網(wǎng)絡(luò)供配電實訓(xùn)報告3

天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院暨國家示范性軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)供配電施工與管理實訓(xùn)題目：網(wǎng)絡(luò)供配電施工與管理姓名：系別：專業(yè)：班級：指導(dǎo)教師：時間安排：2012年6月4日至2012年6月15日目錄1Ups電源系統(tǒng)………………42電源工作原理……………43控制電源…………………54電源工作過程……………55UPS系統(tǒng)的先進技術(shù)………66使用UPS有哪些注意事項…………………87UPS系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展方向…………88UPS電源在鐵路系統(tǒng)中的作用……………109典型車站信號系統(tǒng)UPS電源配置方案……1110信號電源UPS電源供電系統(tǒng)分析………11參考文獻……………………12摘要UPS（UninterruptiblePowerSystem），即不間斷電源，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。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電中斷（事故停電）時，UPS立即將機內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)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設(shè)備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。關(guān)鍵字：UPS供電電池電壓1UPS電源系統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)由4部分組成：整流、儲能、變換和開關(guān)控制。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器，本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發(fā)生變化時（該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就象接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護，設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機自檢故障后的自動旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。HTMLCONTROLForms.HTML:Image.1圖1.1系統(tǒng)工作開關(guān)如圖1.1所示，在電網(wǎng)電壓工作正常時，給負載供電如所示，而且，同時給儲能電池充電；當突發(fā)停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池工給負載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑→所示）；當由于生產(chǎn)需要，負載嚴重過載時，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電（如虛線所示）。UPS電源系統(tǒng)主要分兩大部分，主機和儲能電池。額定輸出功率的大小取決于主機部分，并與負載屬那種性質(zhì)有關(guān)，因為UPS電源對不同性能的負載驅(qū)動能力不同，通常負載功率應(yīng)滿足UPS電源70％的額定功率。儲能電池容量的選取當負載功率確定后主要取決其后備時間的長短，這個時間因各企業(yè)情況不同而不同，主要由備用電源的接入時間來定，通常在幾分鐘或幾個小時不等。萊鋼中小型棒材生產(chǎn)線因生產(chǎn)需要不允許斷電，因此，UPS電源系統(tǒng)在檢測到電網(wǎng)電壓中斷后，可自行啟動供電，且隨著儲能電池慢慢放電，儲能電池的容量隨著時間會逐漸降低，考慮到壽命終止時儲能電池容量下降到50％并留有一定的余量，我廠UPS電源系統(tǒng)的工作時間當儲能電池滿容量時為2小時，半容量為1小時。2電源工作原理電源工作原理：(1)變換：將電網(wǎng)來的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷?，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機時對電網(wǎng)的沖擊。型：A4紙，雙面打??；(2)DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態(tài)范圍內(nèi)輸出阻抗特別小，具有快速響應(yīng)特性。由于采用高頻調(diào)制限流技術(shù)，及快速短路保護技術(shù)，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。3控制驅(qū)動控制驅(qū)動是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。不間斷電源工作原理框圖如圖1.2所示。圖1.2不間斷電源工作原理框圖4電源工作過程當市電正常380Vac時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓，同時市電對電流充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發(fā)生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態(tài)，并在負載正常時自動返回。當發(fā)生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時前面空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機即開始恢復(fù)工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過載或欠載下運行，電源在開機前，首先計算負載容量。FR-UK型不間斷電源（標稱額定功率）80%的阻性負載設(shè)計負載能力，一般帶計算機負載時可承受的按下式估算：∑i=1nPi≤P其中P為不間斷電源輸出容量（VA），P為第i個負載伏安數(shù)每套PLC功率：220V*0.5=110VA每臺操作站功率：220V*2A=440VAIBMPC客戶機及服務(wù)器：220V*1.5A=330VA則總功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA6490VA/0.8=8112VA因此，在這條棒材生產(chǎn)線上，采用10KVA的不間斷電源比較合適。5．UPS系統(tǒng)的先進技術(shù)現(xiàn)在的UPS，特別是中大型UPS，已經(jīng)不是一臺電網(wǎng)停電后可以繼續(xù)向負載供電的整機產(chǎn)品，隨著UPS技術(shù)的進一步發(fā)展，它應(yīng)該成為一個小型的，或者說局部的高度可靠、性能齊全、高度智能化的供電中心。而在網(wǎng)絡(luò)化時代，UPS已經(jīng)成為一個高度智能化的設(shè)備，它要對整個網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備、運行程序和數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的傳輸途徑進行全面地保護，使之成為不間斷網(wǎng)絡(luò)。UPS不僅向由它直接供電的各種硬件設(shè)備提供全面的保護，還應(yīng)該向它們所運行的軟件以及數(shù)據(jù)傳輸途徑提供絕對安全可靠的保護，這就意味著，UPS可配置相應(yīng)的電源監(jiān)控軟件，SNMP（簡單網(wǎng)管協(xié)議）管理器，使其具有遠程管理能力，使用戶可執(zhí)行UPS與網(wǎng)絡(luò)管理平臺之間的監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信操作。

