地質錄井機房UPS供電詳解

UPS，就是不間斷電源。通常是弱電機房工程系統之一，也是錄井機房非常重要的組成部分，是將蓄電池與主機設備相連接，主要用于給設備提供穩定、不間斷的電力供應。

當井場電輸入正常時，UPS將井場電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當井場電中斷（事故停電）時，UPS立即將電池的直流電能，通過逆變器切換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端軟件、硬件不受損壞。

UPS設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。下面我們了解一下UPS基本知識。

UPS的基本原理及主要技術參數

什么是UPS？

利用電池化學能作為后備能量，在井場斷電等電網故障時，不間斷地為用戶設備提供（交流）電能的一種能量轉換裝置

為什么需要UPS？

井場電網提供的電力供應，看上去正常，可是不可靠：表面正常的電力，實際危機四伏。

電源中斷：數據丟失、信中斷、井數據損壞、設備停運、儀表失靈

電源污染：瞬態尖峰、電源浪涌、高壓脈沖、造成服務器等設備硬件損壞

UPS的四大功能

不停電功能-解決電網停電問題

交流穩壓功能-能解決網壓劇烈波動問題

凈化功能-解決電網與電源污染問題

管理功能-解決交流動力維護問題

錄井數據監控平臺也是UPS的重要組成部分之一

UPS主要技術參數

輸入特性：

1、輸入電壓范圍 輸入電壓范圍寬可減小電池放電機會，延遲電池壽命。

2、輸入功率因數 功率因數低，輸入無功功率大，諧波電流污染電網，影響干擾其他設備

3、主電源頻率允許范圍

4、輸入電流諧波分量

輸出特性：

1、靜態穩定度。大型為1﹪，中小型為2﹪

2、輸出瞬態特性。大型為5﹪，中小型為8﹪

3、輸出過載能力（如：過載125﹪ 5MIN； 過載150﹪ 10S）

4、輸出功率因數。（0.8、0.9、1）

UPS相關配置及計算

UPS系統基本由以下部分組成：

1、UPS主機

2、必選功能件

3、蓄電池

4、配套電池柜/架、電池開關等

5、功能選件（如防雷、監控、諧波治理、上出線等）

需要進行的計算：

1、UPS主機容量計算與選擇

2、UPS后備電池的容量計算與選擇

UPS容量計算與選擇

首先獲得負載的總功率，并統一單位到KVA

例如：一般個人計算機負載約200VA，小型服務器負載約1500VA，大中型服務器負載約3000VA，電流I（A安培）及功耗W（瓦特）與VA的轉化關系

VA=I*220

VA=W/0.8（計算時通常考慮20KVA以下為0.7，20KVA以上為0.8）

考慮到UPS運行時在60-80﹪的區間是最佳運行狀態，一般建議在計算時將上面的結果除以0.8在一次放大后，在選取最靠近的UPS產品

UPS供電方案介紹

1、集中供電

優點：可以實現網絡設備資源的等電位控制，減小傳輸誤碼率。

缺點：初期投資大，單機故障影響大

分散供電方式：

優點：方案布置靈活，故障影響小

缺點：如整個設備不能保持同地線，易引發干擾

1、單機供電：

UPS解決方案中最簡單的一種

每一分散地點交流供電系統容量多為6KVA以下，各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力保護

2、主從機串聯‘熱備份

適用于中小型網絡、服務器群、辦公室、儀表等場所

由UPS主機、UPS從機、電池系統、配電系統組成

優點：兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態。采用不同型號、不同容量UPS構成串聯熱備份方式。

缺點：從機長期處于空載運行狀態、效率低。從機電池組長期處于浮充狀態，得定期帶載放電維護機會少，影響電池壽命。所以必須有良好的帶階躍負載能力。相對于并聯系統平均無故障時間偏低。

無擴容功能

相對于‘并聯冗余系統平均無故障時間偏低。

3、模塊并聯供電

全部交流負載集中供電，由一臺模塊化并聯UPS供電。

模塊化UPS包括：機架、可并聯功率模塊、可并聯電池模塊、充電模塊等

適用于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合。

功率模塊配置為N+1冗余，減少了MTTR共用輸入、輸出、并聯的電池系統、控制系統

4、N+1直接并聯冗余

適合于中大型網絡、數據中心、大樓集中供電、工業廠礦等應用場合。

由直接并機的N+1臺UPS、電池模塊、配電系統組成

系統N+1冗余，可靠性高于單機UPS

易于擴容、維護便捷式應用最廣泛的方案

優點：完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接并聯時可均分負載電流。良好的擴容性（N+1），避免了“串聯”熱備份方式的缺點。

缺點：對設備本身同步鎖相技術要求高，對設備制造技術要求高—輸出阻抗接近。對逆變器輸出電壓調節性能要求高—分相調節。UPS必須同型號、同容量。

6、雙母線

解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統可靠性。系統配置復雜、投資大、安裝調試要求高。

總結

電有利于工作。綜上述幾種UPS配置方案，結合錄井施工現場實際情況，采用單機供電方式。

作者簡介：

劉欣欣，性別（女），出生年（1985），籍貫（內蒙古通遼市），民族（漢），職稱（無），學歷（本科），研究方向（電氣，儀表設備檢測）