UPS基础知识讲稿

APC公司UPS基本知识培训一个从事UPS产品生产销售公司的员工应该知道些什么知识1，学习基本知识的必要性：与公司产品有关，与公司销售有关，掌握了一定的基本知识才能领会APC公司的先进技术和先进的设计理念2，基本知识内容的变化：要适应UPS和供电系统新的发展趋势2，下面讲的是基本知识范围，公司各类人员应该掌握的知识范围是一样的，只是掌握的深度不同而已不学也可以工作写在前面1，10分钟2，10%调整3，无需功率补偿设备4,工程师见用户时的尴尬1.5小时3—3小时20—30小时举例1一个系统要求市电掉电后维持10分钟，保证数据储存和安全关机可靠性要求高，可用性要求高，加油机，加长延时2Silcon输入功率因数0.99，无需外加功率因数校正设备无需功率调整设备3Silcon机正常工作时用20%的功率强度调整100%的功率，所以效率高，输出能力强Silcon机只调整20%的功率，所以效率高，输出能力强供电系统新的发展趋势1单台设备向整个供电系统的变化2系统可靠性向可用性变化3供电系统向NCPI的变化4维护管理工作向智能通讯化变化5产品研发生产维护工作向市场应用变化目录1为什么在供电系统中要用UPS设备2UPS的基本功能3当前UPS电源的种类4UPS与供电系统5用户选用和配置UPS时存在的问题基本知识第一部分为什么在供电系统中要用UPS设备（用UPS干什么）电的社会电是一种能源商品，具有商品生产、运输、经销、消费等全过程的特点和存在的问题发电厂发电量不足—限电发电机可靠性--故障停电发电质量--不能用运输输电线路损耗---电压降低输电设备故障----停电自然灾害----停电交通、施工、战争、人为破坏----停电电的社会一次降压二次降压终端用户电力不足----停电电网质量不好----不能用----增加设备设备质量问题----故障----成本设备之间相互影响---干扰，IT设备不能正常工作使用维护问题Delta变换在线式终端配电电网电压存在的问题电网电压低电网电压高电网故障掉电Motors电网电压存在的问题尖峰干扰综和干扰谐波干扰供电设备电源故障种类1电网预安排停电：限电，电源系统改造和维护；2电网故障停电；超负荷、供电线路和设备故障；3自然原因停电：火灾、雷电、水灾、施工等；4电源质量故障：电涌、高压尖脉冲、瞬态高压干扰、电压下陷、电线噪声、频率偏移、闪变、电压不平衡、谐波畸变、暂态停电、持续欠电压或过电压、系统接地故障和和泄漏电流形成的安全性故障、谐波电流与零地电压差问题。质量问题产生的原因和危害国内外供电质量的问题与比较配电网运行，管理国内现状国际先进水平供电可靠率（RS-1）99.897%(99年)，电力部要求东京20分钟,法国94分钟,美国用户平均年停电时间99.96%9.77小时58分钟，纽约10分钟，荷兰10分钟，香港、新加坡20分钟配电线路架空线为主，少量电缆，存在大量低压配电线路城市主要用电缆，低压线路短，或局限在建筑物内供电网络结构简单辐射式，少数双回线，缺少规划主干线，自动化环网结构（N-1），网络式结构（N-2）配电设备少油，真空，少量SF6定期维护、检测完成“无油化”改造，全部为真空或SF6免维护，极少检修自动化程度手动，自动兼有，手动操作为主自动，远动，可实现自动故障识别，隔离，网络重构故障停电时间几个小时小于1分钟维护、管理维护计划执行AM/FM/GIS技术线路损耗8.6%5—6%可用性平均水平---0.998建立UPS供电系统的目的不停电供电全面改善供电质量基本知识第二部分什么叫UPS有嗅觉、有感觉、会喊救命、会打电话、会上网、发短信--输入配电输出配电机房环境负载已经被污染了的终端电网身体健康可靠性高可迅速修复，可用性高系统配置能力强适应电网环境，不污染电网满足负载对供电质量的要求对UPS的性能要求物理概念、定义、测试方法、负载要求、当前水平、应用中的问题UPS对电网的适应能力容许电网电压幅值变化的范围输入功率因数输入电流