電力自動化系統(tǒng)中UPS電源技術(shù)的應(yīng)用分析

曾偉

（中海石油（中國）有限公司崖城作業(yè)公司，廣東 深圳 518000）

在信息化時(shí)代，科技的進(jìn)步為時(shí)代的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新離不開穩(wěn)定、安全的電力系統(tǒng)的支持，用電量的增加，供電需求的增大，給電力系統(tǒng)提出了更高的要求，需要在原有的基礎(chǔ)上保證能夠高質(zhì)量、高效率、節(jié)能減排等眾多要求。隨著電力系統(tǒng)自動化程度的提升，雖然在大多數(shù)情況下能夠正常、平穩(wěn)運(yùn)行，但由于供電量大、外界環(huán)境影響或是內(nèi)部出現(xiàn)突發(fā)問題都有可能致使突然停電、跳閘或是電壓不穩(wěn)、波動等情況的發(fā)生。這種情況下需要UPS 電源的應(yīng)用，能夠暫時(shí)提供穩(wěn)定電源，保證重要設(shè)備、設(shè)施的正常運(yùn)行。

1 UPS 電源技術(shù)原理及運(yùn)行

目前，UPS 電源作為電力系統(tǒng)中不間斷電源，可持續(xù)供電設(shè)備，在電力系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，當(dāng)前科技的發(fā)展，UPS 電源技術(shù)也隨著實(shí)際應(yīng)用的需要作出相應(yīng)的改變與更新，但就其工作原理來進(jìn)行分類，UPS 電源技術(shù)可以分為三類，一種是后備式電源，一種是在線式電源，還有后備在線式。這三種UPS 電源功能不同應(yīng)用的場合也略有不同，后備式是造價(jià)較為便宜的電源，因?yàn)榧夹g(shù)含量有限，所以不適用于重要機(jī)密場合，一般用于小型用電系統(tǒng)中。后備式電源分為兩路電流，一路對UPS 電源進(jìn)行充電，另外一路維持電源自身的穩(wěn)定，后備電源這種運(yùn)行模式雖然較為簡單、技術(shù)較為簡單，但也是比較穩(wěn)定的電源供應(yīng)方式。在線式電源運(yùn)行時(shí)能夠排除市網(wǎng)電壓影響，因?yàn)殡妷憾紩?jīng)過逆轉(zhuǎn)電路，維持電壓穩(wěn)定，能夠平穩(wěn)、有效供電。逆變器在運(yùn)行時(shí)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)電壓，具有抗負(fù)荷、抗壓力的作用，具有自動調(diào)節(jié)、保護(hù)作用，保障長時(shí)間供電。

UPS 電源的工作原理主要利用數(shù)字化和模擬化的控制作用，同時(shí)在逆轉(zhuǎn)器的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制與調(diào)節(jié)，保持電壓平穩(wěn)地運(yùn)行，有效儲蓄電能，保證自身能夠長時(shí)間供電，對電力系統(tǒng)起到維穩(wěn)、臨時(shí)保護(hù)的作用。此外，UPS 電源能夠在電源出現(xiàn)波動或是用電高峰電力供應(yīng)不足時(shí)及時(shí)解決供電問題，是大型用電場所必備設(shè)備。

圖1

UPS 電源的工作線路如圖1 所示。目前的UPS 電源系統(tǒng)按照各自功能，大體分為四個部分，即整流、儲能、變換和開關(guān)控制，這四個部分循環(huán)使用、相互配合、缺一不可。其中整流器通過控制外電變化輸出的幅度達(dá)到穩(wěn)壓的作用，對于系統(tǒng)范圍內(nèi)的外電的波動，基本能夠使輸出的電壓幅度保持不變。儲能部件主要是通過電池組來完成，相當(dāng)于整流器外接的大的儲能容器，與此同時(shí)，能夠凈化整流器對瞬時(shí)脈沖的干擾。變換器是來控制線路頻率的穩(wěn)定，其穩(wěn)定程度是由振蕩頻率的幅度來決定的，避免在使用過程中造成不必要的失誤。在UPS 電源系統(tǒng)工作過程中，系統(tǒng)的開關(guān)能夠方便日常操作，對于定期的巡視檢測狀態(tài)能夠隨時(shí)調(diào)節(jié)、開關(guān)。

如圖1 所示，在用電設(shè)備正常工作時(shí)，在這個過程中，能夠同時(shí)為儲能電池進(jìn)行充電；當(dāng)突然停電時(shí)，UPS 電源系統(tǒng)開始運(yùn)行，由儲能電池向用電設(shè)備提供電源，維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，而用電設(shè)備負(fù)荷過載時(shí)，則會通過整流器直接給用電設(shè)備供電。

