UPS設備在線監測技術的應用實踐研究

寧 旭

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266001）

0 引 言

UPS設備作為重要的電源裝置，不僅具備安全、穩定的優勢，而且還能打造合理且規范的電源保護模式，是在線監控技術發展和智能化轉型的關鍵。為了有效整合技術內容，需要打造更加完善的控制系統，提高設備應用效率。

1 UPS設備的應用現狀

1.1 UPS設備概述

UPS設備是指不間斷電源設備，主要由整流器、蓄電池、逆變器、靜態開關等元件組成，其最大的優勢在于不會因為短暫停電而出現電源供電中斷的問題，能始終提供高品質電源，便于保護精密儀器。從應用原理角度分析，UPS設備是含有儲能裝置、以逆變器為基礎功能元件的電源設備，可以實現穩壓穩頻實時性電源保護[1]。

1.2 UPS設備的應用

UPS設備的應用范圍較為廣泛，石油化工、交通運輸、移動通信以及計算機等行業都在應用UPS設備，主要是匹配應急照明系統、消防安全報警系統、安全防范系統以及自動控制系統等，還能為太陽能儲能轉換設備提供電源，從而有效維持相應設備運行的穩定性和安全性，市場價值空間較大[2]。

應用UPS設備在線監測技術能實現蓄電池組的在線監控（見圖1），實時采集蓄電池內阻參數，從而有效評估蓄電池的質量水平。此外，能在線實時監測單體電池電壓參數、總電壓參數、電流參數、環境溫度參數等，也能支持放電測試和數據分析核對，保證整體在線監控管理的規范效果。具體功能如下：一是實現7×24 h連續監測，對電壓、電流、內阻等予以匯總，及時發現電池質量問題，減少故障停電[3]；二是圖形化顯示電池參數，并能保存獲取的歷史數據進行對比，依據數據完成異常電池的剔除，為電池組壽命提供保障；三是電池異常現象匯總后就能及時報警，以便于相關工作人員及時采取相應處理措施，能在斷電出現后第一時間定位故障電池；四是自動檢測電池組性能的均衡性，并且診斷電池故障問題，有效分析電池的健康情況；五是實現自定義設定內阻測試間隔參數，以便于及時掌握相關信息，為維護人員工作的順利開展提供支持[4]。

圖1 蓄電池組在線監測

2 UPS設備在線監測的關鍵技術

運用在線監測技術對UPS設備實時監測，能實現科學、實時地對運行參數集中監控和管理，便于工作人員掌握UPS設備的運行狀態，及時發現UPS設備異常情況，并按照指示規范處理相應故障。

2.1 在線監測的硬件設施

在UPS設備在線監測體系中，主要是借助智能監測模塊對設備的運行狀態、參數等予以實時匯總，并及時完成信號信息的上傳，配合集中監測站落實相應的控制工作，針對異常狀態完成預警信息和告警信息的觸發處理。在線監測系統能同時監測多臺UPS設備，多個監測單元采取總線方式完成連接處理。UPS設備在線監測系統中，要對輸入電壓、輸出電壓、輸入頻率、輸出頻率、電池電壓以及輸出電流等予以監控，因此需要配置對應傳感器和主控設備。

2.2 在線監測技術的構架

在UPS監測技術體系中，為了保證整體應用效果的合理性和規范性，需利用監測模塊對UPS設備信息進行匯總統計，并上傳至在線監測主控設備，實現多臺UPS設備實時性監測、數據記錄和故障報警。整體框架結構見圖2。

圖2 UPS設備在線監測整體框架

對UPS運行參數和應用狀態予以實時性監測處理，能在保障UPS功能的同時及時發現故障現象和問題，降低因UPS故障造成的影響。同時，匹配模塊化設計和總線式供電處理機制具備較好的擴展效果，無論是設備安裝還是故障處理，均較為便利。

除此之外，UPS設備在線監控還具備工程化設計單元。監測模塊采用導軌式安裝，集中設置在監測機柜位置，配合通信總線提高監測功能的實效性水平[5]。

2.3 在線監測技術的模塊

整個UPS設備在線監測系統利用串行處理的方式和UPS設備建立通信模式，配合UPS模擬量信息采集過程、狀態量采集過程以及報警量信息管理過程，打造完整的信息控制模式，并且能對監測獲取的信息予以預處理，建立統一格式支持下的數據管理體系。此外，監測模塊借助電源通信總線和集中監測站機建立通信通道，實時性獲取接收站機的控制指令，并且能將采集的信息集中上傳到站機位置。在實際應用框架內，合理化的應用模塊能提升整個系統抗干擾效果，依據UPS接口、電源接口、通信總線接口等完成外圍接口（圖3）的聯動處理，并且配置合理的隔離措施。