的谐波成分允许电网电压频率的变化范围—频率跟踪范围频率跟踪速率输入功率因数和输入电流的谐波成分污染电网污染系统本身输入功率因数和输入电流的谐波成分的定义1221UPS的常规输出性能指标输出电压稳定精度输出电压波形失真度输出电压频率稳定精度输出电压幅值的三相不平衡度三相负载不平衡能力市电掉电时输出电压的切换时间输出电压的动态响应特性双向抗干扰能力负载要求不高所有的UPS都能满足要求UPS的输出能力和可靠性指标——接近真实的电网能力•AC—AC效率•输出电流峰值系数•输出电流浪涌系数(启动)•输出过载能力•输出负载功率因数•三相负载不平衡能力是UPS与负载之间的特殊约定，是UPS负载的限制UPS对物理环境的适应能力环境温度环境湿度振动冲击海拔高度环境抗雷击能力使用、安装的物理环境UPS的系统配置能力UPS系统冗余并机功能为什么要并机运行什么样的UPS可以并机运行并机负载均流度长延时供电功能热设计和充电功能可扩充功能故障在线维护功能UPS的智能管理和通讯功能1，UPS应具备RS232或RS485/422等标准通讯接口。2，提供能支持业界流行的大多数操做系统、网管软件、应用程序和标准的UPS软件和附件。3，自检功能：UPS及其软件、附件能提供定期的自检功能，以防患于未然，4，UPS远程诊断与维护功能：远程检查UPS的状态、查询UPS的预警信息、做电池校正试验等。要检查的UPS工作状态和故等信息。5，自动关机功能：当UPS发生故障或电池能量将要耗尽时，UPS执行定制化的数椐保护功能。6，自动报警功能：UPS系统故障时，可通过电子邮件、寻呼、弹出式信息等方式实时通知系统管理员。应用落后于技术UPS的工作方式这里讲的工作方式是指UPS的工作状态，而非电路结构形式1正常工作方式输入电压、负载在其允许范围内工作时，它的输出电压性能、转旁路功能、同步锁相功能、电池充电功能均正常。2电池逆变工作方式其输入电压断开或超出允许范围，进入电池放电状态，输出电压正常。3旁路工作方式UPS通过旁路为负载供电。在线式UPS•在线工作式是UPS的一种功能的定义，而非电路结构的定义•在线工作方式确切的定义是：逆变器一直都在工作，随时在监视并参与对输出电压的控制调整。•在线工作方式最根本的表征是：在市电故障（掉电、电压过高或过低等）和恢复正常的过程中,输出电压切换时间为零。常规输出电性能指标高•具有在线工作方式的电路结构有多种形式，而且随着技术的进步，这些电路结构形式本身也是在不断变化和改进的Delta变换为什么是在线式UPS的可靠性与可用性对不停电供电概念的修正市电停电后延时供电10分钟，保证计算机系统安全关机市电掉电后保证系统持续长时间供电可靠性可用性UPS的可靠性与可用性失效率：式中：ns试验开始时正常工作的样品数;n在运行（t1-t2）时间间隔内出现故障的样品数；可靠度：平均无故障时间：平均维护时间：可用性：21/ttnnstetR1MTBFMTTRMTBFMTTRMTBFA可用性与可靠性的关系可用性定义：在规定的时间段内，系统正常运行的时间与整个时间段的比例可靠性定义：在规定的时间段内，系统正常运行（不发生故障）的概率，用可靠度R(t)或MTBF表示可维护性定义：故障后的平均维护时间，用MTTR表示可用性概括了可靠性和可维护性当系统可维护时，可用性可靠性当系统不可维护时，可用性=可靠性可用性--供电系统最高的、综合性的、最根本的、最有价值的可靠性指标举例系统可用性的科学论述—（1）提高系统薄弱环节可用性可靠性差的环节维护难度大的环节可靠性薄弱环节可用性薄弱环节提高薄弱环节可用性的基本措施1，提高设备的额可靠性---MTBF先进电路技术可靠性电路设计智能管理功能可靠性热设计电磁兼容性设计生产工艺生产管理2,降低故障维护时间----MTTR模块化插拔维护----电路板、功能电路、功能模块模块化冗余热插拔维护智能管理与通讯功能可维护性----提高维护水平提高设备的可用性提高设备的MTBF----1