2 UPS 電源技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 UPS 電源應(yīng)用分析

在電力自動化應(yīng)用該系統(tǒng)中，UPS 電源起到了關(guān)鍵性作用，是不可或缺的電力保障設(shè)備，目前，已經(jīng)被各大用電企業(yè)所青睞。UPS 電源技術(shù)在與電力自動化系統(tǒng)相應(yīng)用的時(shí)候，是有很多使用條件的，不同場合、不同的應(yīng)用時(shí)起到的作用，應(yīng)該在使用前注意的，避免造成不必要的損失。在應(yīng)用時(shí)主要注意兩個方面的要求。應(yīng)用時(shí)許多用戶在選擇時(shí)都會選擇大容量設(shè)備，可以避免停電擔(dān)憂保持更持久、穩(wěn)定供電。UPS 電源應(yīng)用最理想的狀態(tài)就是能夠利用轉(zhuǎn)變器將負(fù)載輸送出去，在輸送的同時(shí)，能夠有另外的一條線路進(jìn)行UPS 電源的充電。既能夠節(jié)省時(shí)間，也能夠提升效率，同時(shí)還可以做到節(jié)能減排，節(jié)約資源減少能量損耗。這樣技術(shù)即使在低電量或者電量用盡時(shí)，也能夠及時(shí)輸入電能，重新啟動UPS 電源相連接的設(shè)備，保證正常供電。

2.2 UPS 電源應(yīng)用對環(huán)境的要求

（1）防腐蝕和氧化。氧化反映是在生活中無時(shí)無刻都在發(fā)生的，空氣中存在氧氣，遇到反映條件時(shí)就會發(fā)生氧化作用，設(shè)備氧化的過程就是設(shè)備老化、老舊的過程，對設(shè)備的正常運(yùn)行，功能的使用都會大打折扣，甚至無法正常運(yùn)行、停機(jī)，而導(dǎo)致重大損失。腐蝕過程也是一種化學(xué)反應(yīng)，是設(shè)備暴露在空氣中，受潮或是接觸到水等媒介而產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，往往會致使設(shè)備腐蝕，無法正常使用，有時(shí)候甚至?xí)ㄟ^UPS 電源影響到主機(jī)的使用，有很大的危害，這兩種現(xiàn)象一定要避免發(fā)生或是延遲發(fā)生。比如，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意UPS 電源的保護(hù)使用，做好防氧化的措施，可以套上防氧化罩或是使用化學(xué)試劑，進(jìn)行全方位的保護(hù)。面對腐蝕現(xiàn)象，一定要做好防潮、防水的措施，濕氣是腐蝕的最大的因素，只有控制好誘發(fā)因素，從根源上杜絕，才能真正做好防腐蝕、防氧化工作。做到UPS 電源與電力自動化系統(tǒng)的更好應(yīng)用，相互配合，發(fā)揮更大的功效。

（2）防污染和灰塵。UPS 電源設(shè)備是一種較為精密的設(shè)備，雖然對安放位置無很高要求，但對于設(shè)備的周圍運(yùn)行環(huán)境要求卻非常高，需要在使用的過程中，保持環(huán)境的溫度、濕度在一定的范圍內(nèi)，避免溫度過高使UPS 電源運(yùn)行故障，或是濕度過大，導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕或是氧化。除此之外，設(shè)備運(yùn)行時(shí)一定要注意環(huán)境的整潔度，周圍灰塵較大時(shí)會致使UPS電源的污染，嚴(yán)重時(shí)會使設(shè)備短路，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。所以在使用時(shí)，一定要注意外界環(huán)境的影響，環(huán)境因素是不確定因素，但要盡可能控制在合理的范圍內(nèi)，盡量減少損害。

3 UPS 電源技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題

3.1 UPS 電源技術(shù)現(xiàn)狀

UPS 電源技術(shù)已經(jīng)較為成熟，技術(shù)上已經(jīng)可以被廣泛應(yīng)用，并且已投進(jìn)行大批量的生產(chǎn)、應(yīng)用，收到了較好的成效。大部分企業(yè)客戶的使用效果良好，在預(yù)計(jì)的范圍內(nèi)，所遇到的問題基本可以解決，已經(jīng)成為常規(guī)企業(yè)配備的辦公設(shè)備，大范圍的投入表明UPS 電源已經(jīng)被大眾認(rèn)可，并且收到了成效，未來的發(fā)展前景和發(fā)展空間是巨大的，其重要位置也可見一般。就目前的發(fā)展階段來說，可以說步入較為成熟的階段，已經(jīng)具有完成的生產(chǎn)、銷售鏈，其售后服務(wù)也被廣大消費(fèi)者贊譽(yù)。就其技術(shù)手段上來說，仍有進(jìn)步空間，已經(jīng)基本能夠匹配絕大部分電力系統(tǒng)，對于極端系統(tǒng)還需要進(jìn)一步磨合、試用。對于電壓的穩(wěn)定性來說，已經(jīng)得到了很好的改善，以及三相電壓的不平衡度也很好地解決了，例如，切換時(shí)間、供電性能已經(jīng)不是評判的標(biāo)準(zhǔn)，不再是必要因素，技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成功解決了很多以往顧慮問題，目前的發(fā)展向著更智能、人性、便利的方向發(fā)展。