具體來說，網(wǎng)絡(luò)UPS供電系統(tǒng)具有的技術(shù)特性包括：

1．高可靠性

具有能提供365天(24小時)連續(xù)提供高質(zhì)量的UPS“逆變器電源”的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統(tǒng)的運行中既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷/停電事故，也不允許在UPS運行中，出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶的負載供電的局面。為此，要求UPS供電系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：

UPS單機本身的“故障率”低，目前大型UPS產(chǎn)品的平均無故障工作時間（MTBF）為20～40萬小時。

采用具有高度“容錯”功能的“N＋1”型UPS冗余并機系統(tǒng)來進一步提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性。（“1＋1”型冗余并機系統(tǒng)的典型MTBF值可達140～200萬小時左右）。

在整套UPS供電系統(tǒng)中，不應(yīng)存在“單點瓶頸”性故障隱患。

允許在UPS“逆變器電源”連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行“不停電”的維護和檢修操作。

萬一在用戶設(shè)備端出現(xiàn)“短路”故障時，應(yīng)將“故障”的影響范圍縮小到盡可能小的范圍。

2．高抗干擾性

UPS供電系統(tǒng)能為互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲得100%的高“可利用率”（低“誤碼率”，低數(shù)據(jù)傳輸“丟包率”，高網(wǎng)絡(luò)“接通率”），創(chuàng)造優(yōu)良的運行環(huán)境。

大量的運行實踐表明：“電源干擾”問題是造成互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“可利用率”下降的重要原因之一。能否盡可能地消除“電源干擾”是確保信息網(wǎng)絡(luò)能否獲得100%的高“可利用率”的關(guān)鍵所在。在此需說明的是：“電源干擾”不僅來源于普通的市電電網(wǎng)，它還來源于“設(shè)計不完善”的UPS電源本身及用戶的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身。這是因為配置在IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）和MDC（多媒體數(shù)據(jù)中心）機房內(nèi)的服務(wù)器、磁盤陳列機、交換機等均內(nèi)置有“開關(guān)電源”。這種“整流濾波型”非線性負載會向UPS供電系統(tǒng)反射3次～23次低次諧波“干擾”，其可能帶來的惡果之一是降低語音通話質(zhì)量。實踐證明：過大和過頻出現(xiàn)“電源干擾”，輕者會導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率下降、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)“丟包率”增大、modem的上網(wǎng)“掉線率”增大等隱形故障出現(xiàn)，從而導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被迫進入“降額”使用狀態(tài)，嚴重時還會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。舉個例子，如果將用戶向網(wǎng)絡(luò)運營商租用“帶寬”為64Kbit/s專線時所需付的費用作為1計算的話，當用戶租用10Mbit/s和150Mbit/s的網(wǎng)線使用權(quán)時所需支付的費用將分別增到34和210倍。由此可見，如果因“電源干擾”問題或電磁兼容EMC問題而導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)進入“降額使用”狀態(tài)的話，它會給網(wǎng)絡(luò)的利潤帶來多大的損失。從這個角度來看，高速信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展在給UPS產(chǎn)業(yè)帶來巨大商機的同時，也對UPS供電所能提供的電源質(zhì)量提出更為嚴格的要求。

3.具有防雷擊、抗高能浪涌的功能

雷擊、閃電及電網(wǎng)上的高能浪涌嚴重威脅UPS系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)的安全。如無相應(yīng)的保護措施，將造成UPS系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件的損壞。UPS應(yīng)具有這方面的保護電路，其指標應(yīng)符合國家及國際安規(guī)標準。

4.過載能力強

由于計算機等負載屬于整流型負載，在啟動時往往有較大的瞬態(tài)沖擊電流，如果UPS的過載能力弱，有可能造成嚴重后果導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常安全的運行。

