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矿业综合
UPS在矿山综合自动化系统中的应用
2019-12-28345
 摘 要:本文介绍了UPS在矿山综合自动化系统中应用的重要性,以及UPS的工作原理及工作模式,并通过实例分析以体现UPS应用的重要性。

关键词:UPS;综合自动化系统;原理;应用 

 

概述

随着矿山综合自动化的飞速发展,矿山综合自动化的需求也越来越高,越来越多的计算机设备、微机保护设备及传感器等设备用于矿山综合自动化系统中。一旦这些设备电源停电,会导致这些设备甚至整个矿井的数据错误、丢失、甚至误动作。

我们知道,电网存在至少九种问题:断电、雷击尖峰、浪涌频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰;因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。

另外,精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间断的,以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的,即使是一台普通电脑,其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经超过了硬件价值,因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必须的。

2 U P S 系统的工作原理及工作模式

UPSUninterruptible Power System ),即不间断电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台交流市电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。

2.1 UP S类型

U P S还可以分为两大类型:  离线型”、“ 在线型”。 

1) 离线型UPS。离线型U P S在电源正常时将输入电流直接传递到输出接口的U P S 系统。它可以持续监测着线路状况。离线型U P S的设计原理决定了在UP S 的转换期间会有一个暂时性的无电状态,但由于这种状态一般只持续10 毫秒左右,对一般的设备来说并没有什么影响。 

2)在线型UPS。在线型UPS逆变器始终工作 ,输入电流首先被转换为直流电,在为电池充电的同时向逆变器供电的UPS系统。能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题;通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。 

另外,鉴于经济考虑,现在还提出在线互动型UPS在线互动式具有滤波功能,抗市电干扰能力很强,转换时间小于4ms,逆变输出为模拟正弦波,所以能配备服务器、路由器等网络设备,或者用在电力环境较恶劣的地区;且在价格上低于在线型。 

2.2 UPS的组成和运行方式

UPS电源系统主要分两大部分,UPS主机和蓄电池组。额定输出功率的大小取决于主机部分,通常负载功率应不大于UPS电源7 0 %的额定功率。储能电池的容量当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短,通常在几分钟或几个小时不等。 

UPS正常运行时一般有二路输入电源,其一为主市电、其二为蓄电池。正常情况上由主市电经由UPS主机整流稳压再经逆变后向负载供电,当主市电中断时,由电池经逆变后向负载供电;当市电恢复时,再转换为市电供应。另外,当UPS故障或检修需要时,UPS还可采用旁路供电模式。

UPS工作原理图

UPS系统运行模式

1)正常运行模式。UPS正常运行时,由市电向U P S系统供电,以3 8 0 V2 2 0 V交流电为电源,经自藕变压器后输入整流器将交流电压转换为直流电压,再经滤波电抗器滤除直流电压的谐波,输入脉宽调制逆变器转换为交流电压,由滤波电抗器滤除来自逆变器输 中的谐波电压,以使逆变变压器输出端电压获得低非线性失真的正弦波,将2 2 0 V5 0 Hz交流电送到UPS 负载。

2)蓄电池供电运行模式。当系统停电或整流器输入电压超出允许范澍时,UPS由蓄电池供电,直流电经直流隔离二极管和电池扼流圈 ( 以减少单相逆变器在电池中产生的脉动 ),输入脉宽调制逆变器完成向负载供电。

3)UPS系统旁路运行模式。当UPS故障或整机需要脱离电网运行时,经旁路系统向负载供电。

3实用案例分析

1)系统简介。石壕煤矿原有的用于矿井安全监测的计算机不多,采用分散式的多台小型UPS分别进行保护。但随着综合自动化系统在石壕煤矿的应用,增加了调度大屏幕显示系统、服务器设备等,并且对运用于矿井的监测设备进行了集中管理,这使得原有的UPS系统已经不能满足于石壕煤矿综合自动化系统的发展。

2)改进方案。经过对石壕煤矿的综合自动化系统设备功率进行计算,共计需要14KVA,考虑余量以及后期设备的增加,选用了山特20KVA在线UPS系统,将原有两台3KVA UPS进行更换,并采用双回路供电方式对UPS系统进行供电,双回路电源通过双回路电源进行切换,从而提高UPS外部供电的稳定性。通过对UPS系统的改进,已经满足了石壕煤矿综合自动化系统地面机房设备的供电保护,并稳定良好的运行。

4结语

基于UPS具有良好的逆变、稳定、充电等特性,在矿山综合自动化系统中使用UPS可以很好的解决机房计算机设备、微机保护设备及仪器仪表等设备的电源稳定性问题。提高了综合自动化系统设备的供电质量和供电安全,在一定程度上使综合自动化系统设备更安全、更稳定的运行。

 

参考文献:

[1] 陈建平 陈四雄.不间断电源(UPS)的可靠性设计,通信电源技术,200212 6.

[2] 曹永振 扬月红.UPS各份接线方案讨论[J].电气设计技术,2001,4.

[3] 李成章.智能化UPS供电系统原理与维修[M].北京:电子工业出版社,1999.

[4] 张乃国 UPS供电系统应用手册 2004.

 

个人简介:许波(1984.10--),男,学历:本科,工作单位:天地(常州)自动化股份有限公司。

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