3.2 UPS 電源存在問題

雖然UPS 電源技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，就目前來說，其產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)較為完整，盡管如此，UPS 電源技術(shù)仍存在一定的問題，是需要我們繼續(xù)解決的。

（1）革新成本高。在推廣直流UPS 電源時(shí)，將原有輸出的交流電壓直接改為直流電壓進(jìn)行輸出，這樣使得UPS 電源輸出過程中的轉(zhuǎn)化器的使用，省去了原有過程中的重復(fù)步驟，直接進(jìn)行輸出，簡單操作，方便易行，需要推廣的良好優(yōu)勢。但其存在著致命的問題，就是直流電源的輸入意味著需要將整個供電系統(tǒng)進(jìn)行大換血、大換樣，這表明原有傳統(tǒng)的交流電供電模式將被全部替換，這種方式前期投入過多，也會存在設(shè)備的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)可能性較小。此外，關(guān)鍵性問題是，使用直流電源必然會導(dǎo)致傳統(tǒng)的UPS 技術(shù)進(jìn)行完全革新，對于一些場合應(yīng)用是不具有實(shí)用性的，而且設(shè)備的替換是不可能的，所以全面的推廣較難實(shí)施。

（2）改革不徹底。UPS 電源技術(shù)的改革應(yīng)該進(jìn)行全方位、全覆蓋式的改革，要進(jìn)行標(biāo)本兼治，不能只治表面而忽視了本質(zhì)特征，目前UPS 電源技術(shù)的提升只是進(jìn)行設(shè)備的優(yōu)化，并沒有對UPS 電源進(jìn)行技術(shù)上完全的革新，在進(jìn)行層層改革后仍存在根本上的漏洞，對于UPS 電源使用的可靠性并沒有提升，這點(diǎn)是需要繼續(xù)改進(jìn)和注意的。UPS 電源技術(shù)并沒有做到充分的應(yīng)用，目前的應(yīng)用也只是對其基本功能的應(yīng)用，簡單的維持電源持續(xù)供應(yīng)，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)達(dá)、人工智能的發(fā)展已經(jīng)可以使UPS 電源技術(shù)與人工智能、信息網(wǎng)絡(luò)相呼應(yīng)，UPS 電源應(yīng)用應(yīng)向著智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的方向不斷前進(jìn)。

（3）制度不規(guī)范。UPS 電源仍存在設(shè)計(jì)制度不規(guī)范，監(jiān)管力度不強(qiáng)，相關(guān)法律規(guī)范不健全，使用體系也不完善等等，這些都導(dǎo)致UPS 電源技術(shù)發(fā)展受到阻滯，存在著諸多的不良影響，而且安全隱患是不可避免的，這樣長久下去，未來發(fā)展的可能性在逐漸降低，是制約UPS 技術(shù)應(yīng)用的決定性阻礙。

（4）推廣難度大。UPS 電源技術(shù)與電力系統(tǒng)的自動化應(yīng)用較傳統(tǒng)模式來講投資具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)UPS 電源技術(shù)發(fā)展模式已經(jīng)被直流UPS 電源技術(shù)逐漸取代，目前來看，只是時(shí)間上的問題，經(jīng)過長久使用，許多用戶和企業(yè)會逐漸發(fā)現(xiàn)直流電源下UPS 電源技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，具有保障性。雖然目前推廣有一定難度，但對于未來來說，直流電源這個問題將會被慢慢解決。由此可見，傳統(tǒng)的UPS 電源技術(shù)的投資具有高風(fēng)險(xiǎn)、低回報(bào)，已經(jīng)使許多商家望而卻步。

4 結(jié)語

根據(jù)以上的分析與研究，隨著科技的進(jìn)步、人們生活水平的提高，可以看出，UPS 電源技術(shù)與自動化電力系統(tǒng)的應(yīng)用具有很大的發(fā)展空間。目前來講，UPS 技術(shù)對于極個別情況仍有一定的限制,目前仍存在著一些的問題急需解決,但這些問題終將會被智能化、信息化、人工化所取代。本文通過對UPS 電源技術(shù)的運(yùn)用原理、使用特點(diǎn)以及發(fā)展前景的分析，并根據(jù)當(dāng)前UPS 電源技術(shù)的現(xiàn)狀和存在的問題，對UPS電源技術(shù)與自動化電力系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了全面的、綜合的分析與研究。在文章闡述的過程中，可以看出有UPS 供電能力具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，市場前景良好，在未來發(fā)展中，UPS電源技術(shù)很有可能改革為直流電源輸出，并且與當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)信息化、人工智能化相結(jié)合，進(jìn)行改革與革新，最終向更加智能化方向不斷發(fā)展。