淺析UPS在醫療供電系統中的應用和維護

馬燕童

摘 要：本文結合醫療供電系統的實際維護經驗，探討UPS電源的工作原理及其在醫療供電系統中的應用。從不同類別的UPS在供電特性、可靠性以及應用成本等方面的特性差異，探究其對應于醫療供電系統或醫療設備的應用方式。同時提出UPS日常使用的維護方法和注意事項，闡述UPS在醫療供電系統中的重要性和必要性。

關鍵詞：UPS電源 醫療供電 工作原理 電源維護

中圖分類號：F272.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（b）-0032-02

UPS，即不間斷電源，是指當交流供電網輸入發生異常時，仍可繼續為負載提供一定時間優質電能的供電裝置。醫院作為特殊的用電單位，對供電的可靠性有著特別的要求。因此，在醫療供電系統中，UPS在醫療信息傳輸與存儲、檢驗診療設備的使用，以及生命維持系統等領域都有著廣泛應用。

1 UPS的基本分類和工作原理

通常，我們按UPS的電路結構形式進行分類，可分為后備式、雙變換在線式、在線互動式和Delta變換式。

1.1 后備式UPS

后備式UPS是一種以市電為主的電源形式，主要由充電器、蓄電池、逆變器和變壓器抽頭調壓式穩壓電源4個部分組成。當電網電壓正常時，UPS把市電經簡單穩壓處理后直接供給負載；當電網故障或供電中斷時，系統通過轉換開關切換為逆變器供電。

后備式UPS具有電路簡單、成本低、可靠性高等優點；但同時，后備式UPS也存在輸出電壓穩定精度低，以及當市電供電中斷時輸出電能有短時間的間斷。因此，在醫療供電系統中，后備式UPS一般作為應急電源使用，或者作為呼吸機或急救設備的在線電源。

1.2 雙變換在線式UPS

雙變換在線式UPS又稱為串聯調整式UPS，也是目前大容量UPS常用的一種結構形式。雙變換在線式UPS通常由整流器、充電器、蓄電池、逆變器等幾部分組成，它是以逆變供電為主的電源形式。當市電正常供電時，市電經充電器給蓄電池充電，同時經整流器變成直流后送至逆變器，再經逆變器變成交流后輸送給負載端。只有當逆變器出現故障時，才通過轉換開關切換為市電旁路供電。

通常情況下，因為在雙變換在線式UPS電源系統中，負載的全部功率由逆變器給出；所以，在市電產生故障的瞬間，UPS的輸入不存在任何間斷。此外，UPS逆變器采用高頻正弦脈寬調制和輸出波形反饋控制，可向負載提供電壓穩定度高、波形畸變率小、頻率穩定以及動態響應速度快的高質量電能。不過，也正因為該供電系統下的全部負載功率均由逆變器提供，這也造成了雙變換在線式UPS的容量裕量有限，輸出能力不理想等缺點。

在醫療供電系統中，雙變換在線式UPS一般以中大型UPS機房的形式出現，所供的負載端也以通信、檢驗、手術治療等領域為主。

1.3 在線互動式UPS

在線互動式UPS又稱為并聯補償式UPS。與雙變換在線式UPS相比，該UPS省去了整流器和充電器，而是由一個可運行于整流狀態和逆變狀態的雙向變換器和蓄電池構成。當市電輸入正常時，雙向變換器處于整流工作狀態，給蓄電池組進行充電；當市電異常時，雙向變換器立即轉換為逆變工作狀態，將蓄電池電能轉換為交流電輸出。

雖然在線互動式UPS存在成本低、可靠性高、輸出能力強的特點；但是，當市電供電中斷時，交流旁路開關存在斷開時間，導致在線互動式UPS輸出存在一定時間的電能中斷（相比后備式UPS中斷時間短）。因此，在線互動式UPS通常應用于對數據傳輸、存儲的及時性略低，并允許電能一定中斷時間的醫療設備上。例如：超聲波檢測儀、醫用監護儀等。

1.4 Delta變換式UPS

Delta變換式UPS又稱為串并聯補償式UPS，是一種最新的UPS結構形式。Delta變換式UPS將交流穩壓技術中的電壓補償原理應用在UPS主電路中，引入一個四象限變換器（Delta變換器）。當市電正常時，Delta變換器既起到了給蓄電池充電的作用，同時也起到了補償電網波動和干擾的作用，在市電輸出時，也能保證供給負載端的電能質量。