提高功率器件的规格和档次（IGBT等）2改进控制技术，提高逻辑控制电路规格和档次（CPU,DSP）3采用更先进的主电路结构（Delta变换技术）4严格生产工艺，加强质量管理（ISO9000）此方法有效，但是困难大，效果有限因为：组成UPS主机的上千个元器件和几千个接点，在可靠性等效图上是串连的，整个系统的可用性是这上千个元器件和几千个接点可用性的乘积受其它元部件工艺和技术革新和发展的限制冗余配置对可用性的影响（空间状态图）21AAA系统运行总时间1系统可用时间比例A系统不可用时间比例AA11A2A1A2A211AAA两个系统串联两个系统冗余并联21AAA不可用性不可用性会建模型，会计算提高MTBF对可用性的影响提高MTBF对提高可用性A并不是总有效的MTTR=1hMTTR=8hMTTR=4hMTTR=2hMTTR=1hMTTR=0.5h模块化对可用性的影响MTTR的降低与可用性A的提高成线性关系MTBF=5万小时MTBF=10万小时MTBF=20万小时MTBF=30万小时当前我国UPS技术与市场现状六个基本事实代表着UPS技术发展的市场背景和方向结论：UPS市场的六个基本事实：1使用UPS以便提高供电系统的可用性的观念已被用户接受，预示着UPS市场已趋于成熟；2各种UPS的电性能指标基本上都能满足对负载供电的要求,用户开始注意UPS的系统配置功能----可用性、可维护性、可扩展性、冗余并机功能；3安全性是整个UPS供电系统的主要矛盾；用户对UPS系统最大的不满意度是什么？4在供电系统中UPS产品仅仅是供电系统安全性的环节之一，5在安全性各项指标中，可用性是最根本的、最终的、对用户最有价值的指标。6能适应不断变化的需要(功率密度、重量密度、安装要求、单电源设备与双电源设备、交7流设备与直流设备)，可边成长边投资，基本知识第三部分当前UPS电源的种类按技术结构分类后备式在线互动式传统双变换在线式Delta变换在线式结构原理、性能特点、与竞争对手的比较按应用分类单进单出220V三进三出220V/380V三进单出220V/380V----220V按系统配置分类单机配置模块化阵列配置集成系统配置为什么代表技术发展方向各种技术结构UPS的区别后备式简单经济可靠小功率性能一般,能满足要求在线互动式比后备式:充电能力强点；转换时间短点；输出功率高点；传统双变换在线式输出指标高；切换时间为零；抗干扰能力强；输出功率大；价格昂贵；Delta在线式对电网无污染；输出能力强；输出指标高；切换时间为零；抗干扰能力强；输出功率大；模块化阵列缩短故障维护时间；提高可用性、可扩展性集成化UPS系统提高整个供电系统适应性，可用性，扩展性，维护性，机架智能管理模块功率转换模块电池模块单机功能模块化单机模块化UPS有效的降低维护时间RAMERICANPOWERCONVERSIONRAMERICANPOWERCONVERSION输入配电并机旁路并机控制输出电压转换输出配电变压器集成模块冗余把UPS整机做为一个模块冗余可在线维护整机模块系统可用性的科学论述----（2）系统的可用性即子系统的可用性Lusser定率：A=A1×A2×A3×……×AN系统的可用性即子系统的可用性的乘积一个UPS供电系统中，除了UPS系统外，还有变压器、瞬态电压浪涌抑制器(TVSS)、电网进线开关柜、负载配电开关柜、柴油发电机、交流稳压器、变压器、电池系统、各种开关、断路器、保险、转插，上百乃至几百个级连接点和相应的传输线所有这些都会形成单路径故障点于是：系统可用性大幅度降低；已经冗余配置的UPS系统故障率明显增加；系统管理维护难度大；人为故障增加；故障原因不明，责任不清，相互推诿，严重增大修复时间。UPS设备在系统中的连接系统中的设备和连接时用的断路器、转接接点形成串联的单路经故障点UPS1UPS1主开关一个典型的双机并联系统接触器：43路（其中有12个与UPS一起冗余）接线端子：77个（其中有18个与UPS一起冗余）输入配电