5.智能化監(jiān)控

在UPS和計算機/網(wǎng)絡(luò)之間建立起雙向通信監(jiān)控管理功能。利用監(jiān)控軟件監(jiān)控管理UPS的運行、操作。當市電中斷或UPS電池低電位時，監(jiān)控軟件可做到將計算機中的數(shù)據(jù)自動安全存盤、系統(tǒng)安全關(guān)機然后關(guān)閉UPS，避免因電力突然中斷而造成操作系統(tǒng)的損壞和數(shù)據(jù)資料的損失，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性保護。6使用UPS有哪些注意事項1）UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。2）切勿帶感性負載，如點鈔機、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。3）UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。5）適當?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。6）對于多數(shù)小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，下班時應(yīng)關(guān)閉UPS；對于網(wǎng)絡(luò)機房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。7）UPS放電后應(yīng)及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。。7、8UPS電源在鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用改革開放以來,隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,生活水平不斷提高,人們公務(wù)外出、旅游觀光、探親訪友的社會活動與日俱增,因此出現(xiàn)了客運繁忙的景象,各種運輸方式的市場競爭也日趨激烈,而鐵路運輸以其安全、舒適、價廉、快速和全天候占有優(yōu)勢。為了保障高速鐵路運行的安全、高效、可靠,配置一套科學(xué)、合理的信號系統(tǒng)成為鐵道部關(guān)注的重點。我國鐵路已跨入“高速時代”,計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)和微機自動閉塞控制系統(tǒng)等在鐵路信號新技術(shù)中的應(yīng)用范圍不斷擴大,這些新技術(shù)系統(tǒng)對供電質(zhì)量的要求較之傳統(tǒng)的技術(shù)系統(tǒng)大大提高,任何偶然、短暫的供電中斷都可能造成難以估量的損失,甚至對鐵路的行車安全產(chǎn)生極大威脅。因此,采用UPS電源作為其電源保障也隨之日益普遍。在鐵道部鐵運[2008]19號文件“關(guān)于客運專線信號系統(tǒng)若干問題的指導(dǎo)意見”中提出,為確?？瓦\專線信號系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量,充分滿足高安全性、高可靠性和高可用性需求,客運專線信號系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一技術(shù)標準、優(yōu)化方案設(shè)計并采用高質(zhì)量的信號產(chǎn)品。對信號電源系統(tǒng)的要求:客運專線車站及中繼站信號電源應(yīng)按照雙套大容量UPS電源備用方式配備電源,UPS容量負荷按照除轉(zhuǎn)轍機外的所有用電量計算,有維護人員值守的車站UPS電源供電持續(xù)時間不應(yīng)小于30min,沒有維護人員值守的車站UPS供電持續(xù)時間不應(yīng)小于2h。自從《鐵路“十一五”規(guī)劃》及工作實施以來,鐵道部從優(yōu)化運輸能耗結(jié)構(gòu)、減少石油類消耗、提高鐵路資源能源利用效率的角度出發(fā),加快鐵路建設(shè)步伐和項目前期工作推進,節(jié)能降耗、污染減排取得了顯著的成效。而保障鐵路行車安全性運行的基礎(chǔ)信號系統(tǒng),提高系統(tǒng)對電能的利用效率、降低耗電量更是責無旁貸。9典型車站信號系統(tǒng)UPS電源配置方案信號系統(tǒng)的負載容量典型值為15kW電源的統(tǒng)計情況,包括三相電源輸入,計算機聯(lián)鎖,4kVA容量的25Hz軌道電路等。如圖3.2.圖3.2車站信號系統(tǒng)電源情況考慮UPS電源負載百分比選取70%工作,UPS電源負載功率因數(shù)PF為0.8,選取UPS額定容量=15kW/70%/0.8=27kVA,那么UPS電源主機容量為30kVA即可滿足負荷的需求,UPS電源供電系統(tǒng)配置方案如圖3.3所示圖3.3ups供電系統(tǒng)配置方案10信號電源UPS電源供電系統(tǒng)分析采用兩臺30kVAUPS電源構(gòu)成“1+1”冗余并機，輸入采用兩路市電，經(jīng)ATS自動切換后給UPS電源輸入。兩臺UPS電源并聯(lián)共用兩組電池組，如圖3.4所示。圖3.41+1”并聯(lián)冗余共用電池方案系統(tǒng)圖UPS標配雙回路輸入功能,提高系統(tǒng)可靠性。內(nèi)置維護旁路設(shè)計,便于系統(tǒng)檢修及維護。雙回路輸入設(shè)計可以實現(xiàn)主輸入供電回路與旁路隔離,分別采用兩路不同市電,大幅度提高系統(tǒng)可靠性。采用“1+1”冗余并機系統(tǒng)設(shè)計,大幅度提高UPS可靠性。NT系列UPS電源單機MTBF大于300000h,單機可靠度大于99.99%,采用“1+1”并機大于99.999%。另外，NT系列UPS電源可提供強大的并機能力,無需并機卡即可并機,最多支持8臺并機,并且可以在線不斷電擴容,滿足后