Delta變換式UPS具有輸入功率因數高、功率裕量大、抗過載能力強、無中斷時間等優點。相信在未來的醫療供電系統中會得到越來越多的應用。

2 UPS在醫療供電系統的應用形式

2.1 UPS在醫療信息系統中的應用

隨著我國醫療衛生事業的發展，醫院的建設也越來越強調以病人為中心。其中醫療信息化、智能化系統則是提升醫院管理水平、提高醫務人員工作效率和提高為病人服務水平的重要技術手段。醫療信息系統在門診掛號、住院管理、電子病歷和藥品物資的管理等領域都有著重要的應用。目前，醫療信息系統已成為醫院管理和業務運營的基礎設施和技術支撐。

但是，在醫療信息系統實現信息的傳輸和存儲過程中，卻往往受到供電可靠性的影響和制約。一旦信息機房和傳輸設備失去供電，信息的傳輸和存儲都將中斷；同樣，當供電質量不穩定的情況存在時，信息傳輸的準確性也會受到很大的影響。因此，為了保障醫療信息系統的可靠運行，需要引入UPS來對供電進行保障。

以本院為例，為保障醫療信息系統的供電可靠性，在采用雙電源供電系統和柴油發電機組應急供電的同時，在信息存儲中心設置大型的雙變換在線式UPS系統，并以該信息存儲中心設計獨立的供電系統。UPS除了為信息存儲中心供電以外，對其他機房的重要信息傳輸設備也提供供電保障。對于距離相對較遠的信息機房，需要另外設置UPS系統進行保障。

2.2 UPS在檢驗診療設備上的應用

在現代醫療實踐過程中，檢驗診療設備對患者病情的診斷信息提供重要幫助。但是，檢驗診療設備也必須依賴于對計算機的持續供電來進行對標本的分析和數據記錄。因此，當發生意外斷電事故時，檢驗科的生化分析儀、血球分析儀、細菌培養分析儀和微生物鑒定及藥敏分析儀等設備將停止工作。突然失電不僅對設備的運行造成影響，更會導致檢驗數據不準確、試劑浪費、標本破壞等嚴重后果。

為了提高檢驗診療設備的供電可靠性，對于檢驗設備較集中、設備允許中斷時間短的檢驗科室，也宜設置較大型的雙變換在線式UPS系統。對于設備相對分散，數據采集及時性要求不高的檢驗診療設備，也可以選用小型的后備式UPS或在線互動式UPS進行供電保障。

2.3 UPS在生命維持系統中的應用

生命維持系統關系著重癥患者的生命安全，在急診室、手術室、ICU（重癥監護室）、血液透析室等都應該設置完備的UPS供電系統。對于絕大多數用于生命維持的設備來說，其本身就具有斷電繼運行的功能，比如：監護儀、呼吸機和血液透析儀等。此外，各急救、重癥科室還應該根據自身的醫療需求，建立一套中大型的UPS系統，可以采用后備式UPS系統，也可以選用在線互動式UPS系統。用于生命維持系統中的UPS需要核定負載大小，計算出斷電供能時間，并需增設余量報警裝置，以便發生意外斷電或局部線路故障時能及時發現并處理。

3 UPS的基本維護方法

UPS應用于醫療供電系統中，本身是為了提高供電可靠性、提升供電質量。因此，如何正確做好UPS的日常維護工作顯得格外重要。

通常，UPS開機時應先將市電送給UPS，使其處于空載工作狀態，再逐個打開負載；要注意不能將所有負載同時開機，也不可帶載開機。關機時，應先逐個關閉負載，再將UPS進行關機，禁止頻繁地啟動和關閉UPS系統。

UPS主機在工作時會產生大量熱能，要注意UPS機房的降溫工作。UPS不宜長期工作在30℃以上的環境中，否則會大大縮短蓄電池的使用壽命。要定期檢查UPS主機各工作狀態，定期測量蓄電池電壓，平時做好除塵工作，檢查風扇等設備的工作情況。

UPS適宜帶微電容性負載，不適合帶電感性負載，如空調、電動機、電鉆等。同時，UPS也不要一直處于滿載或輕載狀態下運行，一般選取額定容量50%～80%為宜。

蓄電池組是UPS實現持續供電的核心部件，也是影響供電時間的重要參數指標。因此，對蓄電池組進行正確、科學的維護保養，是延長UPS系統穩定運行的關鍵。一般情況下，嚴禁對蓄電池進行過電流、過電壓充電，也不可在使用過程中對蓄電池組進行深度放電，這些都將大大影響蓄電池組的使用壽命。

醫療供電系統中需要UPS電源系統，這是保證信息傳輸暢通和醫療設備正常運行的必要條件，同時要注重UPS電源系統的維護和保養，保證其良好的工作狀態，以發揮UPS電源在醫療供電系統中的重要作用。

參考文獻

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