高速公路機電工程中UPS的運用

文/吳戰鋒 浙江泰侖電力集團有限責任公司 浙江湖州 313000

監控系統、通信系統和收費系統稱為公路機電工程的三個系統，如果把高速公路作為計算機，那么這三個系統對這一計算機系統至關重要。高速公路通車后，機電系統的三大系統起著極其重要的作用。機電三大系統正常運行，公路才能正常運行，反而會使整個公路癱瘓，將給國家的財產，人民的生命和健康帶來非常嚴重的后果。為了保證三個系統的正常運行，UPS是不可缺少的機電設備之一。在高速公路信息網絡技術應用中，UPS供電系統可靠、穩定、不間斷顯得越來越重要，UPS電池系統的安全性直接影響整個系統的可靠性。

1、UPS概念

不間斷電源，以下簡稱UPS（Uninterruptible Power Supply），它是在信息技術領域的一個重要組成部分，是一個高科技的電力設備，集信號檢測、通信技術、控制技術和電力電子技術于一身，那么在電信移動通信系統、計算機網絡和各種全自動生產線，以及其他應用領域有著廣泛的應用。由于計算機技術的快速發展，UPS在高速公路領域也得到了越來越廣泛的應用，UPS雖然使用了很多年，但許多人仍然不知道UPS的性能指標，供電配置和供電系統沒有引起足夠的重視。

2、UPS配置

2.1 高速公路用電環境復雜多變

選擇寬輸入范圍寬、容量大、適合國內電網環境的在線型UPS。其主要特點是：電網適應性強，電壓范圍±25%，輸入輸出都有變壓器隔離，負荷適應性強，整機配套性好。

2.2 UPS容量的選擇

確定UPS容量大小應參考因素主要有;實際負載容量、負載的類型、潛在擴容需求等。

(1)實際負載容量

這是決定UPS容量大小的最根本因素。UPS的輸出能力必須達到或超過負載要求，以保證正常的供電。實踐中認為UPS采用集中供電和分布式供電方式。集中供電的總負荷應為所有UPS的總電源。分布式電源是根據每個UPS的負載來確定的。在公路機電系統中，UPS一般采用集中供電方式，計算出入口車道設備內的機房負荷，監控外場設備和收費站。

(2)負載的類型

不同類型的負荷對有功功率和無功功率的比例不同，但UPS需要同時提供足夠的有功功率和無功功率，實際的輸出容量受負荷類型的限制。對于計算機級負載，UPS基本上可以輸出額定功率。如果負載是電阻性或電感性的，那么UPS的輸出功率將下降，需要增加UPS的容量。

(3)潛在擴容需求

UPS容量的配置應考慮機電設備容量的擴大，留有一定的剩余量，未來負荷增加的時候，以免再次購買UPS。此外，盡可能選擇具有并機功能的機型，整個系統具有良好的可擴展性，采用主從式n＋1機型，可通過增加并機來滿足未來的容量要求，并在所有的并機系統負載時，必要時可通過UPS并機成倍擴大輸出容量

3、UPS在高速公路機電系統中的應用研究

3.1 UPS的選用

因為根據不同的標準，會涉及很多類型，且各有優缺點，這就要求高速公路機電系統配備UPS不間斷電源時，應與實際情況相結合，如考慮公路環境是否復雜，和工作狀態的電氣和機械設備、精密電子，操作效率和壽命是電源與穩定性直接相關，所以選擇適應國內電網、負載能力強，具有較寬的頻率范圍的在線式UPS，至于其容量的確定，可以考慮負載類型，實際的負載能力和其他因素。

3.2 UPS的使用

使用ups時，應確保在清潔通風的工作環境下，避免溫度影響其使用壽命，避免串聯廠家、性能、容量、電池不同，以免影響UPS電池的實際性能。開機時接通電源開關，然后依次啟動負載，其中顯示器等大電流沖擊負荷應優先打開，然后小負荷再打開，最后打開UPS面板開關，使其處于逆變狀態；當它關閉時，負載、面板開關和市電供應依次關閉。在實際應用過程中，盡可能給UPS負載輸出控制在60%左右，因為如果滿負荷運行，可能會損壞整流濾波器、逆變器，而輕負荷運行容易導致電池損壞；如果在電源的機械和電氣系統長期的穩定性來看，為安全起見，建議每2至3個月對市電輸入進行斷電操作，使UPS處于工作狀態，等待儲能不足然后報警后再恢復供電，用來提高UPS電池的活性，延長其使用壽命。為了保證設備在同一時間的正常運行，避免事故的發生，應連接4Ω接地電阻，提高接地保護的能力。

3.3 UPS故障處理

UPS用于高速公路機電系統，可能會出現故障，如果不能有效的處理故障，是很容易為系統電源穩定性埋下安全隱患，所以如果電源中斷，無法為UPS提供電源，導致UPS關機，應更換電池，使電力可以盡快恢復；如果UPS經常轉換到旁路電源和影響穩定的電力供應，可在旁路模式集中啟停設備，重新啟動后，UPS設備避免沖擊電流，也可以在正常方式下逐步加載用于分散沖擊電流;若UPS無法正常啟動，應先后對其輸入電壓、三相輸入進行檢查，以此確定是否存在電壓相序有誤、零線與火線接反、缺相等故障，進而予以針對性的解決;如果UPS的實際放電時間低于標準時間，可能是充電器故障或電池的損耗，這時可通過重新放電進行驗證，必要時應更換電池，但應注意先關閉電池后面板開關，然后用絕緣膠布將固定扳手包好，用于避免電流釋放對人的傷害。

3.4 UPS日常維護

除了保證合理的選擇，在使用過程中，日常維護也是UPS在高速公路機電系統的重要工作之一，畢竟公路環境比較惡劣，干擾較大，而UPS與機械和電氣系統的監控、通信、供電和充電設備直接有關，如電壓運行穩定，所以加強對其的維護具有重大的意義。這就要求我們完善的日常管理制度，定期檢查和維護，如檢查主機、配電、連接端口的鉛電池，看是否有接觸不良現象，檢查電纜、柔性接頭、饋線母線連接是否可靠，檢查自動保護，故障指示、報警等是否正常，檢查風扇電機溫度、主要模塊是否在正常范圍內，檢查內部設備是否有異常，測量溫度和壓力的下降是否正常等，以及時發現問題、解決問題，在此之外，還應定期對網格，散熱風口進行必要的清洗，以提高UPS電源的可靠性，延長其使用壽命。UPS在高速公路機電系統中的應用已經顯示出了巨大的作用，相信隨著科學技術的發展，UPS將逐漸向網絡化、智能化數字控制方式發展，它的自動檢測、直流啟動，雙機熱備份，過載能力強，自我保護功能會越來越完善，為機電系統提供一個更加穩定，安全和不間斷的電源。

4、UPS發展方向

（1）智能化、網絡化的全數字控制方式。通過內部的CPU機器進行編程控制的。UPS可以連接多個計算機系統，同時通信接口與計算機通信可以使用，使用智能化監控軟件及網絡協議可進行方便、高效地管理整個計算機系統。（2）高可靠性和安全性。配備自動檢測、自我保護、直流啟動、過載能力高、雙機熱備份功能。

結語：

近年來，隨著公路事業的蓬勃發展，推動了UPS在機械和電氣系統的應用越來越廣泛，這主要是由于其優勢持續提供穩定的電力供應，因此，為保持電壓穩定和設備的正常運行提供了重要保障，我們有必要研究高速公路機電系統中UPS的應用，發現不足，及時改進，更好地推動UPS電源為高速公路的發展和機電系統系提供服務。