的元件数量越多，UPS供电系统的可靠性相对也会降低。因此，应从软件设计视角，考虑减少电路元件。制造商应具有合理的知识产权，先进的软件制造技术，确保UPS系统经得起实践检验。设计软件模块时，应确保每个软件单元明了，设备内部控制、功能齐全，性能良好。各单元调试结果，应确保科学、准确，关键部分的设计、制造工艺质量不可马虎。
（一）UPS系统配电
从UPS电源系统可靠性来看，通过隔离变压器IT系统（输出不接地）较为适宜。主要是因为，该系统在所有单点接地，均能确保设备正常运行。只要对系统进行科学监控、实时处理，其跳闸频度要远低于直接接地系统，有助于持续、稳定供电。此外，该系统还具有抗雷击功能，即便遭遇雷击，地电位也不会骤然上升。
（二）UPS供电系统保护
UPS电源保护，需遵循选择性、灵敏性、速动性及可靠性等要求。现实中，UPS电源系统所选择的均为小型断路器，需对各断路器实行检验。为保证断路器能正常运行，我们就必需为UPS供电系统提供稳定的短路电流，避免配出电路短路时中止。设计UPS供电系统时，通常不会将熔断器用于保护器。虽然熔断器生效期间不会产生拒动，其可靠性相对较高；但其动作后需借助专用设备，才能持续送电，这无疑增加了工作强度。另外，在电源系统内配备过电压吸收器，能有效提高UPS的安全系数；在输入/出侧均安装，能有效避免雷电波侵袭和损坏现场。
三、UPS供电系统的使用与维护重点
（一）对UPS供电系统予以定期检查
使用UPS供电系统时，既要定期检查其主要元件，同时也应检测UPS电池组及其电池单元端电压、内阻。一旦发现电池单元端电压差值高于0.4V，内阻高于0.08Ω时，应将电池单元-电池组两者间的导向切断，借助外置独立充电器来对电池单元实行充电，充电电压（12V蓄电池）应介于13.5-13.8V间，充电时间为10-12h。值得一提的是，UPS电源使用期间，各电池单元充电有所不同，使得单元端电压、内阻失衡。上述问题，我们均无法通过UPS电源系统的充电回路、充电动作予以避免。若未能及时脱机电池单元，进行均衡充电，问题将变得更为严重。因此，单独充电有助于将内阻恢复至0.03Ω内；而充完电后将电池单元接入电池组，可对UPS充电系统进行充电。
（二）重视UPS系统首次充电，避免过度放电
使用新的UPS电源前，应对电池进行直接充电12h，并确保充电处于无负载状态。若UPS电源长期浮充，且未进行放电操作，UPS转为长期储电状态，则系统的电池功能将逐渐降低。长此以往，电池也会逐渐失效甚至报废。因此，建议每隔3个月，经UPS电池对设备进行供电，确保UPS电池能正常放电，其电压控制高于允许最低值即可。为避免UPS供电系统的电池单元由于充电不足而损坏，UPS用户应尽量在夜间进行电池充电，确保放电后，能对电池进行稳定、有效充电。另外，应控制UPS电源的放电次数，避免由于放电过度降低电池寿命。当电力供电系统停止，由UPS蓄电池组进行电流输出时，系统电源会发出供电状态的警报，间隔4-5s；当警报声周期缩短，提示电池即将过度放电。此时，我们应做好应急处理，用发电机组取代电力供电系统，对UPS系统供电，避免电池组过度放电。假如UPS电池组过度放电且修复不及时，则整个电池组寿命也会降低很多。
（三）确定充电保护工作点，重视电源负载链接
现阶段，UPS电源多采用密封蓄电池（均为免维护式）。充电系统，则多选择恒压载止充电回路，该电路能够对电池开设过压保护工作点，从而有效保护电池。不过，它并不能调整保护工作点的高度，因而也就无法避免电池过充、不足等问题。不少情况下，若充电保护工作点没选好，充电引起电池过流或过压，不仅会降低电池的使用期，甚至可能引起电池变形或爆炸，对人身、财产安全造成威胁。此外，UPS电源负载应确保接连正确。电池组拥有较强的电流，连接/维护时需借助绝缘性好的专用工具。电路连接时，需根据产品说明书、操作手册标准，正确连接火线、地线以及零线，用户不可肆意调整连接顺序，避免引起不必要的麻烦。
（五）提供适当的室内温度、工作环境
电池工作环境，与其储电容量存在很大关联。UPS电源对环境温度有较高的要求，通常为0-40℃，适宜温度25℃±5%。温度太高，逆变器可能会发出报警，并停止运行；电池寿命也会相应降低；温度太低，则会对蓄电池输出能力产生影响。夏季外界温度高，通风状况不佳的情况下，设备运行产生的热量无法排出，温度上升较快；若超过55℃，则逆变器运行中止。不论温度过高还是过低，对UPS电源系统性能及其使用寿命都有不利影响。
结论
至今为止，UPS供电系统历经了40余年，其设备技术与功能结构发生了很大变化。从最初的USP设备到独立的供电系统，从系统可靠性到可用性，再从供电系统到为IT系统运行提供物理设施，该类变化均以现代科技为支撑。如今，UPS供电系统的普及，有效改善了传统电网，提升了系统的运行可靠性。但，部分厂商对UPS供电系统使用及维护问题不够重视，降低了系统运行效率及寿命。为此，我们应从分析可靠性分析着手，正确使用系统蓄电池组，通过温度环境、技术改造、科学充电、放电等维护措施，延长UPS电源寿命。
参考文献：
[1]周焱.UPS供电系统在石化企业的使用及维护[J].中外企业家.2013（05）
[2]孙育河.HVDC和UPS供电系统在通信行业中的应用与分析[J].通信电源技术.2011（03）
[3]孙育河.HVDC和UPS供电系统在通信行业中的应用与分析[J].电源技术应用.2011（06）
[4]吴卫刚，任艺.UPS供电系统在通信机房应用方案研究[J].广西轻工业.2011（04）
[5]金薇.浅析直接并机型冗余式UPS供电系统[J].苏州市职业大学学报.2012（03）