UPS在高速公路機電系統中的應用

李夢麟

摘要：介紹了UPS的工作原理及分類，根據高速公路的實際分析了UPS供電方式的選擇及其優缺點，并探討了UPS選型及使用保養方面的注意事項。

關鍵詞：UPS ?供電方式 ?高速公路

在我國，高速公路建設事業正蓬勃發展，高速公路的營運管理水平也日益提高。在與管理配套的三大機電系統硬件設施中大量使用了計算機和各種新型電子電器設備。由于這些電子設備在高速公路營運管理中起著非常重要的作用，必須24小時連續穩定運行，且對電源的電壓、頻率及諧波干擾等質量指標要求較高，因此，必須提供一個指標良好并且連續不間斷的電源、UPS不間斷電源系統即能滿足這種需求。

UPS作為高速公路機電系統的重要組成部分，在保護計算機數據、通信、收費、監控設備穩定運行，保證電壓的穩定，防止瞬時停電對系統造成的危害等是非常重要的。

UPS的原理及使用

UPS （Uninterruptible Power System），就是不間斷電源，是一種儲能裝備，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。將市電加在UPS上，UPS再把市電壓供應給負載使用，同時還向機內電池充電：市電中斷時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載。UPS的性能參數具有重要意義，是我們考慮重點。市電電壓輸入范圍表明對市電的利用能力強弱（減少電池放電）。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩定性，電壓穩定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時，輸出電壓的穩定性。另外，UPS效率、功率因數、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數，決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好，保護能力越強。

UPS供電形式

高速公路機電系統中機電設備眾多，如果每一臺機電設備都用一臺UPS供電，那么需要有UPS供電的多臺機電設備就需要有很多臺UPS電源進行供電，這種供電方式就是傳統的分散式供電方式。如果用一臺大功率的UPS同時給集中起來的多臺機電設備進行供電，這種方式就是集中供電方式。

兩種方式的優缺點

分散式的供電：它首先在于安裝的簡便。分散式供電的UPS只為一臺或者少數幾臺設備供電，每臺UPS的功率小體積小接觸的線圈數量就少，這樣安裝起來就比較方便，同時它的功率小價格低能有效降低前期投資壓力。但是小功率的UPS電源，故障率往往較大規模的供電系統，故障率高，維修費用相對來說較高，由于缺乏自動檢測功能，可靠性相對較低。

集中式供電：供電質量高，實踐表明大型的UPS電源相對于小型的UPS電源，電壓更加穩定，故障率更低維修保障費用也更小，設備更加可靠高效。

但是大型的UPS供電設備也存在著一些不足，由于大型UPS供電設備供電范圍廣，一旦出現問題就極難排除故障影響范圍也較大。

從高速公路機電系統的供電特點出發，在UPS選型時應注意以下幾點：

1.從UPS工作模式及電池容量選擇根據UPS逆變器的工作方式，將UPS分成三種類型：后備式、在線式。根據電池后備時間可分成標機及長延時機。

高速公路機電系統的設備供電采用相對集中的供電方式，在數個收費站及服務區設供電中心，集中向該中心附近的設備供電，供電中心取電于地方用電甚至是農村用電，農用電源供電條件不好，比如電壓波動幅度大、經常停電，而收費系統和監控中心、分中心及各通信站，屬于一類負荷，對電源質量有較高的要求，這就需要UPS選型時選用長延時在線式UPS。在UPS中，蓄電池對確保其輸出的穩定可靠起著十分關鍵的作用，在市電中斷時，UPS將蓄電池的電能提供給用電設備使用，以保證系統的持續運行，蓄電池的容量就決定了UPS能持續不間斷供電的時間。高速公路機電系統的供電一般都使用柴油發電機作為備用電源，在市電中斷后啟用柴油發電機對系統進行持續供電，從市電中斷到柴油發電機啟動后正常供電的間隔時間，即是所配置UPS中蓄電池應不間斷供電時間，一般都要求所配蓄電池能提供電能給系統工作半個小時到一個小時。

2.UPS安全運行高速公路機電系統中，市電通過交流參數穩壓器穩壓、過濾后輸出，到指定的動力柜，在動力柜上將收費系統、監控系統、通信系統供電電源獨立分開，各自引入到所屬的UPS控制器，有UPS控制器再次穩壓、過濾后才提供給三大系統等重要設備。過濾后的市電與UPS之間能夠自動進行轉換，確保對上述系統中的重要負載不間斷供電。

安裝UPS供電設施，應該盡量選擇一個清潔的環境，并且保證通風，與其他電子設備保持一定距離，特別是大功率的UPS電源安裝時工作環境不能超過23℃。溫度每升高10℃，電池的壽命就會相應的縮短50%左右，因此有條件的地方應該采取空調降溫的措施來保證UPS供電設備的使用。同時我們建議定期檢查UPS供電設備的各個單元，儲蓄電池的電壓和電阻。如果電壓與額定電壓有差值，我們就應該對各個單元內的蓄電池進行均衡充電，另外我們還要檢查蓄電池的電極是否由有生銹痕跡，接頭有無松動的現象。

對于UPS供電設備長期處于正常供電狀態，應當每兩個月到三個月左右，進行一次斷電的輸入讓UPS供電設備向負載供電的狀態過渡，直到UPS電源儲能不足開始報警，此時便可以接通市電恢復正常供電，這樣我們就可以了解社會后期的性能，有利于保持UPS電源的活性。

總之，UPS在機電系統中的應用使得網絡數據的安全性越來越高，越來越人性化。

參考文獻：

[1]張乃國 UPS供電系統應用手冊。 北京;電子工業出版社

[2]廣東恩億梯電源有限公司 UPS產品手冊

[3]《明水至哈密高速公路機電施工聯合設計》

[4]李成章，王淑芳.新型UPS不間斷電源原理與維修技術.電子工業出版社