氣象業務UPS電源設備的使用與維護

吳曉?陳學志

摘 要：針對氣象業務系統中的實際情況，通過分析UPS電源的工作原理與構成。對其日常使用和維護提出了一些建議，以便更好地保障氣象業務系統的安全運行。

關鍵詞：氣象業務；UPS電源；持續供電；維護

現代氣象業務需要持續穩定的供電系統，不穩定的供電會產生斷電、電涌、頻率振蕩、電壓波動、脈沖干擾等各種情況，會導致氣象業務系統中的辦公設備、通信系統、高清會商系統無法正常使用，造成網絡不通、數據丟失甚至燒毀設備儀器等情況。這就要需要配備UPS電源（Uninterrupted Power Supply）來提供穩定持續的電能，在氣象業務系統的實際應用中，可安裝多個UPS來滿足多種設備的需要。

一、UPS的構成和工作原理

UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的不間斷電源。UPS電源系統由4部分組成：整流、儲能、變換和開關控制。其系統的穩壓功能通常由整流器完成，整流器件采用晶閘管或高頻開關整流器，具有隨市電變化而控制輸出幅度的功能，從而在市電發生波動時輸出穩定的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，整流器對瞬時脈沖干擾不可消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流電能的功能外，其運行機制對于整個電路來說等同于一個電容器，其等效電容量的大小與儲能電池容量大小成正比。頻率的穩定由變換器來完成，頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。UPS的工作原理：當市電輸入正常時，UPS將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS相當于一臺交流市電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷時，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軟、硬件不受損壞。

UPS電源按工作方式可分為后備式和在線式兩種。后備式UPS電源在市電正常供電時，市電通過交流旁路通道直接向負載供電，此時主機上的逆變器不工作，只是在市電停電時，才由蓄電池供電，經逆變器驅動負載。因此它對市電品質基本沒有改變。而在線式UPS電源卻有所不同，在市電正常時，它首先將交流變成直流電，然后進行脈寬調制、濾波，再將直流電重新變成交流電源向負載供電；一旦市電中斷，立即改為蓄電池逆變器對負載供電；因此，在線式UPS電源輸出的是與市電網完全隔離的純凈的正弦波電源，大大改善了供電的品質，保護了負載安全、有效的工作。

二、氣象業務系統中UPS的使用現狀

在氣象臺站中，測報用的電腦與市電電源之間都加裝有UPS電源，其他如制作天氣預報、監控設備以及衛星接收系統等設備均需連接UPS，以備停電時使用。如今，高清視頻會商的加入又要求會商系統能夠保持暢通以應對突發事件。隨著需要UPS電源的設備不斷增加，可根據實際負載情況再加裝1臺UPS。

三、UPS的使用注意事項

1.正確的開關機程序。開機時應先開啟UPS的市電開關，再逐一打開負載。先開沖擊電流大的負載，再開沖擊電流小的負載，最后開啟UPS前面板開關，使UPS處于逆變工作狀態。開機時不能將所有負載同時開啟，更不能帶載開機。關機時應先關閉負載，讓UPS空載運行幾分鐘，待UPS散發出機內的熱量后，再關閉UPS。

2.控制負載類型及大小。不要將無用的設備連接到UPS上，額外加重UPS的運行負擔，縮短使用壽命；不要在UPS的輸出端接入風扇、空調、打印機及其他通過大功率降壓變壓器工作的用電設備，這些設備往往會超過額定電流的3～6倍，從而引起UPS瞬時超載。在使用UPS時，有一個普遍存在的誤區，認為UPS的負載能力越大，對用電設備的保護以及供電越好，在實際使用中UPS的負載僅僅是額定負載的30%一40%甚至更少，其實這樣做會使UPS內部的電池組大部分時候不能正常工作，將會縮短電池組的使用壽命。實際使用表明，50%～80%的負載為最佳

3.工作溫度及供電條件。保持適宜的環境溫度是影響蓄電池壽命的重要因素，UPS的電池對溫度要求較高，盡量不要超過15—30℃。環境溫度的升高，會導致電池內部化學活性增強，從而產生大量的熱能，又會反過來促使周圍環境溫度升高，這樣的惡性循環會加速縮短電池的壽命。為了確保UPS使用安全，與UPS相連的配電柜應使用空氣開關。

四、UPS的日常維護

在使用不間斷電源系統的過程中，人們往往片面地認為蓄電池是免維護的，而不加重視。然而，資料顯示，因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例約為1/3。由此可見，加強對UPS電池的正確使用與維護，對延長蓄電池的使用壽命，降低UPS系統故障率，有著越來越重要的意義。

1.定期充電放電。UPS因長期與市電相連，在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中，蓄電池會長期處于浮充電狀態，日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔2～3個月完全放電一次（至少應每年進行一次），放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后，按規定再充電8 h以上。

2.定期檢查和更換廢電池。在持續運行和使用UPS的過程中，因實際環境的差別，部分電池會出現性能下降、儲電容量或者損壞的情況，維護人員應當定期對每只電池進行檢查測試，排除損壞的電池。及時更換新的電池，購買時應力求購買同廠家同型號的電池，禁止防酸電池和密封電池、不同規格的電池混合使用。

3.防塵和定期除塵。氣候干燥的地區，空氣中的灰粒較多，機內的風機會將灰塵帶人機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂，造成主機工作失常，并發生不準確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。在除塵時，應檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

五、UPS電源與柴油發電機的兼容性

在市電長時間停電的情況下，UPS不能供應足夠電路，這時需要使用柴油發電機進行發電，但是發電機輸出電能不穩定，可以通過UPS穩壓處理之后再輸送給用電設備。柴油發電機與UPS同時使用組成一個供電系統時，會發生電壓或電流振蕩、交流頻率振蕩等問題，可能造成UPS主機損壞、影響電池壽命的問題。可從兩個方面解決問題：①正確選擇發電機的勵磁工作方式和機組功率；②選擇更能適合發電機組特性的UPS，如12脈沖整流器UPS比6脈沖整流器UPS更能適合發電機組配合供電，從而確保整個供電系統安全可靠運行

六、結語

隨著氣象現代化的不斷加深，各種信息設備將不斷增加和升級，對電源的質量要求更高，UPS電源已經成為氣象臺站的標準配置，UPS的使用將更加廣泛。了解其原理，正確地使用、維護、保養會減少故障率，延長使用壽命，使UPS能更好地保障氣象業務系統的運行。

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