高速公路供電系統中用ＵＰＳ替代ＥＰＳ的討論

徐文大

【摘 要】EPS電源和UPS電源作為后備電源在高速公路的應用越來越廣,它們之間存在許多相似的地方,容易造成人們的誤解,下面跟大家一起談談EPS電源和UPS電源。并探討UPS替代EPS作為高速公路機電后備電源的可能。

【關鍵詞】EPS UPS

一、EPS電源和UPS電源性能比較

1.EPS電源和UPS電源的基本概念

EPS(Emergency Power Supply)是應急電源,在市電故障時,能夠繼續向負載供電,確保不停電,以保護人民生命和財產的安全。EPS電源按用途可分為應急照明、動力和動力變頻三大類。UPS(uninterruptible power system)是不間斷電源,在市電出現異常和突然中斷時,它能持續一定時間為設備供電,給用戶充裕的時間應對工作。UPS按工作原理可分為后備式、在線式和在線互動式三大類。

2.EPS電源和UPS電源的主要用途

EPS電源廣泛應用于建筑電氣領域和應急照明、消防等需要應急供電場合,被稱為“城市生命線系統”的重要組成部分。從機關、企業事業單位和民用建筑使用情況來看,僅僅靠公用電網供電還遠遠不夠,必須具備應急供電系統EPS。其重要性是在發生事故的情況下確保提供所需的應急電力,以有效降低因為斷電而造成的損失,為人們生產和生活安全提供保障。UPS廣泛地應用于IT行業和特殊的精密設備,遍布從信息采集、傳送、處理、儲存和應用的各個環節,其重要性隨著信息應用重要性的日益提高而不斷提高。

3.EPS電源和UPS電源的供電方式

在市電正常時,各類EPS電源圴通過旁路直接為負載提供市電。UPS電源中的后備式UPS和在線互動式UPS通過旁路為負載提供經調整、凈化的市電,UPS電源中的在線式UPS則始終為負載提供純凈的與市電同頻、同相、誤差很小的逆變交流電。

在市電中斷時,EPS電源和UPS電源均為負載提供逆變交流電。為能更好地保護信息和設備,UPS電源在市電異常時:包括電涌(power surges)、高壓尖脈沖(high voltage spikes)、暫態過電壓(switching transients)、電壓下陷(power sags)、電線噪聲(electrical line noise)、頻率偏移(frequency variation)、持續低電壓(brownout)等現象,自動轉為逆變供電。 EPS電源則無此功能。

4.EPS電源和UPS電源的技術

EPS電源中應急照明EPS大都采用舊的UPS電源技術,只是在市電正常時改為市電直接旁路供電;在市電異常時,當UPS電池保護動作,仍可強制放電逆變工作。動力和動力變頻EPS大都直接采用成品逆變器做為EPS的逆變部分(將電池接在逆變器的直流母線上)。UPS電源中的后備式、小型在線式和在線互動式UPS在高頻、智能化和輕、薄、短、小上不斷發展和提高;大型UPS則在高頻、智能化基礎上不斷向功率更大、N+1冗余和輸出直接并機發展和提高。

5.電池充電和管理技術

EPS電源大都延用舊UPS電源的浮充電技術,也有用充電時間快的充電機。但是,由于EPS電源的工作環境較差,對電池管理上要求很嚴格,配有電池管理和單電池測試系統。UPS電源在充電技術上有了很大提高,為進一步提高電池壽命,先進的UPS都采用一種ABM(Advanced Battery Management)三階段智能化充電技術,即充電分成初始化充電、浮充電和休息三個階段:第一階段是恒流均衡充電,將電池容量充到90%;第二階段是浮充充電,將電池容量充到100%,然后停止充電;第三階段是自然放電,在這個階段里,電池利用自身的漏電流放電,一直到規定的電壓下限,再重復上述的三個階段。這種方式改變了以前那種充滿電后,仍使電池處于一天24h的浮充狀態,因此延長了電池的壽命。

二、EPS電源和UPS電源性價比較

1.對于一般用途負載,如照明、PLC、監控等設備,高頻UPS價格要低于EPS。

2.對于感性負載設備,如風機,在無電容補償的條件下,UPS比EPS價格略高。

3.電池消耗。由于充電技術與機制不同,EPS電源電池消耗遙遠高于UPS,而電池作為消耗材料,在高速的后繼運行中會占很大資金比例。

三、UPS其他優勢

1.響應時間優勢。UPS要求的轉換時間極短,或者為零,而EPS最短轉換時間在20MS以上(大多數EPS的轉換時間在秒級以上),對于計算機、網絡設備等會造成重啟。

2.冗余優勢。大部分的UPS會支持冗余安裝,在1+1冗余模式下,可以將供電故障率由5%下降至1%以下。

3.網絡監控優勢。UPS具有的比較完善的狀態監控、電池狀態監控、輸入輸出電壓監控、負載變化監控等檢測監控數據,并可以輕松并入網絡。

四、兩點誤區

1.UPS電池電不能完全放完,到一定量的時候UPS自己關機,EPS電池可以全放完,而電池不會壞。現階段無論UPS和EPS所使用的電池都是一樣的,EPS完全放完并不比UPS自動關機的時間延長多少,而且最長一般在市電停電后一小時內就會啟動發電機(考慮人工啟動情況下),所長出的微弱時間是沒有意義的;

2.UPS不能帶感性負載。這種說法主要是基于:其一、早期的UPS輸出地基本是方波,而現在的UPS不存在此類問題;其二:高頻UPS帶感性負載會造成很大的浪費,采用低頻逆變或者對逆變電路定制改裝就可避免此類問題。

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