圖3 外圍接口

除此之外，為了滿足模塊應用處理的基本需求，需要從安裝、供電以及通信處理3個方面落實監測模塊控制方案。

（1）安裝方式。結合信號應用要求將模塊集中在監測機柜位置，采用導軌式安裝方式完成固定操作。

（2）供電方式。利用總線供電處理模式完成信號集中監測，并供給24 V直流電源。

（3）通信方式。借助RS-485協議完成接入處理，不僅能夠滿足信號集中監控處理的要求，還能實現數據通信的實時性目標，維持良好的應用狀態，最大程度提高設備在線監測的水平。

2.4 在線監測技術的功能

在UPS設備在線監測技術方案中，信號集中監測站機要借助UPS監測模塊完成信息的上報處理，并且打造完整的顯示機制和存儲機制，配合UPS報警信息和信號集中監測處理信息，實現人機界面控制要求，完成上報監測中心和各級終端處理工作。此外，信號集中監測系統也要設置UPS監測獨立菜單項，并完成相應的調閱控制工作，無論是預警信息還是報警信息都能在集中監測系統界面上予以顯示，為設備維護人員開展常規工作提供保障。

2.4.1 分類監測信息

對UPS設備運行信息和狀態信息予以監測匯總，配合相應的分析機制和信息匯總管理機制及時完成對應信息的讀取，保證后續針對信息傳遞問題實施科學有效的控制措施，減少UPS設備異常情況造成的不良影響，最大程度提高系統綜合效益[6]。信息監測具體內容包括運行信息和狀態信息，其中運行信息包括輸出電壓、輸入電壓、頻率、負載功率以及電池電壓等，狀態信息包括輸入電源失效、電池電量不足、UPS異常以及UPS將關閉負載等。

2.4.2 預警、報警指令

UPS設備出現狀態信息異常后就會形成報警信息，利用直接報警的處理方式將異常信息直接匯總到監控中心或各級終端。與此同時，信號集中監測站機也會對運行信息予以分析和實時性處理，完成閾值的判定評估，針對發現的異常情況予以上報。

2.4.3 信息查詢

在UPS設備應用工序中，為了保證實時了解設備的運行情況和要求，需要配置信息查詢和統計指令功能單元，有效完成歷史數據的查詢和處理。此外，結合歷史數據年、月、日進行報表變化的評估，利用變化曲線直接反映出UPS設備的應用情況。與此同時，完成告警查詢和數據統計后，就能針對日后的工作制定進行更加合理的規劃，確保UPS設備在線監測控制方案符合應用標準[7]。

2.4.4 抗干擾功能

UPS設備一般都會應用在獨立信息系統體系內，低電平參數本身就具有差異性，加之設備運行電磁環境較為復雜，為了保證總線式可靠通信，需要配合抗干擾技術單元實現安全隔離。在總結實驗室環境下電磁兼容測試結果和現場試驗測試結果的基礎上，改進設計方案，從而更好地滿足實際環境條件下對技術體系的需求[8]。

3 UPS設備在線監測的預期效果

通過UPS設備在線監測配合完整的安全隔離通信技術，打造更加科學且高效的在線監測應用體系，維持良好的應用效能，滿足UPS設備應用和維護的基本需求[9]。在應用UPS設備監測模塊后，融入既有信號建立集中監控測試平臺，形成獨立的信息系統，保證UPS設備應用情況的實時性分析和監測匯總。針對記錄信息予以對比分析，及時預判異常情況，并根據報警信息采取相應的處理措施。工作人員利用UPS設備在線監測技術能實時掌握UPS性能的變化趨勢，便于發現安全隱患并進行處理，同時還能提升UPS設備的維護效率，減少故障率和設備維護成本，為綜合應用效果的全面提升提供支持[10]。

4 結 論

總而言之，UPS設備在線監測技術的應用具有重要的實踐意義，能在打造電源監測平臺的同時及時匯總重要信息和數據，便于維護人員開展相應的管理工作，減少停電對精密儀器造成的損失，打造良好的電源工作環境，為各行業的多元發展奠定堅實基礎。